LTBP蛋白功能探討

王文娟 馬海芬*

潛在轉化生長因子β結合蛋白（LTBP）家族是細胞外基質（ECM）的重要組成成分，其主要功能與調節原纖蛋白、轉化生長因子β（TGF-β）相關，不同種類的LTBP蛋白功能不完全相同，其中LTBP2蛋白功能側重于原纖蛋白的調節，而LTBP4則集中于TGF-β 1的調節，因此所造成的疾病也有較大不同。本文主要介紹LTBP家族的分類、結構、功能，并分別介紹LTBP2與LTBP4缺陷所誘發疾病的不同，現綜述如下。

1 LTBP蛋白的分類、結構與功能

ECM是由大分子構成的錯綜復雜的網絡，為細胞的生存及活動提供適宜的場所，并通過信號轉導系統影響細胞的形狀、代謝、功能、遷移、增殖和分化。TGF-β作為轉化生長因子超家族一員，有多種功能，促進ECM如膠原蛋白、纖粘連蛋白的表達和抑制ECM的降解，對細胞的形態發生、增殖和分化過程起重要作用，有利于胚胎發育和細胞修復。LTBP家族是ECM的重要組成成分，蛋白分子量介于120~220 kDa［1］。LTBP蛋白均具有鈣結合表皮生長因子（EGF）結構域、8胱氨酸重復單位（8-Cys）結構域，對于8-Cys結構域而言，目前具有同樣結構域的蛋白僅為原纖蛋白，相對于原纖蛋白，LTBP蛋白的長度更短且具有較多未知序列，可能與蛋白的延展性密切相關［2］。LTBP的功能主要包括：（1）與原纖蛋白的結合從而調控ECM；（2）通過與TGF-β的結合影響TGF-β的激活。在與原纖蛋白的結合中，目前已知的LTBP蛋白包括LTBP1-4四種，四種蛋白的C-段序列均被證實能夠與原纖蛋白-1的N端序列相互作用，與此同時在各種組織中LTBP蛋白均與原纖蛋白-1共定位，在原纖蛋白1缺失的小鼠中，LTBP蛋白的定位受到影響，除此之外LTBP也能夠與其它的細胞外基質組分如纖維連接蛋白（fibronectin）、Fibulin等結合［3］，因此LTBP的部分功能被認為是纖維蛋白與細胞外基質其余組分的連接蛋白［4］，而部分的研究也集中于LTBP與老化、增生、彈性纖維的聯系。在老化的研究中，LANGTON等使用QPCR與免疫熒光檢測LTBP3在老化皮膚中的表達，結果表明在老化的口腔、皮膚中，LTBP3顯著下降，可能與LTBP3蛋白下降導致的原纖蛋白1與表皮橋接減少、上皮變薄相關［5］。CHAN則于2011年發現LTBP2在食管鱗狀上皮細胞系和腫瘤組織中表達下調，啟動子高甲基化涉及LTBP-2的失活，并證實LTBP2具有降低癌細胞的遷移和侵襲能力［6］。LTBP家族與TGF-β之間的關聯備受關注，TGF-β目前分為三種，作為一種分泌蛋白，廣泛參與細胞生長、凋亡、分化等生物學過程［7］，通常狀況下TGF-β與LAP、LTBP蛋白結合，并以無活性狀態存在于細胞外基質中，因此LTBP的功能改變能夠顯著影響TGF-β的激活［8］，而不同類型的LTBP對TGF-β功能的影響截然不同，如在LTBP3缺陷的小鼠中，小鼠體重顯著變輕且顏面缺損，且在出生后數月，胸腺、脾臟發育均滯后，這些表型的改變與TGF-β缺陷小鼠骨癥狀極其相似，提示LTBP3功能主要為調節TGF-β在骨發育中的功能［9］，與LTBP3類似，LTBP1、4均與維持TGF-β的功能密切相關，LTBP2則與TGF-β無顯著相關［10］。在LTBP4缺陷的細胞中，TGF-β異常降低，且能夠誘導肺氣腫、心肌病與結直腸癌［11］，這與LTBP4主要與TGF-β 1形成復合物，從而調節TGF-β 1的功能相關。LTBP2在LTBP家族中的研究較多，且是功能最重要的蛋白，LTBP-2定位于染色體14q24，在肺實質中大量表達［12］。已有研究證實LTBP2缺失的小鼠在胚胎著床期（E3.5-E6.5）就會死去［13］，過表達其它LTBP蛋白并不能拯救這一胚胎致死效應，即使在切除第一個外顯子以最小程度改變基因組的小鼠中，小鼠仍然出現睫狀小帶微纖維破碎與晶狀體脫位現象［14］。進一步研究證實LTBP2在彈性組織如主動脈、肺實質中高表達，且LTBP2并不能與TGF-β相結合，因此LTBP2的功能主要與原纖蛋白1相關［15］。

