ORPs家族在真核生物中的功能

张聪良 杨静 乔祖莎 张谨宇 冯文莉 马彦

(山西医科大学第二医院皮肤科，太原 030001)

近年来由于人口老龄化、器官移植、免疫抑制剂使用的增加，导致侵袭性真菌感染的发病率明显上升。脂质代谢不仅在真菌的极性生长方面发挥重要作用[1-2]，同时与真菌的致病性密切相关[3]。氧化固醇结合蛋白OSBP (oxysterol binding protein)最先于1980年被发现，是一类存在于细胞质内，与氧化固醇具有高度亲和力的受体蛋白，能够与多种脂质相结合，参与脂质转运、合成以及信号转导[4-7]。与OSBP结构具有较高同源性的蛋白被称为OSBP相关蛋白-ORPs (oxysterol bindingprotein-related proteins)。OSBP以及ORPs组成蛋白家族-ORPs家族。因此,我们猜测ORPs家族可能通过调节脂质代谢参与真菌极性生长。目前研究主要集中于人和酵母，对ORPs家族在其他真菌中的研究相对较少。本综述对ORPs家族在真核生物中的功能进行综述。

1 ORPs家族在哺乳动物中的功能

哺乳动物中以人为例进行介绍，cDNA和基因组数据库显示人类OSBP家族由OSBP和ORP1-11组成，分为6个亚家族：亚家族I，OSBP和ORP4；亚家族II，ORP1和2；亚家族III，ORP3、6和7；亚家族IV，ORP5和8；亚家族V，ORP9；亚家族VI，ORP10和11。

OSBP是第1个被识别及描述的ORP，能够与胆固醇和麦角甾醇等多种脂质结合[5]。目前猜测OSBP作为甾醇传感器通过神经酰胺转运蛋白协调固醇与鞘磷脂的代谢[4,6]。OSBP作为结合胆固醇的支架蛋白起作用，协调两种磷酸酶的活性以控制细胞外信号调节激酶 (ERK)信号传导途径[5]。最新研究发现，ORP2是一种控制细胞能量代谢的新型Akt效应器，可以调节信号传导，细胞能量代谢，肌动蛋白细胞骨架形成，细胞迁移和增殖[8]。ORP2增强内源性新合成的胆固醇运输到细胞表面的能力[9]，是细胞甾醇稳态和细胞内膜运输的调节剂[10]。R-Ras是一种小的GTP酶，ORP3与R-Ras相互作用，控制细胞黏附和迁移[11]。ORP4过表达对脂质代谢产生抑制作用[12]。在肝脏细胞，ORP8作为细胞内胆固醇的负调节剂[13]，OPR8增加了肝细胞癌 (HCC)细胞向Fas介导的细胞凋亡的敏感性[14]。ORP9鉴定为PDK-2底物和PDK-2位点Akt磷酸化的负调节物，对细胞存活，细胞周期进展和葡萄糖代谢具有重要作用[15]。过度表达ORP9S抑制蛋白质转运和细胞生长[16-17]。Liu和Ridgway认为过表达的ORP9对高尔基体PI4P产生隔离作用从而导致的抑制[18]。

近期研究表明ORP作为细胞内甾醇转运蛋白的功能可能是间接机制的结果，即这些蛋白质对膜接触位点 (MCS)[19-22]或脂质微区的影响[23]。细胞器与内质网的膜接触部位存在于所有真核生物，并参与了多种生理活动，如脂质的运输、膜转运等[24-25]。

2 ORPs家族在酵母中的功能

ORPs家族在酵母中通常称为OSH家族。酿酒酵母 (Saccharomycescerevisiae)有7个ORP同源物，称为Osh蛋白。分别为Osh1p (Swh1p)、Osh2p、Osh3p、Osh4p (Kes1p)、Osh5p (Hes1p)、Osh6p以及Osh7p，它们的功能既有重叠又有不同。

Osh蛋白本身不是甾醇转运蛋白，而是通过影响质膜 (PM)螯合甾醇的能力间接影响体内甾醇转运[26]。在缺失所有Osh蛋白的细胞中，尽管甾醇比野生型细胞转移速率减慢，但仍然在ER和PM之间转移[26-27]。突变分析表明，虽然单个osh基因缺失是可行的，删除所有7个基因却是致命的[28]。研究还表明单一的osh缺失菌株仅显示细胞麦角甾醇含量的微小变化，所有7个osh缺失显示细胞麦角甾醇总量增加3.5倍，Osh蛋白可能参与细胞麦角甾醇的稳态调节[28]。在氮饥饿条件下，Osh蛋白可能对酿酒酵母起着重要的监管作用[29]。

