膜突蛋白的研究進展▲

朱芳萱 盧鋒

1 廣西壯族自治區人民醫院健康管理中心,南寧市 530000;2 廣西壯族自治區人民醫院老年心血管內科,南寧市 530000

【提要】 膜突蛋白(Moesin)屬于ERM家族蛋白,是細胞膜與細胞骨架的連接蛋白,能夠穩定細胞膜結構,參與調控細胞形態的改變,并且通過調節細胞信號轉導參與細胞遷移、黏附和極化過程。研究表明,Moesin在血管內皮細胞調控過程中發揮關鍵作用,它通過細胞骨架和細胞信號轉導,參與免疫系統疾病的發展過程,還在腫瘤的發生、發展過程起到至關重要的作用。本文就Moesin在血管內皮細胞、免疫系統疾病和腫瘤中的作用進行綜述。

膜突蛋白(Moesin)是埃茲蛋白-根蛋白-膜突蛋白(Ezrin-Radixin-Moesin,ERM)家族的成員之一,是細胞膜與細胞骨架的橋梁,在細胞形態構建、膜蛋白動力性能的調節,以及細胞骨架重排等過程中起到重要的作用。近年來越來越多的研究證實, Moesin在血管內皮細胞調控過程中發揮關鍵作用,它通過細胞骨架和細胞信號轉導,參與免疫系統疾病的發展過程,還在腫瘤的發生、發展過程起到至關重要的作用:Moesin與視網膜缺血再灌注誘發的人視網膜血管內皮功能障礙密切相關[1];Moesin磷酸化參與大鼠肺微血管內皮細胞損傷的作用[2];Moesin異常的高表達水平在膿毒血癥患者的早期診斷和預后中起著重要作用[3];Moesin在非小細胞肺癌中的表達上調,其高表達與不良預后相關,并且,通過影響下游增殖、轉移信號通路蛋白,促進肺癌細胞增殖轉移[4]。鑒于Moesin通過各種信號通路參與著多種疾病的發病機制,針對Moesin作為治療靶點的藥物研發將是一個重要的研究方向。本文就Moesin在血管內皮細胞、免疫系統疾病和腫瘤中的作用進行綜述。

1 Moesin的概述

Moesin最早是在牛子宮中提取出來的,在內皮細胞、平滑肌細胞中含量最豐富,存在于富含肌動蛋白的細胞表面結構,如微絨毛、微刺突、膜褶和黏附連接處[5-7]。Moesin基因定位于Xq11.2-Xq12,它由3 835個堿基組成,可編碼577個氨基酸,分子量約為78 000。它主要由氨基端的FERM結構域、α-螺旋連接結構、帶正電的C末端尾部結構組成。在細胞中,Moesin可以在封閉(休眠)和開放(激活)構象之間切換,而這是通過N端(FERM/NERMAD)結構域和C端(C-ERMAD)結構域之間的相互作用調節的。在休眠狀態下,膜蛋白和肌動蛋白的結合位點被Moesin的N端與C端相互連接形成的一個閉合結構區覆蓋,使Moesin處于失活狀態。在Moesin羧基端尾部包含一個F-肌動蛋白結合位點和一個保守的蘇氨酸殘基(Th558),Th558位點磷酸化后可阻止氨基端與羧基端的交聯作用,此時Moesin的閉合環打開,處于開放構象暴露與F-肌動蛋白高親和力的結合位點,磷酸化Th558位點標志著Moesin被激活。研究表明,Moesin的激活狀態有助于細胞轉移[8]。Moesin作為一種細胞骨架蛋白,連接細胞膜蛋白和位于細胞膜下的肌動蛋白,維持細胞的完整性,并調節細胞膜蛋白的功能。除了在重塑細胞骨架中的作用外,Moesin還具有信號轉導功能。Moesin的主要生物學功能包括五點:第一,參與形成細胞表面的特化結構;第二,參與細胞正常形態的維持;第三,調控細胞的生長、遷移;第四,調節細胞的黏附功能;第五,調節細胞膜的膜運輸功能。

