脂筏標(biāo)記蛋白flotillin1的研究進(jìn)展

1、中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： 文章編號：（）脂筏標(biāo)記蛋白的研究進(jìn)展趙峰 ，張杰（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蘭州獸醫(yī)研究所 家畜疫病病原生物學(xué)國家重點實驗室，甘肅 蘭州）摘要：對 脂 筏 標(biāo) 記 蛋 白的 基 因 結(jié) 構(gòu) 、蛋白 結(jié)構(gòu) 及其生理功能進(jìn)行 了綜述 ，旨 在 為 進(jìn) 一 步 研 究與 某 些 神 經(jīng) 系 統(tǒng) 疾 病 （如 瘋 牛 病 等 ）的 關(guān) 系 提 供 參 考 。關(guān)鍵詞：；脂 筏 ；信 號 轉(zhuǎn) 導(dǎo) ，（， ，）： ：；脂筏（）是膜脂雙層內(nèi)含有特殊脂質(zhì)及蛋白質(zhì)的微區(qū)，聚集著許多蛋白質(zhì)，為它們之間發(fā)生 相互作用提供了平臺。 目前，已知富集在脂筏中的蛋白質(zhì)有 窖 蛋 白 （）、浮 艦 蛋 白 （

2、）、錨定蛋白、蛋白、非受體酪氨酸激 酶和受體酪氨酸激酶等。 其中 是脂筏的一 種標(biāo)記蛋白。蛋白在 年被 等首先報 道，他們發(fā)現(xiàn)在金魚視神經(jīng)損傷后的軸突再生過程 中有兩種蛋白被大量表達(dá)，并將它們命名為和。同年，等在篩選脂筏新的標(biāo) 記分子時，從鼠肺組織膜提取物中分離到一類蛋白，并根據(jù)此類蛋白的兩個特性，將其命名為。首先，此類蛋白不被 等非離子型表面活性劑 溶解；其次，此類蛋白通過蔗糖密度梯度超離心，像 小船般漂浮在密度較低的上層。后來的序列分析表 明，與 相同， 與 相同。中， 和 的氨基酸序列一 致 性 約為。在不同的物種之間非常保守，鼠和 人 的 氨 基 酸 一 致 性 達(dá) ，而 鼠 的與果蠅

3、的有的一致性。人 的 基 因 位 于 染 色 體區(qū)段，全長，由 個外顯子和 個內(nèi) 含子組成，為單拷貝的持家基因。 在不 同的組織內(nèi)表達(dá)量相差很多，在腦組織中高表達(dá)，在 心臟、肺、胎 盤 等 組 織 有 表 達(dá)，在胰腺和肝中低表 達(dá)。 等指 出， 是 高 度 保 守的蛋白，幾乎在所有細(xì)胞型都能表達(dá)。 也有研究稱， 在 高 爾 基 體、吞噬體及外體等中也 存在。此外， 等發(fā) 現(xiàn)， 甚 至 能 伴隨著 進(jìn)入細(xì)胞核。 蛋 白 被 認(rèn) 為 是 屬 于 （，）蛋 白 家 族，因 為的 末端與紅細(xì)胞膜上的、線 粒體 的 及 細(xì) 菌 的 之 間 的 同 源 性也比較高。其中人 氨基端的第的基因結(jié)構(gòu)在 進(jìn) 化

4、上 高 度 保 守。 在 特 定 的 物 種位殘基與上述幾種蛋白質(zhì)的特定序列同源性最強(qiáng)，該 序列即被稱為結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域的功能 可收稿日期：；修回日期：基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（，）作者簡介：趙峰（ ），男，四川成都人，碩士生。 通訊作者，：能是促進(jìn)蛋白質(zhì)與細(xì)胞膜之間的結(jié)合。 同 時，其末端有一些 被 稱 為 重復(fù)部分的重 復(fù) 區(qū)， 而這 個重復(fù)區(qū)在其他幾 個 含有 結(jié) 構(gòu) 域 的 蛋 白質(zhì)中并 不 存 在。 通 過 這 一 結(jié) 構(gòu)， 可 以 形成同源或者異源寡聚體。與了 誘 導(dǎo) 的 軸 突 生 長。 等用 干擾的方法單獨敲除在體外培養(yǎng) 的海 馬神經(jīng)元的能損害神經(jīng)突的分支，而在相 同時期

