膜突蛋白的研究进展▲

朱芳萱 卢锋

1 广西壮族自治区人民医院健康管理中心,南宁市 530000;2 广西壮族自治区人民医院老年心血管内科,南宁市 530000

【提要】 膜突蛋白(Moesin)属于ERM家族蛋白,是细胞膜与细胞骨架的连接蛋白,能够稳定细胞膜结构,参与调控细胞形态的改变,并且通过调节细胞信号转导参与细胞迁移、黏附和极化过程。研究表明,Moesin在血管内皮细胞调控过程中发挥关键作用,它通过细胞骨架和细胞信号转导,参与免疫系统疾病的发展过程,还在肿瘤的发生、发展过程起到至关重要的作用。本文就Moesin在血管内皮细胞、免疫系统疾病和肿瘤中的作用进行综述。

膜突蛋白(Moesin)是埃兹蛋白-根蛋白-膜突蛋白(Ezrin-Radixin-Moesin,ERM)家族的成员之一,是细胞膜与细胞骨架的桥梁,在细胞形态构建、膜蛋白动力性能的调节,以及细胞骨架重排等过程中起到重要的作用。近年来越来越多的研究证实, Moesin在血管内皮细胞调控过程中发挥关键作用,它通过细胞骨架和细胞信号转导,参与免疫系统疾病的发展过程,还在肿瘤的发生、发展过程起到至关重要的作用:Moesin与视网膜缺血再灌注诱发的人视网膜血管内皮功能障碍密切相关[1];Moesin磷酸化参与大鼠肺微血管内皮细胞损伤的作用[2];Moesin异常的高表达水平在脓毒血症患者的早期诊断和预后中起着重要作用[3];Moesin在非小细胞肺癌中的表达上调,其高表达与不良预后相关,并且,通过影响下游增殖、转移信号通路蛋白,促进肺癌细胞增殖转移[4]。鉴于Moesin通过各种信号通路参与着多种疾病的发病机制,针对Moesin作为治疗靶点的药物研发将是一个重要的研究方向。本文就Moesin在血管内皮细胞、免疫系统疾病和肿瘤中的作用进行综述。

1 Moesin的概述

Moesin最早是在牛子宫中提取出来的,在内皮细胞、平滑肌细胞中含量最丰富,存在于富含肌动蛋白的细胞表面结构,如微绒毛、微刺突、膜褶和黏附连接处[5-7]。Moesin基因定位于Xq11.2-Xq12,它由3 835个碱基组成,可编码577个氨基酸,分子量约为78 000。它主要由氨基端的FERM结构域、α-螺旋连接结构、带正电的C末端尾部结构组成。在细胞中,Moesin可以在封闭(休眠)和开放(激活)构象之间切换,而这是通过N端(FERM/NERMAD)结构域和C端(C-ERMAD)结构域之间的相互作用调节的。在休眠状态下,膜蛋白和肌动蛋白的结合位点被Moesin的N端与C端相互连接形成的一个闭合结构区覆盖,使Moesin处于失活状态。在Moesin羧基端尾部包含一个F-肌动蛋白结合位点和一个保守的苏氨酸残基(Th558),Th558位点磷酸化后可阻止氨基端与羧基端的交联作用,此时Moesin的闭合环打开,处于开放构象暴露与F-肌动蛋白高亲和力的结合位点,磷酸化Th558位点标志着Moesin被激活。研究表明,Moesin的激活状态有助于细胞转移[8]。Moesin作为一种细胞骨架蛋白,连接细胞膜蛋白和位于细胞膜下的肌动蛋白,维持细胞的完整性,并调节细胞膜蛋白的功能。除了在重塑细胞骨架中的作用外,Moesin还具有信号转导功能。Moesin的主要生物学功能包括五点:第一,参与形成细胞表面的特化结构;第二,参与细胞正常形态的维持;第三,调控细胞的生长、迁移;第四,调节细胞的黏附功能;第五,调节细胞膜的膜运输功能。