2 Moesin與血管內皮細胞

血管內皮細胞是血管系統的主要流體屏障。免疫細胞釋放的細胞毒性顆粒、細胞因子和補體激活可誘導細胞信號傳導,引起細胞骨架變化,使F-肌動蛋白不穩定,從而增加血管內皮細胞的通透性。細胞骨架和細胞骨架相關蛋白的動力學是調節內皮屏障功能的重要組成部分。F-肌動蛋白是一種骨架蛋白,將細胞骨架連接到黏附蛋白和細胞外基質蛋白的尾部,保持細胞間連接的穩定性和維持血管內皮細胞的完整性。通常,細胞骨架蛋白在維持細胞的通透性中起著重要的作用。Moesin是一種肌動蛋白結合蛋白,在細胞骨架變化和細胞旁間隙形成中發揮作用。血管內皮細胞損傷會發生應激反應,引起多種血管活性物質釋放,如激肽、組胺、5-羥色胺等,可使血管內皮細胞中的微絲收縮、血管內皮細胞的間隙加大,導致毛細血管通透性增加;同時損傷的血管內皮可以促進血液中凝血酶組織因子、炎性介質的釋放,當血管內皮細胞受到凝血酶組織因子刺激時,肌球蛋白輕鏈發生快速單磷酸化和雙磷酸化,誘導肌動蛋白-肌球蛋白間相互作用,血管表面中心張力增高,內皮細胞間隙形成,內皮通透性增高[9-10]。凝血酶誘導的人肺內皮屏障功能障礙與F-肌動蛋白的細胞骨架重構和通透性增加有關。Moesin在凝血酶誘導的血管內皮細胞屏障破壞反應中,通過蛋白激酶C介導的RhoA/rock信號通路等調節細胞骨架變化和屏障高通透性。降低Moesin表達水平,可以減弱凝血酶誘導的F-肌動蛋白細胞骨架重排、細胞旁間隙形成和肌球蛋白磷酸化。因此,Moesin的蘇氨酸磷酸化與細胞骨架重排和內皮細胞通透性增加密切相關[11]。Adyshev等的研究表明,Moesin水平低表達時,鞘氨醇-1磷酸鹽(sphingosine-1 phosphate,S1P)增強誘導的血管內皮細胞屏障能力減弱,表明Moesin在內皮屏障損傷中起作用[12-13]。炎癥介導的因子可以通過細胞收縮和回縮致血管內皮細胞間隙形成,使血管內皮通透性增加。在炎癥過程中,中性粒細胞滲出對血管內皮細胞間連接和血管內皮細胞骨架也有影響,其主要是通過血小板-血管內皮細胞黏附分子發揮調控作用。Moesin是EMR家族中唯一能夠在血小板上表達的蛋白,通過髓系細胞促發受體-1與CD40連接蛋白介導血小板聚集。而炎癥因子介導血管內皮細胞的結構改變和功能紊亂甚至凋亡是血管內皮細胞損傷重要的病理生理過程[14]。Moesin具有維持細胞正常形態的功能,并通過相關細胞信號轉導通路調節細胞的多種生物學功能,從而參與血管內皮細胞損傷相關疾病的發展過程。胥勇的研究發現[15],與正常對照組相比,血管內皮損傷相關性疾病組抗Moesin抗體陽性檢出率較高,其中以急性冠脈綜合征組的陽性檢出率最高,故推測Moesin在急性冠脈綜合征中發揮重要作用。在Nagao等的研究中,抗Moesin抗體不僅參與SCG/Kj小鼠的腎小球腎炎的發展,還可能直接激活血管內皮細胞參與血管損傷[16]。另外有研究表明,過量的S1P通過鞘氨醇-1-磷酸受體2(sphingosine-1-phosphate receptor 2,S1PR2)誘導Moesin磷酸化,并進一步誘導內皮屏障損傷反應[17]。晚期糖基化終末產物(advanced glycation end products,AGEs)可介導培養的人肺微血管內皮細胞Moesin磷酸化,引起微血管內皮細胞的結構和屏障功能改變[18]。此外,Moesin同時作用Rho的上游和下游,可調節F-肌動蛋白的分布,同時作為肌動蛋白微絲和細胞膜之間的橋梁,可改變細胞形態、運動性和細胞完整性,并導致血管生成。有新的證據表明,年齡誘導的Moesin磷酸化不僅會導致血管屏障功能障礙,而且還有助于血管生成[19]。研究發現,人真皮微血管內皮細胞(human dermal microvascular endothelial cells,HDMECs)中Moesin的表達水平降低,表明Moesin與衰老有關[20]。

