Derlin-1的研究进展

彭 艳 胡瑞成 戴爱国 (南华大学研究生院，湖南 衡阳 4200)

Derlin-1也称为内质网相关降解蛋白1。编码Derlin-1蛋白及其DNA分子序列结构在各种生物种间高度保守，从传统模式生物(线虫，酵母)到哺乳动物(小鼠，大鼠，狗)及人类，都存在与Derlin-1同源的一些基因。在人类中，Derlin-1有2个同系物，Derlin-2和Derlin-3。Derlin-1分子主要分布于细胞内质网中，由4个跨膜区域组成，它的氨基端与羧基端均存在于胞液中，而且与多种蛋白分子发生相互作用〔1，2〕。

1 Derlin-1参与未折叠蛋白反应(UPR)

1.1 UPR 某些生理或病理条件如分泌性蛋白基因发生突变或者内质网因化学物质刺激等，均可引起内质网腔内错误折叠或未折叠蛋白堆积或钙离子耗竭等，这些内质网的稳态失衡即为内质网应激(ERS)。为了消除这种应激，内质网立即启动UPR，UPR包括蛋白质合成减少或暂停，内质网分子伴侣表达上调，内质网相关性降解和自噬作用等在内的一种综合性反应。UPR在一定程度上减轻或消除内质网蛋白质堆叠的负荷，因此UPR是细胞的一种适应性保护机制。但是当这些适应性反应仍不能缓解应激状况时，受损细胞最终会因为发生内质相关性细胞凋亡而被清除。

1.2 Derlin-1的功能 早在1996年，Knop等就通过互补实验在酵母细胞中克隆了Derl基因，并实验证实Derl在错误折叠蛋白从内质网腔到细胞质的转运过程中发挥作用。直到2004年，Ye和 Lilley等〔1，2〕在揭示错误折叠蛋白逆转位(即从内质网到细胞质的转运，因它与新生蛋白质从细胞质到内质网的转运方向相反，故称为逆转位)机制的研究中鉴定出Derlin-1基因，并首次报道Derlin-1在哺乳动物细胞中的功能与Derl类似，也是参与错误折叠蛋白的跨内质网膜转运，是酵母细胞中发现的Derl的同源基因。

1.3 Derlin-1作为跨膜蛋白调控UPR 近年来研究发现，Derlin-1作为跨膜蛋白复合体之一调节底物蛋白从内质网跨膜到胞质中。某些生理或病理性原因使内质网生理功能发生紊乱，大量错误折叠的蛋白质在内质网中堆积，引起内质网应激。严重时可引起应激凋亡和某些疾病的发生。内质网有较强的内稳态体系，即通过有效的质量控制系统使错误折叠的蛋白质重新折叠，无法恢复正确构象的蛋白为避免在内质网过度堆积造成危害，则在内质网甘露糖苷酶作用下从Calnexin/Calreticulin循环中释放出来，通过跨膜蛋白复合体进入胞液，在泛素蛋白酶体系中被降解，从而减轻内质网应激，进一步避免受损细胞的凋亡〔3～5〕。

2 与Derlin-1有关的疾病

2.1 Derlin-1与先天性高胰岛素症 胰腺的β细胞利用细胞膜上的ATP-敏感钾离子通道(KATP)使新陈代谢信号转变成电信号，从而抑制胰岛素的分泌。由于通道突变，导致ATP-敏感钾离子通道(KATP)减少，这是先天性高胰岛素症主要发病机制之一。在缺乏KATP通道的病态条件下，β细胞不断地去极化，因此，尽管严重的低血糖，胰岛素分泌仍持续。KATP由磺酰脲受体1(SUR1)和Kir6.2组成。KATP通道在细胞膜上的数量影响β细胞对葡萄糖的敏感性。研究发现KATP通道蛋白经历内质网相关性降解(ERAD)，而且抑制蛋白酶体功能将导致通道表达增加。进一步研究发现SUR1和Kir6.2都与Derlin-1和P97相互作用。如果利用siRNA方法敲除Derlin-1将导致SUR1表达增加和相应的KATP通道的表达增加。而且，敲除 Derlin-1将导致因疾病引起的错误折叠 SUR1和Kir6.2蛋白表达增加。因此，Derlin-1在KATP通道在体内平衡中发挥着重要作用。通过改变Derlin-1的表达从而调节KATP通道的密度，进一步调节胰岛素的分泌〔6〕。

2.2 Derlin-1与囊胞性纤维症 错误折叠和早期降解地F508del-CFTR是囊胞性纤维症发病的主要原因。囊胞性纤维化跨膜转导调节因子(CFTR)合成大约需要10 min。内质网质量监测系统全程监测CFTR的合成过程。然而，CFTR折叠大约有70%～85%的野生型相对无效和70%～85%的F508del突变体一起从折叠过程中分离出来被泛素化蛋白酶体降解。试图让CFTR折叠成一个天然形式，不再被内质网质量控制系统识别，这涉及内质网蛋白和胞质蛋白的互相合作。Derlin-1与RMA1 E3复合体识别折叠缺陷的CFTR，并且让其跨膜进入胞质，最后被胞质中的蛋白酶体降解〔7～10〕。