5、過表達(dá) 則能增加神經(jīng)突的 數(shù) 量 和 分支。同時，他 們 指 出， 促 進(jìn) 神 經(jīng) 突 的 生 長依賴于其第位氨基酸，而這些氨基酸殘 蛋白的結(jié)構(gòu)幾乎所有的多細(xì)胞生物的 蛋白都有一 些保守的潛在磷酸化位點，如人的 第 位和 第 位 的 殘 基 可 能 被 酪 蛋 白 激 酶 （ ）所 磷 酸 化，而 第 位 和 第 位的 殘 基 則 可 能 被 酪 氨 酸 激 酶 （ ）所磷酸化。早期的研究認(rèn)為 是橫跨 膜的，但后來發(fā)現(xiàn) 并不跨 膜，而 只 是 通 過 棕櫚酰化及疏水作用與細(xì)胞膜緊密結(jié)合。等發(fā)現(xiàn)，蛋白通過脂肪酸和疏 水氨基酸與脂質(zhì)雙分子發(fā)生聯(lián)系，形成一個環(huán)，但是 并沒有 橫 跨 質(zhì) 膜，這 跟

6、蛋 白 非 常 相 似。 等發(fā) 現(xiàn)， 第 位 殘 基 的 棕櫚酰化對其在腎細(xì)胞質(zhì)膜的定位是必不可少的。 含有 個疏水區(qū)（第 位氨基酸和 第位氨基酸），其中第一個疏水區(qū)對促進(jìn) 膜結(jié)合是非常重要的，而第二個疏水區(qū)對質(zhì)膜的定 位是必需的?；芏ㄎ?到 細(xì) 胞 質(zhì) 基 質(zhì) 面。 此 外，最近 證 實， 還 能 促 進(jìn) 海 馬 神 經(jīng) 元 的 分化。認(rèn)為，能 促 進(jìn) 特 異 的 細(xì) 胞 表面蛋白和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物在質(zhì)膜的組裝，由此產(chǎn) 生一個信號中心，引起大量膜蛋白從細(xì)胞內(nèi)囊泡到 特異的質(zhì)膜的補(bǔ)充。這些重要的質(zhì)膜位點包括細(xì)胞接觸位點、 細(xì)胞帽子以及軸突再生體和生長體等。總之，對膜 和特 異性的膜蛋白在 特

7、定 區(qū) 域的補(bǔ)充是必不可少的。 促進(jìn)細(xì)胞分裂是一種穿梭于細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的 促有絲 分 裂 蛋 白。 能 與 相 互 作 用，并且能同一起不溶于去污劑而被共純 化出來。等用免疫共定位和免疫共沉 淀方法發(fā) 現(xiàn)，在 和 細(xì) 胞 中 和 能 相 互 作 用。 此 外，他們還發(fā)現(xiàn)內(nèi)生的 和紅 細(xì) 胞 凝 集 素 （）標(biāo) 記 的 能同 共 聚 集 在 脂 筏。 而 且，在 細(xì) 胞 進(jìn) 入 蛋白的功能前 面 已 經(jīng) 提 到， 蛋 白 在 體 內(nèi) 廣 泛 表 達(dá)，而且高度保守，這就提示著它可能在不同的組織 和細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮著不同的作用，但其確切的功能仍不 是十分清楚。近年來的研究認(rèn)為， 不僅作 為一種腳架蛋白

8、，為蛋白質(zhì)之間的相互作用提供平 臺，而且在調(diào)節(jié)軸突的再生、細(xì)胞分裂、內(nèi)吞作用、 細(xì)胞激活、胰島素信號傳遞等方面也起著重要作用。 此外，在某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生中也可能 起著重要的作用，如有報道指出蛋白構(gòu)成的 脂筏可能與瘋牛病等海綿狀腦病的發(fā)生密切相關(guān)。期 之 前， 能 隨 著 有 絲 分 裂 誘 導(dǎo) 進(jìn) 入 的而進(jìn) 入 細(xì) 胞 核。 目 前，已 用 共 聚 焦 免 疫 熒光試驗、免疫電子顯微鏡和亞細(xì)胞分餾等證實了內(nèi) 源和轉(zhuǎn)染的 在細(xì)胞核的 存 在。 在 促 有 絲 分裂刺激物作用若干小時后，在細(xì)胞即將進(jìn)入 期 之前，和都能進(jìn)入細(xì)胞核。在細(xì)胞分裂周期中， 與 蛋白 的水平是在不斷變化的，且在 期

