脂筏标记蛋白flotillin1的研究进展.doc

中图分类号： 文献标志码： 文章编号：（）脂筏标记蛋白的研究进展赵峰 ，张杰（中国农业科学院 兰州兽医研究所 家畜疫病病原生物学国家重点实验室，甘肃 兰州）摘要：对 脂 筏 标 记 蛋 白的 基 因 结 构 、蛋白 结构 及其生理功能进行 了综述 ，旨 在 为 进 一 步 研 究与 某 些 神 经 系 统 疾 病 （如 疯 牛 病 等 ）的 关 系 提 供 参 考 。关键词：；脂 筏 ；信 号 转 导 ，（， ，）： ：；脂筏（）是膜脂双层内含有特殊脂质及蛋白质的微区，聚集着许多蛋白质，为它们之间发生 相互作用提供了平台。 目前，已知富集在脂筏中的蛋白质有 窖 蛋 白 （）、浮 舰 蛋 白 （）、锚定蛋白、蛋白、非受体酪氨酸激 酶和受体酪氨酸激酶等。 其中 是脂筏的一 种标记蛋白。蛋白在 年被 等首先报 道，他们发现在金鱼视神经损伤后的轴突再生过程 中有两种蛋白被大量表达，并将它们命名为和。同年，等在筛选脂筏新的标 记分子时，从鼠肺组织膜提取物中分离到一类蛋白，并根据此类蛋白的两个特性，将其命名为。首先，此类蛋白不被 等非离子型表面活性剂 溶解；其次，此类蛋白通过蔗糖密度梯度超离心，像 小船般漂浮在密度较低的上层。后来的序列分析表 明，与 相同， 与 相同。中， 和 的氨基酸序列一 致 性 约为。在不同的物种之间非常保守，鼠和 人 的 氨 基 酸 一 致 性 达 ，而 鼠 的与果蝇的有的一致性。人 的 基 因 位 于 染 色 体区段，全长，由 个外显子和 个内 含子组成，为单拷贝的持家基因。 在不 同的组织内表达量相差很多，在脑组织中高表达，在 心脏、肺、胎 盘 等 组 织 有 表 达，在胰腺和肝中低表 达。 等指 出， 是 高 度 保 守的蛋白，几乎在所有细胞型都能表达。 也有研究称， 在 高 尔 基 体、吞噬体及外体等中也 存在。此外， 等发 现， 甚 至 能 伴随着 进入细胞核。 蛋 白 被 认 为 是 属 于 （，）蛋 白 家 族，因 为的 末端与红细胞膜上的、线 粒体 的 及 细 菌 的 之 间 的 同 源 性也比较高。其中人 氨基端的第的基因结构在 进 化 上 高 度 保 守。 在 特 定 的 物 种位残基与上述几种蛋白质的特定序列同源性最强，该 序列即被称为结构域，该结构域的功能 可收稿日期：；修回日期：基金项目：国家自然科学基金项目（，）作者简介：赵峰（ ），男，四川成都人，硕士生。 通讯作者，：能是促进蛋白质与细胞膜之间的结合。 同 时，其末端有一些 被 称 为 重复部分的重 复 区， 而这 个重复区在其他几 个 含有 结 构 域 的 蛋 白质中并 不 存 在。 通 过 这 一 结 构， 可 以 形成同源或者异源寡聚体。与了 诱 导 的 轴 突 生 长。 等用 干扰的方法单独敲除在体外培养 的海 马神经元的能损害神经突的分支，而在相 同时期过表达 则能增加神经突的 数 量 和 分支。同时，他 们 指 出， 促 进 神 经 突 的 生 长依赖于其第位氨基酸，而这些氨基酸残 蛋白的结构几乎所有的多细胞生物的 蛋白都有一 些保守的潜在磷酸化位点，如人的 第 位和 第 位 的 残 基 可 能 被 酪 蛋 白 激 酶 （ ）所 磷 酸 化，而 第 位 和 第 位的 残 基 则 可 能 被 酪 氨 酸 激 酶 （ ）所磷酸化。早期的研究认为 是横跨 膜的，但后来发现 并不跨 膜，而 只 是 通 过 棕榈酰化及疏水作用与细胞膜紧密结合。等发现，蛋白通过脂肪酸和疏 水氨基酸与脂质双分子发生联系，形成一个环，但是 并没有 横 跨 质 膜，这 跟 蛋 白 非 常 相 似。 等发 现， 第 位 残 基 的 棕榈酰化对其在肾细胞质膜的定位是必不可少的。 含有 个疏水区（第 位氨基酸和 第位氨基酸），其中第一个疏水区对促进 膜结合是非常重要的，而第二个疏水区对质膜的定 位是必需的。基能定位 到 细 胞 质 基 质 面。 此 外，最近 证 实， 还 能 促 进 海 马 神 经 元 的 分化。