Smurf2與肺纖維化關系研究進展

代文靜，李萬成

(成都醫學院第一附屬醫院呼吸內科，四川成都610500)

肺纖維化(pulmonary fibrosis，PF)是一種進行性、致命性的間質性肺部疾病。PF早期病理改變為肺泡炎，此后逐漸出現不可逆的纖維化改變，導致肺功能逐漸下降，甚至出現呼吸衰竭[1-2]，但其發病機制仍不清楚。PF的發病過程涉及廣泛信號通路，如：TGF-β通路、MAPK通路、Rho/ROCK通路等。結合相關文獻報道，近年來轉化生長因子β1(transforming growth factorβ1，TGF-β1)信號通路已成為研究人員作為研究PF的重要靶點，在其發生發展中起著重要的作用，可以激活下游信號，促進和維持PF狀態[3]。泛素蛋白酶體途徑(ubiquitin-Proteasome Pathway，UPP)是真核細胞內重要的蛋白質降解系統，對細胞內蛋白特異性降解，泛素活化過程包括E1泛素活化酶、泛E2素結合酶和E3泛素連接酶。Smad泛素化調節因子2(smad ubiquitin regulatory factor 2，Smurf2)是E3泛素連接酶中的一種，是泛素化過程中最關鍵因子，可特異性識別不同底物，通過抑制TGF-β1/Smad信號通路，從而抑制或延緩PF的進行性進程[4-5]。目前研究提出，Smurf 2在PF過程中發揮一定作用，已引起廣泛關注，但機制尚未明確。本文根據研究現狀，主要就Smurf2與PF TGF-β1/Smad信號通路關系的研究進展作一綜述。

1 Smurf2的結構與功能

泛素化是翻譯修飾及蛋白質降解的體內重要方式之一，近年來引起了越來越廣泛的關注。E3泛素連接酶在整個蛋白質的降解過程中發揮著關鍵作用，使不同的活化泛素從結合酶E2轉移到相應底物，決定了泛素化修飾的特異性。

E3泛素連接酶根據結構與功能的不同分為含有E6相關蛋白羧基末端同源結構域的(HECT)E3酶、含有指環狀結構域的E3酶及含有U-box結構域的E3酶[6]。HECT可直接與泛素連接再將其傳遞給底物，是近年來研究的熱點[7]。Smurf 2是E3泛素連接酶的一種，含有WW結構域，決定作用底物的特異性，可識別含有PPXY結構的底物，C-端含有HECT結構域，可催化泛素與底物形成硫酯鍵[4]。研究發現，Smurf2可介導完成TβR的泛素化降解，其底物Smad7、Smad2/3、TβRⅠ及TβRⅡ等均參與纖維化TGF-β1信號傳導，Smurf2可將其底物及受體泛素化降解，進而調控TGF-β1/Smad信號通路[6，8-11]。如Smurf2功能失調將會導致TGF-β1/Smad信號傳導異常，致一系列病理生理改變。

2 TGF-β1/Smad信號通路

TGF-β家族包括近30種生長和分化因子，主要包括TGF-β、生長因子、骨形態發生蛋白等。TGF-β是一類具有多效性的細胞生長因子，在細胞生長、分化、細胞外基質合成以及損傷后修復等方面起著重要作用，因而TGF-β信號傳導通路的各種調節機制均是目前學者們研究的熱點。TGF-β家族在哺乳動物中含TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3三大亞型，其中TGF-β1活性最強、功能最多、所占比例最高，因而被廣泛用于臨床和科研中。TGF-β有三類特異性結合受體：TβRⅠ、TβRⅡ、TβRⅢ，細胞對TGF-β信號傳導應答主要依賴于TβRⅠ與TβRⅡ的相互作用。Smad蛋白是近年發現參與TGF-β1信號傳導的一類信號蛋白[12]，是TGF-β1下游信號的重要調控因子，在TGF-β信號傳導中從細胞表面受體轉至細胞核過程中起到主要作用，不同的Smad蛋白介導不同的TGF-β信號傳導，在不同層面作相應精確調控。在哺乳動物中有8種Smad蛋白，根據結構和功能分為三類：①受體調節型(R-Smads)，包括Smad1、2、3、5、8；②受體抑制性(I-Smads)，包括Smad6、7；③共同中介型(Co-Smads)，包括Smad4[13]。

