信號蛋白14-3-3生物學功能及其參與炎癥反應的機制研究進展

龔勛，徐勝前，吳穎，麻璨琛，劉文，齊姍，徐建華

(安徽醫科大學第一附屬醫院，合肥230022)

信號蛋白14-3-3生物學功能及其參與炎癥反應的機制研究進展

龔勛，徐勝前，吳穎，麻璨琛，劉文，齊姍，徐建華

(安徽醫科大學第一附屬醫院，合肥230022)

14-3-3蛋白是一個在真核生物中廣泛表達且高度保守的酸性可溶性二聚體蛋白，參與調節細胞凋亡、細胞分裂、信號轉導、蛋白質的跨膜轉運等重要細胞生命活動。近年研究發現，14-3-3蛋白與炎癥反應有著密切關系，可通過凋亡信號調節酶1(ASK-1)、蛋白激酶C(PKC)、有絲分裂原蛋白激酶(MAPK)、基質金屬蛋白酶(MMP)、TNF-α等通路參與炎癥反應的發生發展。

14-3-3蛋白；炎癥反應；信號轉導；炎性關節病

14-3-3蛋白是一個在真核生物中廣泛表達且高度保守的酸性可溶性二聚體蛋白，最早于1967年由Moore等在牛腦組織中分離發現，根據其DEAE-纖維素層析的片段數目和在凝膠電泳中的遷移位置而命名。14-3-3蛋白的生物學功能廣泛，可參與細胞周期的調控、遷移、分化、凋亡等過程，并與多個系統如消化系統、神經系統、心血管系統、泌尿系統等疾病及腫瘤的發生有關，被認為是最有發展前景和研究價值的信號蛋白。近年研究發現，14-3-3蛋白與炎癥反應有著密切關系，在14-3-3蛋白參與的環節被擾亂或打斷都有可能導致炎癥的發生。我們對近年來14-3-3蛋白參與炎癥反應的機制進行了綜述。

1 14-3-3蛋白的分子結構及生物學功能

1.1 14-3-3蛋白的分子結構 14-3-3蛋白又稱為酪氨酸3-加單氧酶/色氨酸5-加單氧酶激活蛋白，分子量25～30 kD，其蛋白家族至少包括48類153種異構體[1]。目前已發現哺乳動物中14-3-3蛋白有7種不同基因編碼的高度保守亞型，按照其在高效液相層析(HPLC)反相洗脫液中的順序，可分為β、ε、γ、η、ζ、σ及θ亞型[2]。亞細胞定位顯示其是一種典型的細胞質蛋白，哺乳動物中幾乎所有的14-3-3蛋白亞型都有極其相似的3級結構，即螺旋-環-螺旋[3]，每個14-3-3蛋白單體包括9個反向平行的α-螺旋，兩個單體構成U形結構，U形結構表面是一個高度保守的兩性分子溝，其既是14-3-3蛋白與配體結合的結構基礎，同時也調節著14-3-3蛋白與配體中的磷酰氨基酸相互作用[4]。分子溝是一個具有N-末端和C-末端結構的兩性分子，其是14-3-3蛋白功能體現的核心結構，不同的N-末端直接影響14-3-3蛋白與不同的膜結合，C-末端直接參與蛋白質間的相互作用[5]。