2 Moesin与血管内皮细胞

血管内皮细胞是血管系统的主要流体屏障。免疫细胞释放的细胞毒性颗粒、细胞因子和补体激活可诱导细胞信号传导,引起细胞骨架变化,使F-肌动蛋白不稳定,从而增加血管内皮细胞的通透性。细胞骨架和细胞骨架相关蛋白的动力学是调节内皮屏障功能的重要组成部分。F-肌动蛋白是一种骨架蛋白,将细胞骨架连接到黏附蛋白和细胞外基质蛋白的尾部,保持细胞间连接的稳定性和维持血管内皮细胞的完整性。通常,细胞骨架蛋白在维持细胞的通透性中起着重要的作用。Moesin是一种肌动蛋白结合蛋白,在细胞骨架变化和细胞旁间隙形成中发挥作用。血管内皮细胞损伤会发生应激反应,引起多种血管活性物质释放,如激肽、组胺、5-羟色胺等,可使血管内皮细胞中的微丝收缩、血管内皮细胞的间隙加大,导致毛细血管通透性增加;同时损伤的血管内皮可以促进血液中凝血酶组织因子、炎性介质的释放,当血管内皮细胞受到凝血酶组织因子刺激时,肌球蛋白轻链发生快速单磷酸化和双磷酸化,诱导肌动蛋白-肌球蛋白间相互作用,血管表面中心张力增高,内皮细胞间隙形成,内皮通透性增高[9-10]。凝血酶诱导的人肺内皮屏障功能障碍与F-肌动蛋白的细胞骨架重构和通透性增加有关。Moesin在凝血酶诱导的血管内皮细胞屏障破坏反应中,通过蛋白激酶C介导的RhoA/rock信号通路等调节细胞骨架变化和屏障高通透性。降低Moesin表达水平,可以减弱凝血酶诱导的F-肌动蛋白细胞骨架重排、细胞旁间隙形成和肌球蛋白磷酸化。因此,Moesin的苏氨酸磷酸化与细胞骨架重排和内皮细胞通透性增加密切相关[11]。Adyshev等的研究表明,Moesin水平低表达时,鞘氨醇-1磷酸盐(sphingosine-1 phosphate,S1P)增强诱导的血管内皮细胞屏障能力减弱,表明Moesin在内皮屏障损伤中起作用[12-13]。炎症介导的因子可以通过细胞收缩和回缩致血管内皮细胞间隙形成,使血管内皮通透性增加。在炎症过程中,中性粒细胞渗出对血管内皮细胞间连接和血管内皮细胞骨架也有影响,其主要是通过血小板-血管内皮细胞黏附分子发挥调控作用。Moesin是EMR家族中唯一能够在血小板上表达的蛋白,通过髓系细胞促发受体-1与CD40连接蛋白介导血小板聚集。而炎症因子介导血管内皮细胞的结构改变和功能紊乱甚至凋亡是血管内皮细胞损伤重要的病理生理过程[14]。Moesin具有维持细胞正常形态的功能,并通过相关细胞信号转导通路调节细胞的多种生物学功能,从而参与血管内皮细胞损伤相关疾病的发展过程。胥勇的研究发现[15],与正常对照组相比,血管内皮损伤相关性疾病组抗Moesin抗体阳性检出率较高,其中以急性冠脉综合征组的阳性检出率最高,故推测Moesin在急性冠脉综合征中发挥重要作用。在Nagao等的研究中,抗Moesin抗体不仅参与SCG/Kj小鼠的肾小球肾炎的发展,还可能直接激活血管内皮细胞参与血管损伤[16]。另外有研究表明,过量的S1P通过鞘氨醇-1-磷酸受体2(sphingosine-1-phosphate receptor 2,S1PR2)诱导Moesin磷酸化,并进一步诱导内皮屏障损伤反应[17]。晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products,AGEs)可介导培养的人肺微血管内皮细胞Moesin磷酸化,引起微血管内皮细胞的结构和屏障功能改变[18]。此外,Moesin同时作用Rho的上游和下游,可调节F-肌动蛋白的分布,同时作为肌动蛋白微丝和细胞膜之间的桥梁,可改变细胞形态、运动性和细胞完整性,并导致血管生成。有新的证据表明,年龄诱导的Moesin磷酸化不仅会导致血管屏障功能障碍,而且还有助于血管生成[19]。研究发现,人真皮微血管内皮细胞(human dermal microvascular endothelial cells,HDMECs)中Moesin的表达水平降低,表明Moesin与衰老有关[20]。