9、有一個峰值。 缺少與 蛋白中的任一種，都會阻礙 細(xì)胞的增 殖。 過 表 達(dá) 或 者 都 能顯著地 誘 導(dǎo) 細(xì) 胞 增 殖。 轉(zhuǎn) 染 全 長 的 也能產(chǎn)生顯著的有絲分裂作用。轉(zhuǎn)染其他的仍保留著進(jìn) 入 細(xì) 胞 核 能 力 的 突 變 體 （如 和 ）也 能 顯 著 促 進(jìn) 增 殖。 干擾進(jìn) 一 步 證 明 了 在進(jìn)入細(xì)胞核的輔助功能及這兩種蛋白質(zhì)對正常的細(xì)胞增殖是必不可少的。 由此可見，這兩種蛋白質(zhì)對 細(xì)胞的增殖都是必不可少的。對軸突的再生及質(zhì)膜補(bǔ)充的調(diào)節(jié)最初是在軸突再生過程中被發(fā)現(xiàn)的，神經(jīng)突的生長受很大因素的影響，包括細(xì)胞骨架的 重塑、鈣信號、生長因子和黏附分子。年 等鑒定出了一個類突 觸 黏

10、附 分子（ ，）家 族，它們能促進(jìn)海馬神經(jīng)元軸突的生長。 等發(fā)現(xiàn)在谷氨酸突觸，和 都能 與 受體作用，這就預(yù)示著 可能參輔助內(nèi)吞作用等發(fā)現(xiàn)，在瘧原蟲侵染紅細(xì)胞的過程中，紅細(xì)胞膜的脂筏成分被改變；等的研究表明，在侵染后造成的細(xì)胞內(nèi)吞過程中， 和與脂筏內(nèi)的某些蛋白組裝在囊泡膜上， 并通過內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞，這說明很可能和細(xì) 胞的內(nèi)吞相關(guān)。等和 等用 磁 性 流 純 化 包 涵 體，經(jīng) 鑒定發(fā)現(xiàn)其中的一 種 蛋 白質(zhì) 即 是，且聚集在質(zhì)膜的點狀結(jié)構(gòu)以及特 異 的 內(nèi) 吞作用中間 體 內(nèi)。 而 這 些 中 間 體 能 聚 集 錨 蛋 白和霍亂毒素 。 包含 的中間體是依 賴網(wǎng) 格 蛋 白 的。 用 免 疫

11、電 鏡 觀 察 發(fā) 現(xiàn)，包 含 的質(zhì) 膜 微 區(qū) 能 向 細(xì) 胞 內(nèi) 形 成 出 芽。 的 能阻止依賴網(wǎng)格蛋白的霍亂毒素的 吸收，以及 錨蛋白的內(nèi)吞。 可 見， 在 哺乳動物細(xì)胞中依賴網(wǎng)格蛋白的內(nèi)吞途徑是必不可 少的。發(fā)現(xiàn)，形成能被內(nèi)吞到細(xì)胞 內(nèi)的異聚體，這種內(nèi)吞更像是 通 過 不 含 的 脂筏調(diào)節(jié)的內(nèi)吞作用。 在內(nèi)吞之前，側(cè)面有活力的 被固定，并 且的 過 表 達(dá) 會 誘 導(dǎo) 膜 的彎曲。 等發(fā) 現(xiàn)， 及 其 異 聚 物 的表達(dá)對的內(nèi)吞是必不可少的，而 調(diào) 節(jié)的磷酸化卻不是必要的。 調(diào)節(jié)胰島素信號傳遞在 脂 筏 上， 往 往 和 信 號 轉(zhuǎn) 導(dǎo) 分 子 關(guān) 聯(lián)，預(yù) 示 著 它 在 信 號 轉(zhuǎn)

12、 導(dǎo) 中 起 著 一 定 作 用。等于 年 在 脂 肪 組織中發(fā)現(xiàn)了一條新 的胰島素依賴型的葡萄糖代謝信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，該通路不 依 賴 于 （）。在脂肪細(xì)胞中，在中形成了一種依賴胰島素的多 功 能 復(fù) 合 物 。 囊 泡在質(zhì)膜與細(xì)胞 內(nèi)較遠(yuǎn) 位 點 之 間 來 回 穿 梭 以 轉(zhuǎn) 運 。 這 就表明在囊泡膜的 微區(qū)參與了囊泡轉(zhuǎn)運和定位所需信號的傳遞。但這一過程需要對脂筏有親和性的小 的激活。 與 相 互作用，并且通過 與激活小 的 信號傳遞復(fù)合物相互作用。 當(dāng)胰島素刺激后，這種 復(fù)合物就會募集到膜微區(qū)，引起葡萄糖被葡萄糖運 載蛋白（）從囊泡池遷移到質(zhì)膜，從而引起 葡 萄 糖 被 吸 收。 等 也