1.2 14-3-3蛋白的生物學功能 14-3-3蛋白作用的發揮是通過與其他蛋白的結合，并參與蛋白質-蛋白質的相互作用實現的。目前發現，有200多種蛋白可與14-3-3蛋白結合，參與細胞信號轉導、細胞凋亡、細胞分裂、環境應答、蛋白跨膜轉運等領域對所有細胞重要生理過程的調節[6]。14-3-3蛋白控制靶蛋白的亞細胞定位，直接參與調節蛋白激酶和蛋白磷酸化，調節關鍵酶活性，達到控制細胞周期的目的。14-3-3蛋白可調控細胞凋亡通路上死亡信號的傳導，直接干預哺乳動物凋亡通路中心線粒體核前凋亡蛋白發揮抗凋亡活性；可與凋亡信號調節酶1(ASK-1)結合，在細胞受到凋亡信號TNF-α刺激時使ASK-1脫磷酸化，ASK-1作用蛋白(AIP-1)競爭性結合14-3-3蛋白，進而促進ASK-1與14-3-3蛋白解離導致細胞凋亡，抑制ASK1促凋亡活性[7]；可通過調控靶細胞的亞細胞定位，達到改變結合分子核定位的目的；轉染14-3-3β及σ在細胞質中表達，擾亂CDC25B的細胞核定位[8]。在刺激蛋白質之間相互作用方面，14-3-3蛋白可作為接頭蛋白起到直接作用，可與Bad以磷酸絲氨酸依賴性的方式起作用，抑制Bad促細胞凋亡，而14-3-3蛋白與Bax又以不依賴磷酸化的方式起作用，抑制Bax促細胞凋亡的活性[9]。目前研究認為，14-3-3蛋白是與絲氨酸/蘇氨酸直接結合的第一信號分子，可通過調控整合素的活性，進而調節細胞信號的遷移和轉導，使14-3-3蛋白靶分子絲氨酸磷酸化或許可阻斷14-3-3蛋白與B1整合素的相互作用，從而促進細胞信號的遷移和轉導[1]。

2 14-3-3蛋白參與炎癥反應的機制

1.1 14-3-3蛋白與ASK-1 ASK-1屬于MAPKKK(Raf蛋白)家族，能啟動多種生物學過程，包括不同種類細胞的炎癥、分化、生存及凋亡。ASK-1是細胞生命活動的重要調節分子，參與細胞的凋亡、存活及分化。ASK-1結構上包括C-末端催化域和N-末端的調節域兩個功能域。ASK-1C末端催化域內存在一個潛在的14-3-3蛋白結合模序，14-3-3蛋白可拮抗ASK-1的促凋亡活性。當細胞受凋亡信號刺激時可使ASK-1脫磷酸，AIP-1可與之競爭性結合，從而促進14-3-3蛋白與ASK-1解離引起細胞凋亡。在ASK-1C末端的催化域內，存在一個潛在的14-3-3蛋白結合序模RSIS967LP，當細胞受TNF-α等凋亡信號刺激時，ASK-1脫磷酸化，AIP-1競爭性與之結合[10]。研究發現，14-3-3蛋白可通過結合并募集ASK-1核周的內質網區域，從而抑制ASK-1的促凋亡活性，在氧化應激條件下岡田酸敏感性磷酸酶可被H2O2特異性激活，催化ASK-1的Ser-967去磷酸化后，與14-3-3蛋白分離，從而激活下游的JNK/P38通路促使凋亡。而當P38信號通路顯著減弱時，細胞中炎癥因子TNF-α、IL-6及IL-1β明顯減低。研究發現，14-3-3η可參與IL-1、IL-6的合成及轉錄，與早期類風濕性關節炎(RA)患者的炎癥指標類風濕因子(RF)、抗環瓜氨酸抗體(ACPAs)存有顯著相關性，且參與了關節骨質破壞[11]，推測14-3-3η蛋白可與炎癥因子CRP、RF、抗ACPA抗體一起作為RA的診斷、影像學表現及預測疾病進展方面的補充。因此，14-3-3蛋白可能通過調控ASK-1，參與炎癥反應過程[12]。

2.1 14-3-3蛋白與蛋白激酶C(PKC) PKC是細胞信號傳導的關鍵酶，14-3-3蛋白可與PKC結合參與調節炎癥因子的釋放。近年研究發現，哮喘患者分布在神經細胞中的14-3-3ζ亞型可與PKC結合，調節PKC活性持久主動的增強，而存在于T細胞中的14-3-3γ亞型可調節PKC活性導致哮喘患者Th1/Th2失衡[13]。李德發等[14]研究發現，對哮喘患兒應用抗14-3-3蛋白單克隆抗體治療后，Th1/Th2、14-3-3及炎癥因子IL-4、IL-5均出現不同程度的降低，Th1/Th2分泌失衡明顯緩解，提示14-3-3蛋白可能通過PKC途徑參與炎癥反應。

