Flotillin-1的生理功能及其在疾病中的作用研究进展

王旭研，张叶军，李洪艳，崔玉影，张炳强，邹伟,

1.辽宁师范大学 生命科学学院，辽宁 大连 116000；

2.卫生部细胞移植重点实验室，青岛瑞思德生物科技有限公司，山东 青岛 266000

1997年Schulte[1]等在金鱼视网膜再生的轴突中发现了一类蛋白，称为Reggie-1和Reggie-2；同年Bickel[2]等从鼠肺组织膜中也分离出一种不溶于Triton等非离子型表面活性剂的蛋白，由于这种蛋白在蔗糖密度梯度超离心后像舰艇一样漂浮在密度较低的上层，因而将其命名为浮舰蛋白（flotillins）。进一步测序分析表明，Flotillin蛋白家族包括Flotillin-1与Flotillin-2两个成员，前者与Reggie-2相同，后者与Reggie-1相同。

Flotillin-1是脂筏（lipid raft）标记蛋白，在进化上高度保守[3]。Flotillin-1的相对分子质量为47 000～48 000，常与哺乳动物细胞膜上的窖蛋白（caveolin）、GPI锚定蛋白和G蛋白一起分布于富含胆固醇的特殊微区——脂筏中。研究表明，Flotillin-1与Flotillin-2通常以异源四聚体的形式存在于细胞质膜上，参与正常细胞膜的运输、内吞、黏附以及信号转导等生理功能[4]。近年来发现Flotillin-1也表达于多种肿瘤细胞膜上，提示其与肿瘤的发生、发展及侵袭有密切关系[5]。新近有文献指出，Flotillins也分布于细胞内包括高尔基体[6]、核内体[7]、溶酶体[6]、吞噬体[8]和外泌体[9-10]等结构中，且依赖于细胞类型和外界刺激的不同表现出不同的分布和功能特点[11]，表明它们还参与多种疾病的病理过程。在此，我们主要综述了Flotillin的生理功能及其在肿瘤细胞发生发展中的作用研究进展，旨在为临床靶向治疗肿瘤提供理论依据。

1 Flotillin的结构与生理功能

1.1 Flotillin的结构

Flotillin由428个氨基酸残基组成。Flotillin-1与Flotillin-2是2个高度保守的膜蛋白，它们在结构和功能上密切相关，不但分子大小相同，也有50%的同源性[12]。Flotillin的N端主要负责膜运输的功能，所包含的SPFH（stomatin/prohibitin/flotillin/hflk）结构域是与富含胆固醇的质膜微区相互作用的功能结构域，Flotillin-1的SPFH结构域在C34位点被棕榈酰化，此位点的改变与Flotillin-1定位于脂筏相关[13]。C端是Flotillin寡聚的重要成分，包括Flotillin结构域，是Flotillin-1和Flotillin-2特有的卷曲螺旋结构单元。Flotillins通常以高度稳定的由2个Flotillin-1和2个Flotillin-2分子组成的异四聚体的形式分布于细胞膜上[14]。但也有文献表明，某些细胞膜上可表达结构不稳定的同源四聚体，而这种情况提示，Flotillin-1与Flotillin-2紧密的结构联系是其发挥功能的基础[15]。进一步发现，SPFH结构域可以促进Flotillin-1-Flotillin-2异四聚体化，由此将膜上其他大分子蛋白聚集，而发挥Flotillin的脚手架作用。

1.2 Flotillin-1的生理功能

作为细胞脂筏的标记蛋白，Flotillin-1广泛分布于进化阶段不同的低等和高等动物的细胞膜上，参与细胞膜的结构组成和功能，介导细胞的信号转导，参与多种细胞生理过程。Flotillin-1可以直接与MAPK（丝裂原活化蛋白激酶）级联信号通路的几个组件相互作用，如与Craf、MEK1、ERK和RAS抑制激酶（KSR）形成复合物，从而成为MAPK的脚手架蛋白[16]。有报道指出，Flotillin-1还能够调节FGF（成纤维细胞生长因子）受体介导的下游信号转导，通过Flotillin-1/FRS2的相互作用激活MAPK信号通路[17]，后者与细胞的增殖、生长和凋亡密切相关。Flotillin-1缺失能够抑制IGF-1R（胰岛素样生长因子）信号活化[18]。

