烯醇化酶1的生物学功能

姜冬梅 康 波 马 容 何 珲

(四川农业大学动物科技学院，雅安 625014)

烯醇化酶(enolase，ENO)是在古生菌、真细菌和真核生物中广泛分布的一种高保守的蛋白酶，能催化糖酵解途径中2-磷酸-D-甘油酸(2-phospho-D-glycerate，PGA)与磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate，PEP)相互转化。脊椎动物ENO 存在有 ENO1(α-ENO)、ENO2(γ-ENO)和ENO3(β-ENO)3种亚型，它们之间具有高序列相似性和相近的酶动力学特性。许多研究已经证实，ENO1除了可催化PGA与PEP之间的转化，还可通过糖酵解途径来参与心脏功能的调节［1］。此外，ENO1与τ-晶体蛋白同源，被认为是哺乳动物，尤其是鸟类眼睛晶状体的最重要组成成分［2］。近年来的研究表明，ENO1还在纤溶酶原激活和纤溶酶活性、肌生成和肌肉再生、细胞凋亡以及肿瘤发生发展等许多生物学过程中发挥重要调控作用［3］。本文就ENO1调控纤维蛋白溶解、肌生成和肌肉再生、细胞凋亡以及肿瘤发生发展的新进展做一综述，以期为阐明ENO1多重生物学功能及其分子调控机制的研究奠定基础，同时为筛选ENO1作为疾病诊断和预后生物标记提供新的切入点。

1 调控纤溶酶原激活和纤溶酶活性过程

ENO1作为有核血细胞表面的纤溶酶原特异性受体［4］，在癌细胞、单核细胞、神经细胞和内皮细胞表面均有表达。中性粒细胞表面纤溶酶原抗原表位与人类ENO1氨基酸序列中间区域的16个氨基酸残基序列一致［5］。细胞表面纤溶酶原与ENO1相互作用后可激活纤溶酶原，并可增强细胞外周蛋白酶活性［6］，同时也可保护纤溶酶免受α2-抗纤溶酶抑制［7］。López-Alemany 等［8］研究发现，MAb11G1(可阻断纤溶酶原与ENO1结合单抗)可抑制90%的纤溶酶原激活，说明ENO1在细胞表面纤溶酶原激活过程中发挥关键调控作用。在纤溶酶原激活过程中，纤溶酶原首先与细胞表面ENO1结合形成纤溶酶原受体复合物，再在尿激酶型纤溶酶原激活剂的作用下将纤溶酶原激活转变为有活性的纤溶酶，后者发挥调控细胞外基质(extracellular matrix，ECM)重塑、细胞迁移和细胞增殖的功能［9］。Redlitz 等［7］研究发现，单核细胞样细胞表面只有ENO1一种纤溶酶原受体参与调控纤溶酶原激活过程;而Das等［10］研究表明，单核巨噬细胞膜表面主要的纤溶酶原受体不是ENO1，而是组蛋白H2B，推测ENO1作为纤溶酶原受体，在调节纤溶过程中可能具有时空特异性的特点。

缺乏信号肽序列的ENO1能作为纤溶酶原受体基因在细胞表面表达并发挥其功能。目前对该现象有2种解释:一种认为ENO1疏水结构域可能执行内部信号肽序列的功能［11］;而另一种则认为ENO1翻译后乙酰化或者磷酸化作用可能与ENO1表达于细胞表面有密切关系［12］。因此，缺乏信号肽序列的ENO1可在细胞表面表达的机制仍有待进一步研究阐明。

