信号蛋白14-3-3生物学功能及其参与炎症反应的机制研究进展

龚勋，徐胜前，吴颖，麻璨琛，刘文，齐姗，徐建华

(安徽医科大学第一附属医院，合肥230022)

信号蛋白14-3-3生物学功能及其参与炎症反应的机制研究进展

龚勋，徐胜前，吴颖，麻璨琛，刘文，齐姗，徐建华

(安徽医科大学第一附属医院，合肥230022)

14-3-3蛋白是一个在真核生物中广泛表达且高度保守的酸性可溶性二聚体蛋白，参与调节细胞凋亡、细胞分裂、信号转导、蛋白质的跨膜转运等重要细胞生命活动。近年研究发现，14-3-3蛋白与炎症反应有着密切关系，可通过凋亡信号调节酶1(ASK-1)、蛋白激酶C(PKC)、有丝分裂原蛋白激酶(MAPK)、基质金属蛋白酶(MMP)、TNF-α等通路参与炎症反应的发生发展。

14-3-3蛋白；炎症反应；信号转导；炎性关节病

14-3-3蛋白是一个在真核生物中广泛表达且高度保守的酸性可溶性二聚体蛋白，最早于1967年由Moore等在牛脑组织中分离发现，根据其DEAE-纤维素层析的片段数目和在凝胶电泳中的迁移位置而命名。14-3-3蛋白的生物学功能广泛，可参与细胞周期的调控、迁移、分化、凋亡等过程，并与多个系统如消化系统、神经系统、心血管系统、泌尿系统等疾病及肿瘤的发生有关，被认为是最有发展前景和研究价值的信号蛋白。近年研究发现，14-3-3蛋白与炎症反应有着密切关系，在14-3-3蛋白参与的环节被扰乱或打断都有可能导致炎症的发生。我们对近年来14-3-3蛋白参与炎症反应的机制进行了综述。

1 14-3-3蛋白的分子结构及生物学功能

1.1 14-3-3蛋白的分子结构 14-3-3蛋白又称为酪氨酸3-加单氧酶/色氨酸5-加单氧酶激活蛋白，分子量25～30 kD，其蛋白家族至少包括48类153种异构体[1]。目前已发现哺乳动物中14-3-3蛋白有7种不同基因编码的高度保守亚型，按照其在高效液相层析(HPLC)反相洗脱液中的顺序，可分为β、ε、γ、η、ζ、σ及θ亚型[2]。亚细胞定位显示其是一种典型的细胞质蛋白，哺乳动物中几乎所有的14-3-3蛋白亚型都有极其相似的3级结构，即螺旋-环-螺旋[3]，每个14-3-3蛋白单体包括9个反向平行的α-螺旋，两个单体构成U形结构，U形结构表面是一个高度保守的两性分子沟，其既是14-3-3蛋白与配体结合的结构基础，同时也调节着14-3-3蛋白与配体中的磷酰氨基酸相互作用[4]。分子沟是一个具有N-末端和C-末端结构的两性分子，其是14-3-3蛋白功能体现的核心结构，不同的N-末端直接影响14-3-3蛋白与不同的膜结合，C-末端直接参与蛋白质间的相互作用[5]。

