转铁蛋白受体动力学及其与细胞受体的相互作用

文雪

【摘 要】转铁蛋白受体（TFR）高表达于大量恶性肿瘤细胞表面，因而使其成为肿瘤治疗的重要靶点。在这方面，至关重要的是要在分子水平上准确理解TFR如何与其配体hTF相互作用。该综述主要探讨TFR动力学及其与细胞受体的相互作用，为未来hTF-药物偶联物的方法提供了一些指导。

【关键词】肿瘤；转铁蛋白受体；化疗

中图分类号： R730.5 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）24-0102-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.24.048

【Abstract】The transferrin receptor （TFR） is highly expressed on the surface of a large number of tumor cells， making it an important target for tumor therapy.In this regard， it is essential to accurately understand how TFR interacts with its ligand hTF at the molecular level.This review focuses on TFR kinetics and their interaction with cellular receptors， providing some guidance for future methods of hTF-drug conjugates.

【Key words】Tumor；Transferrin receptor；Chemotherapy

鉴于Fe2+/Fe3+对的氧化还原性质可能产生有害影响，从饮食中获得的铁一旦进入体内就会受到严格控制。具体来讲，利用人血清转铁蛋白（hTF）可以使铁，尤其是Fe3+铁在铁结合和转运蛋白的每个裂缝内隔离，从而保护Fe3+形式的铁，避免接触血液的含水环境。从肝脏分泌到血液中的80kDa双叶糖蛋白，hTF非常紧密地结合Fe3+（Kd10-22M）[1]，但其结合是可逆的。由于hTF可以结合任一或两个肺中的铁，因此四种不同的hTF种类（仅铁含量不同）在血液中循环：二聚体（Fe2hTF），单铁质N-叶hTF（FeNhTF），单铁质C-叶hTF（FeChTF）和无铁hTF（apohTF）。在血清的pH值（7.4），Fe2hTF以最高的亲和力（Kd4nM）与位于所有活跃分裂细胞的细胞表面的特异性转铁蛋白受体（TFR）结合。两个单铁质hTF（FeNhTF和FeChTF）也与TFR形成稳定的高亲和力复合物（分别为Kd 36 nM和Kd 32 nM）[2]。相反，在中性pH下，apohTF结合非常弱。在网格蛋白介导的hTF/TFR复合物内吞作用后[3]，当内体处于较低的pH（5.6），当其与盐和尚未鉴定的螯合剂一起，将刺激hTF释放铁及其活化。关键的是，apohTF在内体pH下与TFR具有高亲和力结合，使apohTF/TFR复合物返回细胞表面从而避免晚期内体或溶酶体降解[4]。通过从TFR解离或通过Fe2hTF或单铁质hTF物种置换，apohTF被释放到细胞表面的血清中，在那里，它可以自由结合更多的Fe3+并重复循环达 100次[5]。

众所周知，由于恶性肿瘤细胞具有快速增殖的特征性，使其对铁的需求显著增加，因此表达了更多数量的hTF受体。这可能与DNA合成中的限速酶是含铁核糖核苷酸还原酶的事实有关。最近的综述提供了用于靶向hTF/TFR系統策略的详细描述。与所有化学疗法一样，目标是靶向恶性肿瘤细胞，同时最小化对生物体的任何有害影响。

由于hTF/TFR相互作用对于细胞内的内化和铁递送至关重要，因此TFR如何与其配体hTF相互作用的分子细节显然非常重要，并且在开发hTF缀合物作为靶向药物递送载体时必须仔细考虑。直到最近，复合物缺乏精确的结构细节而阻碍hTF和TFR之间的分子相互作用必需经过深思熟虑。TF/sTFR复合物的第一个视图是2004年发表的7.5？魡分辨率低温电子显微镜（EM）模型。使用未组合的sTFR的晶体结构并在孤立的人类N叶及兔的可用结构中单独建模Clobe（与人类C-叶相似约85%），该模型表明N叶位于膜和TFR之间，并且C-叶与TFR的螺旋结构域显着接触（PDB ID：1SUV）。由于相对较低的分辨率和相对于将N瓣适合现有密度所需的C瓣的9？魡偏移，该模型提供了hTF和TFR之间相互作用的相当模糊的图像。apohTF[6]的结构的可用性以及在硅模型中结合hTF和TFR的各种诱变研究的使用导致了与TFR结合的新型hTF。发表时，这个计算模型消除了hTF的N和C瓣之间物理上不可能的9？魡间隙以及可用的诱变数据。

不论在什么时候，仅有15-20%的TFR分子存在于细胞表面上。一个重要且相关的问题是TFR是否是组成型回收，例如，hTF与TFR的结合是否促进内化。答案似乎是肯定的，尽管这种情况可能是细胞特异性的。因此，似乎HeLa细胞经历组成型再循环，而TFR在HL60细胞和人及兔网织红细胞上的内化受到hTF结合的影响。

总之，自从20世纪80年代发现TFR以来，hTF/TFR已经成为受体介导的内吞作用的经典实例，确保以pH特异性方式将氧化还原活性Fe3+安全递送到活跃分裂的细胞中。hTF和TFR之间相互作用的特异性和高亲和力引起了前所未有的关注，作为将各种治疗剂转运并递送至细胞内部的重要靶标。虽然很明显这种特殊的特洛伊木马方法可以提供很多东西，但其巨大潜力仍然在很大程度上任未实现。迄今为止，尚未发现特异性和致肿瘤细胞死忘性的完美结合。我们建议，对相互作用的结构方面进行更仔细的检测可能会为合理的药物设计和利用这个特殊系统提供更好方法。

【參考文献】

[1]Aisen P， Leibman A， Zweier J. Stoichiometric and site characteristics of the binding of iron to human transferrin. J Biol Chem. 1978； 253：1930-1937.

[2]Mason AB，Byrne SL， Everse SJ，et al.A loop in the N-lobe of human serum transferrin is critical for binding to the transferrin receptor as revealed by mutagenesis，isothermal titration calorimetry，and epitope mapping.J Mol Recognit.2009；22：521-529.

[3]Morgan EH，Appleton TC.Autoradiographic localization of 125 I-labelled transferrin in rabbit reticulocytes.Nature.1969；223：1371-1372.

[4]Dautry-Varsat A， Ciechanover A， Lodish HF. pH and the recycling of transferrin during receptormediated endocytosis. Proc Natl Acad Sci U S A. 1983； 80：2258-2262. 5. Sheftel AD， Mason AB， Ponka P. The long history of iron in the Universe and in health and disease. Biochimica et Biophysica Acta （BBA） -General Subjects. 2012； 1820：161-187.

[6]Chitambar CR，Matthaeus WG，Antholine WE，Graff K，OBrian WJ.Inhibition of leukemic HL60 cell growth by transferrin-gallium：Effects on ribonucleotide reductase and demonstration of drug synergy with hydroxyurea.Blood.1988；72：1930-1936.