2 调控肌生成和肌肉再生

细胞表面蛋白质水解是组织重塑等生理过程的常见现象。纤溶酶激活系统在肌肉损伤之后的再生过程中发挥重要作用。肌肉特异性表达的ENO3在胚胎发育期的肌肉组织中表达上调，同时伴随着ENO1和ENO2表达下调，在成年动物肌肉组织中无 ENO2，但是 ENO1 仍有表达［13］。López-Alemany等［14］研究表明，在离体小鼠成肌细胞分化和体肌肉再生过程中，ENO1的表达量均显著升高。Díaz-Ramos等［15］用 MAb11G1 和纤溶酶原的抑制剂ε-氨基已酸联合处理肌肉损伤的野生型小鼠和肌营养不良症mdx小鼠，结果表明MAb11G1和ε-氨基已酸都可通过抑制炎症细胞浸润或者促进ECM沉积途径来抑制肌肉再生修复，说明ENO1参与肌肉再生修复过程。体外研究也表明，卫星细胞源成肌细胞表面ENO1的表达量随着细胞表面纤溶酶原水平的增加而增加。另外，Bryer等［16］研究证实，在肌肉组织重塑过程中，ENO1是主要的功能性纤溶酶原受体。在心肌创伤后愈合以及心肌梗塞时，包括ENO1在内的纤溶过程在心肌组织修复和再生过程中发挥了重要调控作用［17-18］。综上所述，ENO1作为纤溶酶原受体，可通过介导纤溶酶活性来调控细胞浸润和ECM重塑功能，从而发挥其调控肌生成和肌肉再生的功能。

3 调控细胞凋亡

在细胞凋亡过程中，凋亡细胞表面分泌大量自身抗原，并被吞噬细胞识别，启动免疫抑制应答。ENO1作为纤溶酶原特异性受体可促进纤溶酶的生成并提高其活性，从而通过纤溶酶的介导来发挥其调控细胞凋亡的功能。Ucker等［19］研究发现，大量分泌糖酵解酶(尤其是ENO1)是许多细胞凋亡常见的早期表现。在凋亡细胞中，ENO1已经失去了它固有的糖酵解活性，但可作为纤溶酶原受体参与调控细胞凋亡过程［20］。与ENO1相比，其他的纤溶酶原受体分子，如膜联蛋白A2［21］和组蛋白H2B［10］，在凋亡细胞表面的含量并没有得到显著富集，说明ENO1是调控细胞凋亡的关键纤溶酶原受体。另外，Yang等［22］研究表明，ENO1与自身抗体交互作用对结缔组织疾病的上皮细胞凋亡也发挥重要作用，提示ENO1可作为自身抗原与其抗体特异性结合发挥调控细胞凋亡的功能。Zhang等［23］在研究环氧合酶-2抑制剂NS-398对子宫内膜癌细胞RL95-2增殖、凋亡和侵袭的作用时发现，NS-398能显著抑制RL95-2细胞增殖和侵袭，同时伴随ENO1蛋白质翻译上调，进一步证实了ENO1具有调控细胞凋亡的功能。总之，越来越多的研究表明，ENO1在调控细胞凋亡过程中具有重要作用，然而其分子机制仍有待进一步研究阐明。

4 调控肿瘤发生发展

原癌基因c-myc在调控细胞生长和分化过程中起重要作用，c-myc启动子结合蛋白(c-myc promoter-binding protein，MBP-1)定位于胞核，能与c-myc的P2启动子结合，抑制c-myc的表达，从而发挥抗肿瘤作用［24］。MBP-1与 ENO1序列同源，MBP-1起始密码子ATG位于ENO1起始密码子下游，MBP-1被认为是 ENO1基因编码产物［25］。由于MBP-1缺乏ENO1的前96个氨基酸残基，因此MBP-1不具有糖酵解活性。然而，缺失第96至236个氨基酸残基的ENO1突变蛋白丧失了与DNA结合的能力，说明ENO1的羧基末端对于MBP-1结合c-myc基因是必需的［26］。成神经细胞瘤是一种见于儿童的实体肿瘤，其特征是染色体1p 缺失，而 ENO1 则位于1p36.2。Ejeskär等［27］将ENO1的cDNA转入缺失1p的成神经细胞瘤中，结果发现ENO1可诱导细胞凋亡，促进瘤细胞的死亡;而将体外转录的ENO1 mRNA转入该瘤细胞后，瘤细胞生长明显受阻，说明高水平的ENO1可抑制瘤细胞生长。因此，ENO1可选择性地表达成为MBP-1，通过与c-myc启动子结合发挥抑制肿瘤的作用。然而，目前有关ENO1跳过第1个起始密码子而选择性表达截短的MBP-1原因和分子机制仍不清楚。