1.2 14-3-3蛋白的生物学功能 14-3-3蛋白作用的发挥是通过与其他蛋白的结合，并参与蛋白质-蛋白质的相互作用实现的。目前发现，有200多种蛋白可与14-3-3蛋白结合，参与细胞信号转导、细胞凋亡、细胞分裂、环境应答、蛋白跨膜转运等领域对所有细胞重要生理过程的调节[6]。14-3-3蛋白控制靶蛋白的亚细胞定位，直接参与调节蛋白激酶和蛋白磷酸化，调节关键酶活性，达到控制细胞周期的目的。14-3-3蛋白可调控细胞凋亡通路上死亡信号的传导，直接干预哺乳动物凋亡通路中心线粒体核前凋亡蛋白发挥抗凋亡活性；可与凋亡信号调节酶1(ASK-1)结合，在细胞受到凋亡信号TNF-α刺激时使ASK-1脱磷酸化，ASK-1作用蛋白(AIP-1)竞争性结合14-3-3蛋白，进而促进ASK-1与14-3-3蛋白解离导致细胞凋亡，抑制ASK1促凋亡活性[7]；可通过调控靶细胞的亚细胞定位，达到改变结合分子核定位的目的；转染14-3-3β及σ在细胞质中表达，扰乱CDC25B的细胞核定位[8]。在刺激蛋白质之间相互作用方面，14-3-3蛋白可作为接头蛋白起到直接作用，可与Bad以磷酸丝氨酸依赖性的方式起作用，抑制Bad促细胞凋亡，而14-3-3蛋白与Bax又以不依赖磷酸化的方式起作用，抑制Bax促细胞凋亡的活性[9]。目前研究认为，14-3-3蛋白是与丝氨酸/苏氨酸直接结合的第一信号分子，可通过调控整合素的活性，进而调节细胞信号的迁移和转导，使14-3-3蛋白靶分子丝氨酸磷酸化或许可阻断14-3-3蛋白与B1整合素的相互作用，从而促进细胞信号的迁移和转导[1]。

2 14-3-3蛋白参与炎症反应的机制

1.1 14-3-3蛋白与ASK-1 ASK-1属于MAPKKK(Raf蛋白)家族，能启动多种生物学过程，包括不同种类细胞的炎症、分化、生存及凋亡。ASK-1是细胞生命活动的重要调节分子，参与细胞的凋亡、存活及分化。ASK-1结构上包括C-末端催化域和N-末端的调节域两个功能域。ASK-1C末端催化域内存在一个潜在的14-3-3蛋白结合模序，14-3-3蛋白可拮抗ASK-1的促凋亡活性。当细胞受凋亡信号刺激时可使ASK-1脱磷酸，AIP-1可与之竞争性结合，从而促进14-3-3蛋白与ASK-1解离引起细胞凋亡。在ASK-1C末端的催化域内，存在一个潜在的14-3-3蛋白结合序模RSIS967LP，当细胞受TNF-α等凋亡信号刺激时，ASK-1脱磷酸化，AIP-1竞争性与之结合[10]。研究发现，14-3-3蛋白可通过结合并募集ASK-1核周的内质网区域，从而抑制ASK-1的促凋亡活性，在氧化应激条件下冈田酸敏感性磷酸酶可被H2O2特异性激活，催化ASK-1的Ser-967去磷酸化后，与14-3-3蛋白分离，从而激活下游的JNK/P38通路促使凋亡。而当P38信号通路显著减弱时，细胞中炎症因子TNF-α、IL-6及IL-1β明显减低。研究发现，14-3-3η可参与IL-1、IL-6的合成及转录，与早期类风湿性关节炎(RA)患者的炎症指标类风湿因子(RF)、抗环瓜氨酸抗体(ACPAs)存有显著相关性，且参与了关节骨质破坏[11]，推测14-3-3η蛋白可与炎症因子CRP、RF、抗ACPA抗体一起作为RA的诊断、影像学表现及预测疾病进展方面的补充。因此，14-3-3蛋白可能通过调控ASK-1，参与炎症反应过程[12]。

2.1 14-3-3蛋白与蛋白激酶C(PKC) PKC是细胞信号传导的关键酶，14-3-3蛋白可与PKC结合参与调节炎症因子的释放。近年研究发现，哮喘患者分布在神经细胞中的14-3-3ζ亚型可与PKC结合，调节PKC活性持久主动的增强，而存在于T细胞中的14-3-3γ亚型可调节PKC活性导致哮喘患者Th1/Th2失衡[13]。李德发等[14]研究发现，对哮喘患儿应用抗14-3-3蛋白单克隆抗体治疗后，Th1/Th2、14-3-3及炎症因子IL-4、IL-5均出现不同程度的降低，Th1/Th2分泌失衡明显缓解，提示14-3-3蛋白可能通过PKC途径参与炎症反应。