3 Moesin與免疫系統疾病

Moesin基因位于X染色體上,當X染色體上的Moesin基因發生突變時,可引起X連鎖Moesin相關免疫缺陷病,主要表現為淋巴細胞、單核細胞減少癥、低丙種球蛋白血癥,患者對細菌和病毒易感性增加,可并發自身免疫性和過敏性疾病(如血小板減少、自身免疫性腦炎和反復濕疹等)[21]。Moesin可能是多種自身抗體的靶抗原之一,通過破壞患者的免疫耐受而發揮作用[22]。有研究表明,與健康對照組相比,IgA型過敏性紫癜患者的抗Moesin抗體高表達,在增殖性狼瘡性腎炎患者腎小球抗Moesin抗體也高表達,說明抗Moesin抗體可能參與過敏性紫癜和狼瘡性腎炎的發病[23]。Ariesl等[24]的研究發現,單核細胞通過細胞外信號調節激酶1/2途徑分泌腫瘤壞死因子α、干擾素γ是再生障礙性貧血(aplastic anemia,AA)的發病機制之一,而單核細胞的表面有Moesin的表達,提示Moesin的表達可能與AA的發病有關。有研究發現,對免疫抑制治療應答較好的AA患者抗Moesin抗體水平較高,抗Moesin抗體可能通過抑制骨髓增殖參與AA的發生[25]。雷諾現象、肺動脈高壓等癥狀與抗Moesin抗體水平升高相關,除此之外,其他的免疫系統疾病如類風濕性關節炎、抗中性粒細胞胞漿抗體相關性血管炎、干燥綜合征、抗磷脂抗體綜合征和結節性多動脈炎等也有類似現象,表明抗Moesin抗體參與免疫系統疾病的發展過程[22,26]。

4 Moesin與腫瘤

Moesin作為細胞膜與肌動蛋白細胞骨架的連接橋梁,在細胞的生長、運動、遷移、有絲分裂和信號轉導等方面發揮重要作用。Moesin通過調節細胞內肌動蛋白骨架的重新分布和細胞內的多種信號轉導途徑,參與腫瘤的轉移和侵襲。有研究顯示,異常表達的Moesin可引起腫瘤細胞惡性轉移,增強腫瘤細胞的增殖能力和侵襲能力,與腫瘤惡性程度、淋巴結轉移和預后不良相關[27]。林玲等[28]應用免疫組化和逆轉錄-聚合酶鏈式反應法在正常宮頸上皮細胞、宮頸上皮內瘤樣病變、宮頸鱗狀細胞癌組織檢測Moesin的mRNA含量發現,宮頸鱗狀細胞癌組織的Moesin表達水平最高,而正常宮頸上皮細胞的Moesin表達水平最低。周勤等[29]的研究發現,腫瘤的惡性程度與Moesin的表達水平成正比。癌癥基因組圖譜數據庫分析顯示TMEM16A和Moesin聯合表達與乳腺癌患者不良預后相關;TMEM16A高表達所促進的乳腺癌細胞侵襲遷移可被Moesin敲低所抑制,Moesin通過Th558位點磷酸化介導乳腺癌細胞侵襲遷移[30]。薛梅[31]的研究發現,對于乳腺浸潤性導管癌患者,Moesin高表達水平預示著腫瘤侵襲性強,患者具有較高的轉移、復發風險,尤其在乳腺癌的血道轉移中Moesin高表達水平可能起到重要作用。Charafe-Jauffret等[32]的研究發現,乳腺癌患者Moesin水平與乳腺癌轉移率相關。此外,Yu[33]等指出,Moesin的高表達水平與乳腺癌患者淋巴結轉移陽性有顯著相關性。在伍明等[34]的研究中,人腦星形細胞瘤世界衛生組織(World Health Organization,WHO)分級隨著Moesin的研究磷酸化Moesin和表達增加而增高。Zhu等[35]的研究發現,人腦星形細胞瘤WHO分級和惡性程度增加與Moesin的表達增加呈正相關。Moesin在胃黏膜病變中高表達,尤其是在胃黏膜癌變階段,與幽門螺桿菌及其毒力因子CagA有關;高表達的Moesin與胃癌進展有關,能提示胃癌的不良預后,故異常表達的Moesin可能發揮著促癌作用,有望作為胃癌的診斷生物標志物或治療干預靶點[36]。此外,其他腫瘤細胞中亦有異常表達水平的Moesin,如甲狀腺乳頭狀癌、胰腺癌、腸癌、肺癌、肝癌和口腔鱗狀上皮細胞癌等[37-39]。

5 結 語

Moesin是ERM家族中的重要成員之一,它作為細胞間的骨架橋梁,在維持細胞結構的正常、調節細胞間的遷移和黏附中發揮重要作用,并可通過調控某些細胞信號轉導通路參與炎癥因子對血管內皮的損傷作用,同時還參與免疫系統疾病、腫瘤等的發生與發展過程。越來越多的研究發現,將Moesin作為疾病的預測或治療干預靶點,對 Moesin 的機制進行深入研究,可以為臨床疾病的診斷和預后提供理論依據。