2 LTBP2的功能

LTBP2功能的發揮主要依賴于原纖蛋白的共定位，LTBP2的C末端區域能夠與原纖蛋白1的N端特異性作用，在耳軟骨細胞中，LTBP2能夠通過與fibulin-5的相互作用進一步調節耳軟骨細胞的彈性發生［16］，在牙周膜中，LTBP2通過與fibulin-5的相互作用調節微纖維束的成熟［17］，由于LTBP2與彈性發生的密切關聯，在LTBP2的相關疾病中，多數與微纖維相關，如在LTBP2缺失突變能夠誘導原發性先天性青光眼，患者可伴有巨結膜、微球畸形和晶狀體脫位等癥狀［18］，在錯義突變（V1177>M）患者中則出現短指-球狀晶體異位綜合征（Weill-Marchesani綜合征）及其相關癥狀［19］，除在眼球發育中的重要作用，LTBP2也可作為急性呼吸困難患者的全因死亡率的預測因子，同時能夠預測心力衰竭的轉歸［20］，其單核苷酸多態性也與骨密度的變化、骨折風險相關［21］。目前關于LTBP2的研究更多的集中于眼球發育的研究中，在惡性腫瘤中的作用也有相應報道。WANG等［22］研究結果提示，胰腺導管腺癌組織中LTBP2蛋白水平遠高于癌旁組織，LTBP2的過度表達與腫瘤分化差和較晚的TNM分期有關，LTBP2的高表達預示PDAC患者的總體和無疾病存活率較差。在頭頸部鱗狀細胞癌［23］、卵巢癌［24］和宮頸癌［25］中同樣觀察到LTBP2的表達增加，且與不利的結果和腫瘤進展相關。但是，CHAN等［26］在食管鱗狀細胞癌（ESCC）研究中卻發現相反的結局，其研究表明LTBP2在ESCC細胞系中的表達是高水平下調的并有助于癌細胞發展。啟動子高甲基化、等位基因丟失是導致ESCC中LTBP2失活的兩種重要機制。LTBP2顯著降低ESCC癌細胞集落形成能力和非貼附性生長能力，其結果支持LTBP2的腫瘤抑制作用。這些相互矛盾的數據表明LTBP-2在不同癌癥中的功能不同，LTBP-2的功能影響與特定細胞類型，組織起源和基質環境有關。

3 LTBP4的功能

LTBP4的結構域與其它LTBP蛋白類似，且在心臟、骨骼肌、胰臟、胎盤、子宮、肺中高表達，目前可被分為LTBP-4S、LTBP-4L1與LTBP-4L2三種［27］。目前對于LTBP4的功能研究相對較少，主要集中于LTBP4缺失誘發的TGF-β 1信號降低、彈性纖維形成受限所誘發的慢性阻塞性肺疾?。–OPD）。如LTBP4S基因敲除小鼠中，小鼠肺終末氣囊分隔減少，在分離的LTBP4S缺失小鼠成纖維細胞中，缺失的LTBP4能夠導致TGF-β活性降低，同時BMP-4（骨形態發生蛋白-4）通路激活，而BMP-4的激活則直接導致小鼠的肺氣腫［28］。LTBP4的純合缺失也能夠誘發Urban-Rifkin-Davis綜合征，患者伴有肺、胃腸、泌尿生殖系統、骨骼肌肉和皮膚發育受損［29］。LTBP4在惡性腫瘤中的研究甚少，有研究顯示LTBP4在舌鱗癌組織中低表達，構建過表達的細胞系可抑制舌鱗狀細胞癌侵襲能力，并與侵襲性偽足的形成相關［30］。LTBP4與TGF-β 1功能密切關聯，針對LTBP4的功能進行相關研究具有較好的前景。

4 小結

LTBP主要為一組存在于細胞外基質的蛋白，其主要功能與原纖蛋白、TGF-β的調節相關，鑒于TGF-β的調節、微纖維組織和彈性纖維組裝過程中的復雜性，對于LTBP家族的具體功能的闡述依然任重道遠。