2.3 Derlin-1与肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)是一种成人发病，上下运动神经元混合性对称性损害为特点的麻痹疾病。它的主要症状是运动神经坏死和肌肉萎缩。5%～10%的患者有遗传性，称为家族性ALS(FALS)，成年型属常染色体显性遗传。目前基因研究已确定常染色体显性遗传型与铜/锌超氧化物歧化酶(SOD)1基因突变有关。一方面，由于SOD1基因突变，导致错误折叠蛋白在内质网中堆积，引起ERS;另一方面，突变体SOD1与Derlin-1的碳未端胞质区域相互作用，干扰错误折叠蛋白的跨膜，进一步加重 ERS。Mori等〔11，12〕研究发现，过表达的Derlin-1通过抑制ERS通路蛋白的活性从而抑制突变体SOD1诱导引起的细胞毒性作用。过表达的Derlin-1抑制突变体SOD1诱导的细胞凋亡，而且提高细胞的存活率。Derlin-1对突变体SOD1的作用开辟了治疗ALS的新思路。

2.4 Derlin-1与乳腺癌 乳腺癌病因尚未完全清楚。乳腺癌还没有发现特异性肿瘤标志物。Klopfleisch等〔13～16〕研究发现，联合表达BMP2，DERL1(derlin-1)和LTBP4可以区别犬类乳腺肿瘤的良恶性。在恶性乳腺肿瘤中，BMP2和 DERL1表达升高，而LTBP4表达降低。DERL1(derlin-1)作为一种跨膜蛋白使错误折叠蛋白从内质网中跨膜进入胞液，进而抑制内质网应激相关的凋亡。因此BMP2，DERL1和LTBP4可以作为区分乳腺肿瘤良恶性的标志。

2.5 Derlin-1与霍乱 霍乱是一种烈性肠道传染病，由霍乱弧菌污染水和食物引起传播的。霍乱肠毒素是霍乱弧菌产生三种毒素之一。霍乱肠毒素使机体的水和电解质从肠腺大量分泌，形成霍乱肠泻症状。CTA1是霍乱肠毒素一个亚型。Bernardi等〔17〕研究发现Derlin-1促进CTA1的跨膜，从而引起霍乱肠泻症。研究还发现，CTA1与Hrd1，gp78以及PDI相互作用促进CTA1跨膜。然而当抑制Derlin-1时，CTA1与Hrd1，gp78相互作用也被抑制了。因此，CTA1首先与Derlin-1相互作用，然后才与 Hrd1 和 gp78 相互作用〔17～21〕。

2.6 Derlin-1与多瘤病毒(BKV)相关性肾病 BKV人群感染率高达90%，但是有临床症状者常限于免疫功能缺陷的个体。BKV相关性肾病包括出血性膀胱炎，间质性肾小球肾炎，输尿管狭窄等。在免疫功能缺陷个体中，BKV被激活。Jiang等〔22〕研究发现，Derlin-1与BKV的衣壳蛋白相互作用促进衣壳蛋白跨膜和重新组装。因此，抑制Derlin-1表达时，BKV的感染也被抑制。

2.7 Derlin-1与神经元蜡样质脂褐沉淀病(NCL)NCL是儿童时期最常见的神经性疾病。它属于溶酶体贮积病有酶缺陷和结构蛋白功能异常。它是由于9个Cln基因中的一个发生突变引起的常染色体隐性遗传病。Oresic等〔23〕研究发现，NCL中存在Cln6突变体。Cln6突变体与Derlin-1，P97相互作用从内质网跨膜进入胞质，并被蛋白酶体快速降解。在Cln突变的机体中，内质网质量控制系统是不稳定，因此导致Cln突变体逃避降解，进一步促进NCL的发展。

2.8 Derlin-1与X连锁肾性尿崩症 X连锁肾性尿崩症是V2R基因突变导致的一种严重先天性肾脏疾病。Schwieger等〔24〕研究指出，在人类胚胎肾293细胞中V2R突变体具有不同错误折叠结构域。这些结构域与P97，derlin-1以及26S蛋白酶体相互作用最终被降解。因此，derlin-1促进突变的V2R降解对机体是一种保护。

2.9 Derlin-1与人类肝海绵状血管瘤(CHL)肝血管瘤是肝脏的良性肿瘤，以CHL最常见。CHL的确切病因尚未明确，目前较为流行的学说是血管发育异常致血管海绵状扩张。Hu等〔25〕研究发现Derlin-1在人CHL内皮细胞中的表达与其他多种血管内皮细胞相比显著下调，同时，人CHL内皮细胞中的内质网异常膨胀。当过表达Derlin-1时，扩大内质网返回到正常大小。而且，在Derlin-1低表达时，人CHL组织的血管内皮细胞中检测到UPR的活化标记基因Bip的表达显著上调，同时还发现体外培养的人CHL内皮细胞中XPB1也发生了UPR特异的剪接作用。因此Derlin-1表达下调，UPR活化及内质网膨胀等与CHL发病机制之间有着密切关系〔25〕。

3 展望

Derlin-1在各种人类肿瘤组织中都有表达，除了胰腺癌。肿瘤的靶向治疗是最有前景的抗癌治疗。Derlin-1作为跨膜蛋白参与错误折叠蛋白的转运。过表达Derlin-1抑制肿瘤细胞的ERS相关性凋亡，增加了肿瘤细胞存活的机会。Ran等〔26〕研究发现单克隆抗Derlin-1抗体能够定位于肿瘤细胞表面直接抑制肿瘤生长〔26〕。因此，人们推测针对肿瘤细胞的Derlin-1下调表达有望成为肿瘤治疗中一个重要的新辅助靶点。

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