Osh2的破坏会增加某些鞘脂的水平，Osh3缺失导致对鞘脂生物合成抑制剂的耐药性[30]。Osh蛋白对酵母进行胞吐是必需的，即使在没有其他Osh蛋白的情况下，酵母Osh4p也可以依赖于两种脂质配体PI4P和甾醇完成胞吐[31-32]。Osh4p可以调节酵母中的腺苷二磷酸核糖基化因子 (adenosine diphosphate-ribosylation factor，ARF)功能，并且可能通过改变ARF的调节，使Osh4p与Sec14p结合以负性调节高尔基体区域分泌功能[33]。Osh4p被检测到通过囊泡运输从母细胞到出芽部位的移动[32]，通过与小GTP酶Cdc42p，Rho1p和Sec4p相互作用，在细胞极性生长的囊泡运输中起关键作用[34]。Cdc42p是一种Rho家族GTP酶，参与极性并诱导肌动蛋白细胞骨架的局部变化，任何一种osh基因的多拷贝表达 (osh5和osh7除外)能够补偿Cdc42p缺陷，允许建立极化[35]。

3 其他真菌中OSH的功能

在构巢曲霉中，oshB、oshC和oshD中每个单基因缺失都导致生长缓慢，减少了分生孢子的形成。在所有osh缺失菌株中观察到，单基因的缺失会导致其他基因表达增加，说明在一种蛋白缺失情况下，其他osh基因会增加表达从而补充功能[36]。oshE的启动子区含有一个共有序列转录因子BrlA，其控制分生孢子的形态发生[37]。荧光标记实验支持OshE蛋白特异性参与分生孢子梗的形成。

在烟曲霉中，在无性阶段oshE适度上调，而其他osh基因没有增加他们的表达水平。在osh单基因缺失菌株中定量检测SRD (sterol-rich membrane domain)的信号强度，oshE缺失菌株的信号低于野生型，这些结果表明OshE参与SRD组织，SRD对于细胞末端的定位具有重要作用[36]。

在稻瘟病菌中，ORP1的缺失导致菌丝生长速率及分生孢子的发生率降低，致病力并无变化，ORP1可能参与了菌丝生长以及分生孢子的形成[38]。

米曲霉中也发现并成功体外表达出OSBP蛋白[39]。

4 其他真核生物中OSH的功能

在小鼠中，OSBP可能是miR-12 (MicroRNA-124)的靶标和下游效应物，用于调节神经突向外生长和伸长[40]。在ORP4缺陷小鼠中，精原细胞增殖和随后的减数分裂正常发生，但伸长的精子细胞的形态严重扭曲，这些结果表明ORP4对于生殖细胞的分化至关重要[41]。

果蝇OSBP过度表达导致高尔基体中胆固醇的积累膜和分泌缺陷[42-43]，果蝇中OSBP的突变体表现出精细胞缺陷导致雄性不育，给突变体喂食额外甾醇，部分OSBP突变体恢复了生育能力，这意味着雄性不育可归因于甾醇短缺[42]。

OSBP也与细菌感染有关：OSBP增强了鼠伤寒沙门氏菌的复制[44]。

黑腹果蝇和秀丽线虫中存在OSBP/ORPs，两者都不合成甾醇，暗示缺乏参与内源性合成的调控[45]。据报道秀丽线虫的ORP，具有转移生长因子-b (TGF-b)的信号传导和线虫的调节体长功能[46]。

以上这些发现反映出来ORP直接参与信号转导途径或细胞周期调节，但观察到的效果也可能通过脂质代谢的改变间接产生，这些基因对于真核生物的生长繁殖有很重要的作用。

5 总结及展望

尽管ORPs家族在真核生物的细胞脂质代谢、囊泡运输及细胞信号传导方面发挥着重要作用，但细胞生理学中OSBP/ORP功能的细节仍未完全了解。越来越多的证据表明，ORP作为脂质传感器而不是脂质载体。不管在酵母菌还是真菌中，单基因敲除对生长有轻微影响，考虑与其他Osh蛋白代偿有关，osh基因全敲除对酵母菌是致死的也验证了这一点；同时在多种真核生物中发现部分ORPs过表达负性调节固醇代谢；真菌的生存、繁殖以及极性生长都离不开脂质代谢、囊泡运输以及信号传导等基本生理过程，因此ORPs家族可能参与真菌的极性生长。鉴于这三点，我们认为可从全基因敲除、单基因过表达以及与极性生长基因之间的关系等方面入手进一步明确ORPs家族在真菌生长中的具体作用机制，为真菌的研究及治疗提供新的方向。