Flotillin-1的功能还表现在参与细胞间的黏附、胞吞、细胞迁移、细胞分化、肌动蛋白的动力学活动和轴突再生等生理过程的调节中[4]。

最新研究发现，Flotillin-1可以直接作用或者间接调节钙黏蛋白介导的细胞与细胞之间的黏附。Flotillin-1是钙黏蛋白动态结合、稳定以及细胞连接和钙黏蛋白信号转导所必需的，而且由于它们调节内吞作用，还可以在调节肌动蛋白细胞骨架的组装和稳定方面发挥间接作用，Flotillin-1的上调在病理学中有特别的意义，可能影响细胞黏附过程[4]。

2 Flotillin-1与多种疾病的发生

Flotillin-1不仅参与多种细胞的正常生理活动，也参与多种疾病的病理发生过程。Flotillin高表达，常见于多种肿瘤细胞及阿尔茨海默症（Al⁃zheimer disease，AD）和 帕 金森综 合征（Parkin⁃son′s disease，PD）患者的神经胶质细胞中，并与 2型糖尿病风险增大有关[19]。这里只介绍Flotillin-1在肿瘤和神经退行性疾病中的研究进展。

2.1 Flotillin-1与肿瘤的发生和发展

近年发现Flotillin-1在很多癌症组织中高表达。Flotillin-1在肺腺癌[20]中的高表达与其高级临床阶段及淋巴结转移相关，而且降低总体存活时间；Flotillin-1在食管鳞状上皮细胞癌[21]的高表达与其临床阶段及NF-κB活化相关，且降低总体存活时间；在乳腺癌[22]中Flotillin-1的高表达与临床阶段以及病人的低存活率相关；在肝细胞癌[20]中Flotillin-1的高表达与肿瘤大小、临床阶段、血管入侵、复发以及血清甲胎蛋白相关，降低整体存活时间。在胃癌、乳腺癌、黑色素瘤中Flotillin-2同样高表达[22-27]。

乳腺癌是危害女性健康与生命的一种非常常见的恶性肿瘤，占所有癌症病例的23%和总癌症死亡率的14%[28]。研究表明，Flotillin-1的表达水平与乳腺癌临床分期（Ⅰ～Ⅳ期）和乳腺癌患者存活率差异显著相关，而且在体外和体内的乳腺癌细胞中降低Flotillin-1的表达水平会抑制乳腺癌细胞增殖和致瘤性[22]。但也有发现，Flotillin-2可用作Ⅰ/Ⅱ期患者乳腺癌复发的预后指标[24]，这种差异可能与乳腺癌的类型有关。Flotillin-1基因敲低的MCF-7细胞中，Akt的磷酸化显著降低；如果在细胞中高表达EGFR（表皮生长因子受体），可以引起EGF刺激的Akt与MAPK通路的激活[22]。可见，Flotillins与乳腺癌的发生发展密切相关。

2.2 Flotillin-1与神经退行性疾病

PD是常见的神经退行性疾病之一。尽管目前还没有有效治愈的手段，但是已经知道许多基因的突变可能与该病的发生有关，包括SNCA、parkin、PINK1、LRRK2 和 DJ-1[29]。Kim[30]等发现，PD患者前额皮质原代培养的星形胶质细胞以及小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）内的DJ-1不足会影响膜脂筏的主要组件蛋白Flotillin-1和Caveolin-1的表达减少。降低Flotillin-1的表达，DJ-1明显减少，Flotillin-1能与DJ-1直接相互作用并改变胞内胆固醇水平，从而改变膜的流动性及脂筏依赖性的内吞作用。这些研究提示，脂筏结构和功能的改变可能与PD的发生有关。此外，也有报道表明，AD患者细胞内Flotillin-1高表达，与APP的剪切及β淀粉样肽沉默有关[31]。这些研究都说明，Flotillin-1有望成为PD和AD治疗的新靶点。

3 结语

脂筏这个位于细胞膜上富含胆固醇的微结构域参与诸多细胞活动，Flotillin-1作为脂筏标记蛋白之一，不仅在各种细胞活动中担当着脚手架的功能，为分子间的活动提供一个平台，同时也参与多种细胞信号通路之间的相互作用。此外，近年研究发现Flotillin-1在多种癌症中的表达程度与其临床等级密切相关，在预后差且总存活率低的癌症中也是高表达的。在近期发表的文章中，Flotillin-1与神经退行性疾病及糖尿病的关系的研究也日益增多。相信随着Flotillin-1新功能的不断发现和机制的阐明，Flotillin-1有望成为很多疾病治疗的新靶点。

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