3 Moesin与免疫系统疾病

Moesin基因位于X染色体上,当X染色体上的Moesin基因发生突变时,可引起X连锁Moesin相关免疫缺陷病,主要表现为淋巴细胞、单核细胞减少症、低丙种球蛋白血症,患者对细菌和病毒易感性增加,可并发自身免疫性和过敏性疾病(如血小板减少、自身免疫性脑炎和反复湿疹等)[21]。Moesin可能是多种自身抗体的靶抗原之一,通过破坏患者的免疫耐受而发挥作用[22]。有研究表明,与健康对照组相比,IgA型过敏性紫癜患者的抗Moesin抗体高表达,在增殖性狼疮性肾炎患者肾小球抗Moesin抗体也高表达,说明抗Moesin抗体可能参与过敏性紫癜和狼疮性肾炎的发病[23]。Ariesl等[24]的研究发现,单核细胞通过细胞外信号调节激酶1/2途径分泌肿瘤坏死因子α、干扰素γ是再生障碍性贫血(aplastic anemia,AA)的发病机制之一,而单核细胞的表面有Moesin的表达,提示Moesin的表达可能与AA的发病有关。有研究发现,对免疫抑制治疗应答较好的AA患者抗Moesin抗体水平较高,抗Moesin抗体可能通过抑制骨髓增殖参与AA的发生[25]。雷诺现象、肺动脉高压等症状与抗Moesin抗体水平升高相关,除此之外,其他的免疫系统疾病如类风湿性关节炎、抗中性粒细胞胞浆抗体相关性血管炎、干燥综合征、抗磷脂抗体综合征和结节性多动脉炎等也有类似现象,表明抗Moesin抗体参与免疫系统疾病的发展过程[22,26]。

4 Moesin与肿瘤

Moesin作为细胞膜与肌动蛋白细胞骨架的连接桥梁,在细胞的生长、运动、迁移、有丝分裂和信号转导等方面发挥重要作用。Moesin通过调节细胞内肌动蛋白骨架的重新分布和细胞内的多种信号转导途径,参与肿瘤的转移和侵袭。有研究显示,异常表达的Moesin可引起肿瘤细胞恶性转移,增强肿瘤细胞的增殖能力和侵袭能力,与肿瘤恶性程度、淋巴结转移和预后不良相关[27]。林玲等[28]应用免疫组化和逆转录-聚合酶链式反应法在正常宫颈上皮细胞、宫颈上皮内瘤样病变、宫颈鳞状细胞癌组织检测Moesin的mRNA含量发现,宫颈鳞状细胞癌组织的Moesin表达水平最高,而正常宫颈上皮细胞的Moesin表达水平最低。周勤等[29]的研究发现,肿瘤的恶性程度与Moesin的表达水平成正比。癌症基因组图谱数据库分析显示TMEM16A和Moesin联合表达与乳腺癌患者不良预后相关;TMEM16A高表达所促进的乳腺癌细胞侵袭迁移可被Moesin敲低所抑制,Moesin通过Th558位点磷酸化介导乳腺癌细胞侵袭迁移[30]。薛梅[31]的研究发现,对于乳腺浸润性导管癌患者,Moesin高表达水平预示着肿瘤侵袭性强,患者具有较高的转移、复发风险,尤其在乳腺癌的血道转移中Moesin高表达水平可能起到重要作用。Charafe-Jauffret等[32]的研究发现,乳腺癌患者Moesin水平与乳腺癌转移率相关。此外,Yu[33]等指出,Moesin的高表达水平与乳腺癌患者淋巴结转移阳性有显著相关性。在伍明等[34]的研究中,人脑星形细胞瘤世界卫生组织(World Health Organization,WHO)分级随着Moesin的研究磷酸化Moesin和表达增加而增高。Zhu等[35]的研究发现,人脑星形细胞瘤WHO分级和恶性程度增加与Moesin的表达增加呈正相关。Moesin在胃黏膜病变中高表达,尤其是在胃黏膜癌变阶段,与幽门螺杆菌及其毒力因子CagA有关;高表达的Moesin与胃癌进展有关,能提示胃癌的不良预后,故异常表达的Moesin可能发挥着促癌作用,有望作为胃癌的诊断生物标志物或治疗干预靶点[36]。此外,其他肿瘤细胞中亦有异常表达水平的Moesin,如甲状腺乳头状癌、胰腺癌、肠癌、肺癌、肝癌和口腔鳞状上皮细胞癌等[37-39]。

5 结 语

Moesin是ERM家族中的重要成员之一,它作为细胞间的骨架桥梁,在维持细胞结构的正常、调节细胞间的迁移和黏附中发挥重要作用,并可通过调控某些细胞信号转导通路参与炎症因子对血管内皮的损伤作用,同时还参与免疫系统疾病、肿瘤等的发生与发展过程。越来越多的研究发现,将Moesin作为疾病的预测或治疗干预靶点,对 Moesin 的机制进行深入研究,可以为临床疾病的诊断和预后提供理论依据。