与上述ENO1抑制肿瘤作用不同，ENO1很可能还是肿瘤发生发展过程中的重要癌基因。在肺癌、结肠癌和急性髓细胞样白血病中，ENO1表达上调，作为纤溶酶原受体的ENO1可促进低氧环境的细胞代谢活动，通过纤溶酶原激活和ECM降解作用驱动肿瘤的侵袭［28-29］。Chen 等［30］研究发现，肝癌细胞中ENO1表达量显著高于癌变前期的肝细胞，提示ENO1可作为早期肝癌细胞诊断的生物标记。Chang等［28］研究发现，ENO1表达与疾病临床分期和疾病复发密切相关，晚期和复发的患者ENO1表达明显增高。胃动蛋白1(gastrokine 1，GKN1)可抑制蛋白激酶C，促进细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)和c-Jun氨基末端激酶1/2(JNK1/2)的生物活性，从而发挥抑制胃癌细胞生长的功能。Yan等［31］研究发现，GKN1可参与调节74个蛋白质的功能，其中ENO1是这些蛋白质交互作用的中心元件，干扰ENO1表达可抑制胃癌细胞生长，而ENO1过表达会阻断GKN1诱导的抑制细胞生长的作用，说明ENO1可促进胃癌细胞生长。另外，Takashima等［32］发现丙型肝炎性肝癌组织中ENO1表达明显高于正常肝组织，ENO1表达越高，肝癌的恶性程度越高，而且ENO1的表达与肿瘤的大小和血管侵袭呈正相关。低氧是实体肿瘤的共同特征，肿瘤细胞ENO1表达上调可促进低氧增殖和癌症侵袭［29］。在结肠癌细胞增殖过程中，ENO1可通过影响糖酵解、三羧酸循环以及随后的氧化磷酸化酶底物水平来影响三磷酸腺苷(ATP)的合成，这对肿瘤细胞生长是十分重要的［33］。综上所述，在肿瘤发生发展过程中，ENO1具有抑制和促进肿瘤的双重作用。在肿瘤形成早期，由于内外环境因素促使ENO1选择性表达成 MBP-1，MBP-1结合 c-myc的 P2启动子，发挥抑制肿瘤功能;而在癌症发生发展过程中，ENO1通过其糖酵解功能来发挥促进肿瘤发生发展的效应。

5 小结

ENO1除了具有参与糖酵解和维持晶状体结构的功能之外，还具有调控纤溶过程、肌生成和肌肉再生、细胞凋亡以及肿瘤发生发展的功能。然而，大多数这些功能的作用途径和机制仍不十分清楚，如缺乏信号肽序列的ENO1跨细胞膜在细胞表面表达的机制、ENO1介导的细胞内信号转导机制、调控 ENO1选择性表达 MBP-1的因素、ENO1调控肿瘤发生发展的途径和机制。另外，ENO1还可能参与调控鹅卵巢功能和卵泡发育。然而，ENO1是通过糖酵解途径，还是通过纤溶酶受体途径来调控动物繁殖功能，还有待进一步研究阐明。因此，对上述问题的研究，不仅对于阐明ENO1多重生物学功能具有重要意义，而且将为阐明ENO1在各种病理生理过程中的功能及作用机制研究提供新的切入点，同时还可为ENO1作为疾病治疗的靶点以及筛选作为疾病诊断和预后生物标记提供依据。

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