2.2 14-3-3蛋白与有丝分裂原蛋白激酶(MAPK) 14-3-3蛋白还能与MAPK的N-末端调节域结合，保护MAPK激酶免受Caspase-3裂解，从而抑制凋亡[15]。何静等[16]将小鼠小胶质细胞神经株BV-2用脂多糖(LPS)刺激其活化，结果显示BV-2被激活后14-3-3蛋白表达呈下降趋势，在LPS刺激2 h时BV-2被激活开始分泌IL-1，6 h时达IL-1分泌高峰，表明14-3-3蛋白参与了小神经胶质细胞免疫炎症的发生，其原因可能是14-3-3蛋白参与了小神经胶质细胞中NF-κB的活化，降低了MAPK的活化，从而抑制小神经胶质细胞的激活，干预小神经胶质细胞的炎症反应。Maksymowych等[11]研究发现，14-3-3η蛋白在RA患者信号级联反应的活化、促炎因子的分泌中发挥一定作用，并进而导致骨关节损伤进展，认为14-3-3η通过选择性作用于MAPK家族，进而通过细胞外信号调节激酶和C-Jun激酶发挥致炎作用。

2.3 14-3-3蛋白与基质金属蛋白酶(MMP) MMP是丝氨酸蛋白酶，在维持组织稳态中起关键作用。Maksmowych等[17]研究发现，早期RA患者血清中14-3-3η蛋白水平与MMP有显著的相关性。Kilani等[18]研究发现，炎性关节病患者血清及关节滑液中14-3-3η、γ亚型显著升高，且与MMP-1、MMP-3水平显著相关，提示14-3-3蛋白可能参与了MMP导致炎性关节病的发病过程。MMP可以通过激活细胞间质中的纤维蛋白分解酶原，参与局部组织的炎症损伤、软骨和软组织成分的代偿性病理增生。研究发现，14-3-3η蛋白与RA患者腰椎及股骨区各部位的骨密度呈负相关，提示信号蛋白14-3-3η对MMP介导的慢性炎症和骨代谢具有调节作用[19]。

2.4 14-3-3蛋白与Raf-1 14-3-3蛋白作为一个调节蛋白，可与Raf-1信号蛋白结合，在维持Raf-1的催化活性及靶蛋白信号输入过程中发挥重要作用。在14-3-3蛋白作用下，Raf-1可在无活性形式和有活性形式间迅速转变，与Raf-1的多个位点结合后，介导Raf-1与Ras形成炎症复合物。当14-3-3蛋白与Raf-1的磷酸化Ser-621结合时可以刺激其活性，而与Ser-259相互作用时可以抑制其活性，说明14-3-3蛋白在炎症及信号转导过程中发挥重要作用，并且具有双重调节作用[20]。

2.5 14-3-3蛋白与TNF-α 薛燕[21]研究发现，上调14-3-3蛋白后可促进TNF-α信号通路中炎症信号的传导，并促进TLR2介导的巨噬细胞的免疫应答，表明14-3-3蛋白与TNF-α有密切的联系。TNF-α刺激前可与14-3-3ε蛋白结合，经TNF-α刺激后14-3-3ε蛋白表达变化明显。左帅[22]研究发现，经TNF-α刺激后，炎症相关蛋白与14-3-3ε相互作用时均有不同程度增强，其原因可能是14-3-3ε蛋白可与TNF-α信号通路上下游蛋白结合，使NF-κB活化，产生致炎因子。Marotta等[23]研究发现，14-3-3η蛋白水平增高的RA患者与抗TNF-α抑制剂治疗疗效间存在负相关，推测可根据14-3-3η蛋白水平来制定RA患者使用抗TNF药物的剂量和选择最优疾病管理策略。

综上所述，14-3-3蛋白通过蛋白质-蛋白质的相互作用及细胞信号转导在免疫炎症的发生、发展中发挥着重要作用，深入认识14-3-3蛋白及其亚型可能为炎症性疾病发病机制、诊断、治疗和预后提供新的思路和依据。尤其是14-3-3η蛋白在炎性关节病中的研究，可为该类疾病的治疗提供新的治疗靶点和策略。

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