13、 認(rèn) 為， 復(fù)合 物 在 膜 微 區(qū) 的 募 集 是 通 過 和分子間的直接作用來完成的。等通過蛋白質(zhì)組學(xué)方法分析了型糖尿病病人的紅細(xì) 胞膜蛋白，也發(fā)現(xiàn)在糖尿病人的紅細(xì) 胞 膜 上， 的表達(dá)失調(diào)，顯著增加。對 細(xì)胞激活的作用細(xì)胞型朊蛋白（）與的相互作用引 起了細(xì)胞內(nèi)參 與 細(xì) 胞 信 號 轉(zhuǎn) 換 成 分 在 這 些 位 點的募集，促進(jìn)了蛋白質(zhì)的磷酸化及肌動蛋白與帽子的聚合，并 且 導(dǎo) 致 激 酶 （ ，）磷 酸 化 的 增 加。 在 細(xì) 胞中，先聚集在細(xì)胞的一端。 在這一端，當(dāng) 受到刺激時 細(xì)胞受體復(fù)合物和與 細(xì)胞激活有 關(guān)的信號分子會結(jié)合。在 細(xì) 胞 的 一 端 聚 集 所 形 成 的 帽

14、子 對 細(xì)胞的激活是非常重要的。等認(rèn)為，與其他一些信號分子在帽子區(qū)的聚集是被短暫的 信號控制的，因為用 阻斷 信號會阻斷 帽子（）的形 成，但是不會影響形成物的總數(shù)。因此，帽子的 形成以及它與的 聚 集 會 通 過 細(xì) 胞 質(zhì) 膜 引起信號的傳送。 同時，還會影響細(xì)胞表面特異成 分 的重新 分 配，并 且 同 （ ）、和 募集跨膜的 復(fù) 合物到帽子區(qū)。與微區(qū)的結(jié)合觸發(fā)了 細(xì)胞內(nèi)不 同 的 信 號 瀑 布。 的 顯 性 負(fù) 性 結(jié)構(gòu)能擾亂帽 子 的 形 成，并 干 擾 免 疫 突 觸 的 形 成。當(dāng) 聚 集 在的 帽 子 區(qū) 時，會 引 起 激酶 的 磷 酸 化，并 且 會 觸 發(fā) 補(bǔ) 充 的

15、信 號。 由 此 可 見， 低 聚 物 微 區(qū) 為 聚合物的形成、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、肌動蛋白的重新排布 以及細(xì)胞內(nèi) 到帽 子 區(qū) 的 補(bǔ) 充 提 供 了 一個平臺。與神經(jīng)組織退化疾病的發(fā)生還被認(rèn)為與瘋牛病等海綿狀腦病、老 年癡呆以及阿爾茲罕默氏病等神經(jīng)組織退化疾病的發(fā)生相關(guān)。等檢測了 和 在 被癢病感染的鼠神經(jīng)元細(xì)胞系 和 中的分布，他們發(fā)現(xiàn) 在這兩類細(xì)胞中的分布大致相 同，而 在這兩類細(xì)胞中的分布則不同。在感染 的 中，和 有著相同的分布方式；但在感染的 中，分布在 陽性囊泡。表明蛋白可能與海綿狀腦病的發(fā) 生 密 切相關(guān)。還有報道指出，阿爾茲罕默氏病人的腦中有 大量包含淀粉樣蛋白的。這些都提示著形成

16、的聚集區(qū)能貯存聚集 蛋白并在這些神 經(jīng)組織退化疾病中起著很重要的作用。此外，等確定， 在柔嫩艾美耳球蟲孢子侵入宿主細(xì)胞中起至關(guān)重要的作用。在柔嫩艾美耳球蟲孢子中大量表達(dá)，為孢子侵入宿主細(xì)胞提供了平臺，采用抗的抗體預(yù)處理孢 子 后，能夠阻止其侵 入 宿 主細(xì)胞。等發(fā)現(xiàn) 參 與 睪 丸 滋 養(yǎng) 細(xì) 胞 的 形 成，調(diào) 控精子發(fā)生。 ，（）： ， ，（）：結(jié)語 ， ， ， ，（）：是脂筏的一種標(biāo)記蛋白，而且還作為脂筏的一種腳架蛋白，為其他一些蛋白質(zhì)之間的相 互作用提供平臺。 雖然近幾 年 對 的 研 究 越來越深入，但關(guān)于其確切的生理功能仍然存在很 多分歧。因此，進(jìn)一步研究，對瘋牛病、阿 爾茲罕默氏病和老年癡呆等疾病的發(fā)病機(jī)制及治療有重要意義。 ，： ，（）： ， ， （） ，（）： ， ， ， ，（）： ， ， ，（）： ， ，（）： ， ， ， ，（）： ，（）： ， ，（）： ， ， ， ： ，（）：