2.2 14-3-3蛋白與有絲分裂原蛋白激酶(MAPK) 14-3-3蛋白還能與MAPK的N-末端調節域結合，保護MAPK激酶免受Caspase-3裂解，從而抑制凋亡[15]。何靜等[16]將小鼠小膠質細胞神經株BV-2用脂多糖(LPS)刺激其活化，結果顯示BV-2被激活后14-3-3蛋白表達呈下降趨勢，在LPS刺激2 h時BV-2被激活開始分泌IL-1，6 h時達IL-1分泌高峰，表明14-3-3蛋白參與了小神經膠質細胞免疫炎癥的發生，其原因可能是14-3-3蛋白參與了小神經膠質細胞中NF-κB的活化，降低了MAPK的活化，從而抑制小神經膠質細胞的激活，干預小神經膠質細胞的炎癥反應。Maksymowych等[11]研究發現，14-3-3η蛋白在RA患者信號級聯反應的活化、促炎因子的分泌中發揮一定作用，并進而導致骨關節損傷進展，認為14-3-3η通過選擇性作用于MAPK家族，進而通過細胞外信號調節激酶和C-Jun激酶發揮致炎作用。

2.3 14-3-3蛋白與基質金屬蛋白酶(MMP) MMP是絲氨酸蛋白酶，在維持組織穩態中起關鍵作用。Maksmowych等[17]研究發現，早期RA患者血清中14-3-3η蛋白水平與MMP有顯著的相關性。Kilani等[18]研究發現，炎性關節病患者血清及關節滑液中14-3-3η、γ亞型顯著升高，且與MMP-1、MMP-3水平顯著相關，提示14-3-3蛋白可能參與了MMP導致炎性關節病的發病過程。MMP可以通過激活細胞間質中的纖維蛋白分解酶原，參與局部組織的炎癥損傷、軟骨和軟組織成分的代償性病理增生。研究發現，14-3-3η蛋白與RA患者腰椎及股骨區各部位的骨密度呈負相關，提示信號蛋白14-3-3η對MMP介導的慢性炎癥和骨代謝具有調節作用[19]。

2.4 14-3-3蛋白與Raf-1 14-3-3蛋白作為一個調節蛋白，可與Raf-1信號蛋白結合，在維持Raf-1的催化活性及靶蛋白信號輸入過程中發揮重要作用。在14-3-3蛋白作用下，Raf-1可在無活性形式和有活性形式間迅速轉變，與Raf-1的多個位點結合后，介導Raf-1與Ras形成炎癥復合物。當14-3-3蛋白與Raf-1的磷酸化Ser-621結合時可以刺激其活性，而與Ser-259相互作用時可以抑制其活性，說明14-3-3蛋白在炎癥及信號轉導過程中發揮重要作用，并且具有雙重調節作用[20]。

2.5 14-3-3蛋白與TNF-α 薛燕[21]研究發現，上調14-3-3蛋白后可促進TNF-α信號通路中炎癥信號的傳導，并促進TLR2介導的巨噬細胞的免疫應答，表明14-3-3蛋白與TNF-α有密切的聯系。TNF-α刺激前可與14-3-3ε蛋白結合，經TNF-α刺激后14-3-3ε蛋白表達變化明顯。左帥[22]研究發現，經TNF-α刺激后，炎癥相關蛋白與14-3-3ε相互作用時均有不同程度增強，其原因可能是14-3-3ε蛋白可與TNF-α信號通路上下游蛋白結合，使NF-κB活化，產生致炎因子。Marotta等[23]研究發現，14-3-3η蛋白水平增高的RA患者與抗TNF-α抑制劑治療療效間存在負相關，推測可根據14-3-3η蛋白水平來制定RA患者使用抗TNF藥物的劑量和選擇最優疾病管理策略。

綜上所述，14-3-3蛋白通過蛋白質-蛋白質的相互作用及細胞信號轉導在免疫炎癥的發生、發展中發揮著重要作用，深入認識14-3-3蛋白及其亞型可能為炎癥性疾病發病機制、診斷、治療和預后提供新的思路和依據。尤其是14-3-3η蛋白在炎性關節病中的研究，可為該類疾病的治療提供新的治療靶點和策略。

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A

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