认为，能 促 进 特 异 的 细 胞 表面蛋白和信号转导复合物在质膜的组装，由此产 生一个信号中心，引起大量膜蛋白从细胞内囊泡到 特异的质膜的补充。这些重要的质膜位点包括细胞接触位点、 细胞帽子以及轴突再生体和生长体等。总之，对膜 和特 异性的膜蛋白在 特 定 区 域的补充是必不可少的。 促进细胞分裂是一种穿梭于细胞核与细胞质之间的 促有丝 分 裂 蛋 白。 能 与 相 互 作 用，并且能同一起不溶于去污剂而被共纯 化出来。等用免疫共定位和免疫共沉 淀方法发 现，在 和 细 胞 中 和 能 相 互 作 用。 此 外，他们还发现内生的 和红 细 胞 凝 集 素 （）标 记 的 能同 共 聚 集 在 脂 筏。 而 且，在 细 胞 进 入 蛋白的功能前 面 已 经 提 到， 蛋 白 在 体 内 广 泛 表 达，而且高度保守，这就提示着它可能在不同的组织 和细胞内发挥着不同的作用，但其确切的功能仍不 是十分清楚。近年来的研究认为， 不仅作 为一种脚架蛋白，为蛋白质之间的相互作用提供平 台，而且在调节轴突的再生、细胞分裂、内吞作用、 细胞激活、胰岛素信号传递等方面也起着重要作用。 此外，在某些神经系统疾病的发生中也可能 起着重要的作用，如有报道指出蛋白构成的 脂筏可能与疯牛病等海绵状脑病的发生密切相关。期 之 前， 能 随 着 有 丝 分 裂 诱 导 进 入 的而进 入 细 胞 核。 目 前，已 用 共 聚 焦 免 疫 荧光试验、免疫电子显微镜和亚细胞分馏等证实了内 源和转染的 在细胞核的 存 在。 在 促 有 丝 分裂刺激物作用若干小时后，在细胞即将进入 期 之前，和都能进入细胞核。在细胞分裂周期中， 与 蛋白 的水平是在不断变化的，且在 期有一个峰值。 缺少与 蛋白中的任一种，都会阻碍 细胞的增 殖。 过 表 达 或 者 都 能显著地 诱 导 细 胞 增 殖。 转 染 全 长 的 也能产生显著的有丝分裂作用。转染其他的仍保留着进 入 细 胞 核 能 力 的 突 变 体 （如 和 ）也 能 显 著 促 进 增 殖。 干扰进 一 步 证 明 了 在进入细胞核的辅助功能及这两种蛋白质对正常的细胞增殖是必不可少的。 由此可见，这两种蛋白质对 细胞的增殖都是必不可少的。对轴突的再生及质膜补充的调节最初是在轴突再生过程中被发现的，神经突的生长受很大因素的影响，包括细胞骨架的 重塑、钙信号、生长因子和黏附分子。年 等鉴定出了一个类突 触 黏 附 分子（ ，）家 族，它们能促进海马神经元轴突的生长。 等发现在谷氨酸突触，和 都能 与 受体作用，这就预示着 可能参辅助内吞作用等发现，在疟原虫侵染红细胞的过程中，红细胞膜的脂筏成分被改变；等的研究表明，在侵染后造成的细胞内吞过程中， 和与脂筏内的某些蛋白组装在囊泡膜上， 并通过内吞进入细胞，这说明很可能和细 胞的内吞相关。等和 等用 磁 性 流 纯 化 包 涵 体，经 鉴定发现其中的一 种 蛋 白质 即 是，且聚集在质膜的点状结构以及特 异 的 内 吞作用中间 体 内。 而 这 些 中 间 体 能 聚 集 锚 蛋 白和霍乱毒素 。 包含 的中间体是依 赖网 格 蛋 白 的。 用 免 疫 电 镜 观 察 发 现，包 含 的质 膜 微 区 能 向 细 胞 内 形 成 出 芽。 的 能阻止依赖网格蛋白的霍乱毒素的 吸收，以及 锚蛋白的内吞。 可 见， 在 哺乳动物细胞中依赖网格蛋白的内吞途径是必不可 少的。发现，形成能被内吞到细胞 内的异聚体，这种内吞更像是 通 过 不 含 的 脂筏调节的内吞作用。 在内吞之前，侧面有活力的 被固定，并 且的 过 表 达 会 诱 导 膜 的弯曲。 等发 现， 及 其 异 聚 物 的表达对的内吞是必不可少的，而 调 节的磷酸化却不是必要的。 调节胰岛素信号传递在 脂 筏 上， 往 往 和 信 号 转 导 分 子 关 联，预 示 着 它 在 信 号 转 导 中 起 着 一 定 作 用。等于 年 在 脂 肪 组织中发现了一条新 的胰岛素依赖型的葡萄糖代谢信号转导通路，该通路不 依 赖 于 （）。在脂肪细胞中，在中形成了一种依赖胰岛素的多 功 能 复 合 物 。 囊 泡在质膜与细胞 内较远 位 点 之 间 来 回 穿 梭 以 转 运 。 