文獻報道，TGF-β1與各大器官纖維化關系最密切，通過細胞內信號傳導通路在纖維化疾病的病理變化過程中起著至關重要作用[1，14-16]。Smad蛋白作為TβR下游信號傳導因子，建立胞膜與胞核之間的信號傳導，是TGF-β1信號中最關鍵的信號傳導因子。在TGF-β1/Smad信號傳導通路中，TGF-β1先與TβRⅡ結合形成二聚體復合物，TβRⅡ激酶致使TβRⅠ磷酸化，再與TβRⅠ結合形成四聚體復合物，激活TβRⅠ。激活的TβRⅠ磷酸化下游Smad2/3，Smad2/3與Smad4形成復合物后轉位到核內，激活核內靶因子的轉錄。Smad7可從細胞核釋放進入細胞質發揮負反饋調節，其與R-Smad蛋白結構相似，但能更有效地與TβRⅠ結合，從而抑制受體介導的Smad2/3磷酸化及下游基因的轉錄，從而調控TGF-β1/Smad信號傳導，抑制TGF-β1介導的細胞外基質合成[17-19]。

3 Smurf2與TGF-β1/Smad信號通路

研究表明，Smurf2主要通過兩大途徑調控TGF-β1/Smad信號通路：(1)Smurf2與Smad7結合后，轉移至細胞質中，使得TβRⅠ及Smad7降解[7，19-22]。在細胞核內Smad7通過PY序列和氨基末端分別與Smurf2的第3個WW結構域和HECT結構域結合，形成Smurf2-Smad7復合物，然后Smurf2-Smad7復合物與TβRⅠ在胞漿內脂質小囊結合，Smad7和TβRⅠ在Smurf2的作用下泛素化降解；(2)Smurf2通過Smad2/3使其與SnoN結合，使得SnoN泛素化降解。Smurf2亦可選擇性作用于R-Smad蛋白，Smurf2通過WW結構域與Smad2/3中的PPXY序列結合，使Smad2/3及SnoN泛素化降解，從而調節TGF-β1/Smad信號傳導。

研究發現，TGF-β1亦可反促Smurf2的表達，Smad7可抑制TGF-β1對Smurf2的誘導，但之前的研究表明這屬于負反饋作用，具體仍需繼續探索[23]。因而，初步考慮Smurf2在纖維化發生發展中發揮作用與TGF-β1/Smad信號通路關系密切。

4 Smurf2與肺纖維化

目前已有文獻報道，在TGF-β誘導人肺成纖維細胞活化實驗中，沉默Smurf2表達，監測到人肺成纖維細胞α-SMA和I型膠原蛋白表達減少，Smad7蛋白表達增強，并抑制TGF-β1表達，推測Smurf2可通過調節Smad7蛋白表達，調控TGF-β1/Smad信號通路，從而影響TGF-β1活化人肺成纖維細胞的作用[24]。繼之文獻報道，泛素蛋白酶體抑制劑能減輕博來霉素誘導肺纖維化大鼠模型的肺泡炎癥及肺纖維化程度[18，25-26]；泛素蛋白酶體抑制劑通過Smad蛋白抑制TGF-β1介導的靶細胞表達，Smurf2的功能失調導致TGF-β1/Smad信號傳導異常。綜上所述，我們可以推測出Smurf2在肺纖維化中起著核心作用，通過調節TGF-β1/Smad信號調控肺纖維化發生發展。

5 結語

肺纖維化是多種致病因子致肺損傷的最終結局，機制復雜，許多信號環節仍不清楚。雖然肺纖維化的各種潛在治療方案已廣泛應用于臨床試驗，但這類疾病在診斷后中位生存時間仍不可觀。Smurf2表達在調節TGF-β1/Smad信號傳導中起著核心作用，但肺纖維化的發生發展過程涉及廣泛信號通路，在此過程中是否存在其他傳導途徑仍需進一步探索。因此，準確尋找肺纖維化發生發展中的治療靶點，阻斷肺纖維化發生發展過程中關鍵靶點是未來我們研究的重點。這需我們進一步研究探索，為肺纖維化疾病提供新的診療策略奠定基礎。

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