这 就表明在囊泡膜的 微区参与了囊泡转运和定位所需信号的传递。但这一过程需要对脂筏有亲和性的小 的激活。 与 相 互作用，并且通过 与激活小 的 信号传递复合物相互作用。 当胰岛素刺激后，这种 复合物就会募集到膜微区，引起葡萄糖被葡萄糖运 载蛋白（）从囊泡池迁移到质膜，从而引起 葡 萄 糖 被 吸 收。 等 也 认 为， 复合 物 在 膜 微 区 的 募 集 是 通 过 和分子间的直接作用来完成的。等通过蛋白质组学方法分析了型糖尿病病人的红细 胞膜蛋白，也发现在糖尿病人的红细 胞 膜 上， 的表达失调，显著增加。对 细胞激活的作用细胞型朊蛋白（）与的相互作用引 起了细胞内参 与 细 胞 信 号 转 换 成 分 在 这 些 位 点的募集，促进了蛋白质的磷酸化及肌动蛋白与帽子的聚合，并 且 导 致 激 酶 （ ，）磷 酸 化 的 增 加。 在 细 胞中，先聚集在细胞的一端。 在这一端，当 受到刺激时 细胞受体复合物和与 细胞激活有 关的信号分子会结合。在 细 胞 的 一 端 聚 集 所 形 成 的 帽 子 对 细胞的激活是非常重要的。等认为，与其他一些信号分子在帽子区的聚集是被短暂的 信号控制的，因为用 阻断 信号会阻断 帽子（）的形 成，但是不会影响形成物的总数。因此，帽子的 形成以及它与的 聚 集 会 通 过 细 胞 质 膜 引起信号的传送。 同时，还会影响细胞表面特异成 分 的重新 分 配，并 且 同 （ ）、和 募集跨膜的 复 合物到帽子区。与微区的结合触发了 细胞内不 同 的 信 号 瀑 布。 的 显 性 负 性 结构能扰乱帽 子 的 形 成，并 干 扰 免 疫 突 触 的 形 成。当 聚 集 在的 帽 子 区 时，会 引 起 激酶 的 磷 酸 化，并 且 会 触 发 补 充 的 信 号。 由 此 可 见， 低 聚 物 微 区 为 聚合物的形成、信号转导、肌动蛋白的重新排布 以及细胞内 到帽 子 区 的 补 充 提 供 了 一个平台。与神经组织退化疾病的发生还被认为与疯牛病等海绵状脑病、老 年痴呆以及阿尔兹罕默氏病等神经组织退化疾病的发生相关。等检测了 和 在 被痒病感染的鼠神经元细胞系 和 中的分布，他们发现 在这两类细胞中的分布大致相 同，而 在这两类细胞中的分布则不同。在感染 的 中，和 有着相同的分布方式；但在感染的 中，分布在 阳性囊泡。表明蛋白可能与海绵状脑病的发 生 密 切相关。还有报道指出，阿尔兹罕默氏病人的脑中有 大量包含淀粉样蛋白的。这些都提示着形成的聚集区能贮存聚集 蛋白并在这些神 经组织退化疾病中起着很重要的作用。此外，等确定， 在柔嫩艾美耳球虫孢子侵入宿主细胞中起至关重要的作用。在柔嫩艾美耳球虫孢子中大量表达，为孢子侵入宿主细胞提供了平台，采用抗的抗体预处理孢 子 后，能够阻止其侵 入 宿 主细胞。等发现 参 与 睾 丸 滋 养 细 胞 的 形 成，调 控精子发生。 ，（）： ， ，（）：结语 ， ， ， ，（）：是脂筏的一种标记蛋白，而且还作为脂筏的一种脚架蛋白，为其他一些蛋白质之间的相 互作用提供平台。 虽然近几 年 对 的 研 究 越来越深入，但关于其确切的生理功能仍然存在很 多分歧。因此，进一步研究，对疯牛病、阿 尔兹罕默氏病和老年痴呆等疾病的发病机制及治疗有重要意义。 ，： ，（）： ， ， （） ，（）： ， ， ， ，（）： ， ， ，（）： ， ，（）： ， ， ， ，（）： ，（）： ， ，（）： ， ， ， ： ，（）： ， ， ，（）： ， ， ， ，（）： ，（）： ， ，（）：参考文献（） ， ， ， ， ，（）： ， ，（）： ， ，（）： ， ： ，（）： ， ， （）， ： ，（）： ， ， ， ， ，（）： ， ， ： ，（）： ， ， ： ，（）： ， ， ， ，（）： ， ， ， ， ，（）： ， ， ， ，（）： ， ， ，（）： ， ， ，（）： ， ，（）： ， ， ， ，（）： ， ， ， ，（）： ， ， ， ： ，（）： ， ， ，（）： ， ， ， ，（）： ， ， ，（）：（责任编辑 张文举）