微管相关蛋白与自噬的研究进展

微管相关蛋白与自噬的研究进展
李建华ꎬ王润泽ꎬ李伟民综述ꎬ徐 冶∗审校 ( 吉林医药学院ꎬ吉林 吉林 １３２０１３)
摘 要: 微管相关蛋白和微管蛋白共同控制微管的组装和稳定性ꎬ进而调控一些重要的生理过程ꎬ例如:调节 细胞物质运输ꎬ维持细胞形态ꎬ细胞分裂分化ꎬ肿瘤的发生及自噬的发生ꎮ 本综述将重点关注于微管相关蛋白 与自噬之间的联系ꎮ 关 键 词: 微管相关蛋白ꎻ自噬 中图分类号: Ｒ３２９. ２ 文献标识码: Ａ
１ 微管相关蛋白
ＭＡＰｓ 和微管蛋白共同结合组成微管ꎬ并且它通 过与微管结合来调节微管的功能ꎮ ＭＡＰｓ 至少包含 两个结构域ꎬ一个是结合微管的结构域用来结合微 管ꎬ另一个向外突出的结构域可延伸到微管外与其他 细胞成 分 结 合ꎮ ＭＡＰｓ 有 不 同 的 类 型ꎬ 包 括 结 构 的 ＭＡＰｓ 家族和微管正端跟踪蛋白( ＋ ＴＩＰ 蛋白) ꎮ ＭＡＰ 家族被称作“ 结构的” 微管蛋白ꎬ是因为它们是非酶 蛋白ꎬ结合在微管的表面从而提高微管蛋白聚合物的 稳定性[１] ꎬＭＡＰ 家族包括 ＭＡＰ１、 ＭＡＰ２、 ＭＡＰ４ 家族 和 Ｔａｕ 蛋白ꎮ 而 ＋ ＴＩＰ 蛋白通过特异地与微管生长 端的相互作用来调节微管的动态性能ꎮ 此外ꎬＭＡＰｓ 也可以作为交联剂来连接微管和其他成分ꎬ比如连接 肌动蛋白丝或线粒体等ꎮ １. １ ＭＡＰ１ 蛋白家族
ＭＡＰ１ 的功能都是结合微管并且调节一些生理 过程ꎮ ＭＡＰ１Ａ 和 ＭＡＰ１Ｂ 都主要在神经元中表达ꎬ它 们对神经系统的稳定都发挥着重要的作用ꎬ并对于轴 突和树突的形成和发展都是重要的ꎮ ＭＡＰ１Ａ 突变引 起运动失调、震颤和小脑浦肯野细胞迟发退化ꎬ并且 对于维持哺乳动物大脑的神经元中的 ＰＳＤ￣９３ 水平也 是十分重要的[４] ꎮ 总体来说ꎬＭＡＰ１Ａ 的缺失可以引 起神经元死亡ꎮ ＭＡＰ１Ｂ 与一些神经变性疾病有关ꎬ 并且 ＭＡＰ１Ｂ 在微管和肌动蛋白微丝的聚合过程中 作为一个信号蛋白来调节一些分子通路[５] ꎮ ＭＡＰ１Ｓ 可以调节微管动力学来控制细胞的分裂[６] ꎬ并且研 究表明 ＭＡＰ１Ｓ 还可以调节自噬ꎮ 在综述中作者侧重 于 ＭＡＰ１Ｓ 与自噬的联系ꎮ １. ２ ＭＡＰ２ 蛋白家族
近年来研究表明ꎬ微管相关蛋白( ｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅ￣ａｓ￣ ｓｏｃｉａｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎｓꎬＭＡＰｓ)１Ｓ 可以作为线粒体和微管的 桥梁来使之运动并且影响自噬的产生和降解ꎮ 同时 ＭＡＰ１Ｓ 作为抑癌基因可以促进自噬ꎬ抑制氧化应激 条件下引起的基因组不稳定性并且抑制肿瘤的发生ꎮ 目前 Ｔａｕ 蛋白聚集物作为阿尔茨海默病( Ａｌｚｈｅｉｍｅｒ’ ｓ ｄｉｓｅａｓｅꎬＡＤ) 的主要标记物之一ꎬ而 Ｔａｕ 蛋白的降解 又与自噬的过程密切相关ꎬ故增强自噬可以促进 Ｔａｕ 蛋白的降解进而改善 ＡＤꎬ为治疗和预防 ＡＤ 提供了 靶点ꎮ
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吉林医药学院学报 ２０１８ 年 ０８ 月 第 ３９ 卷
ＭＡＰ２ 是最丰富的神经元微管相关蛋白ꎬ主要分 布在神经元的树突和胞体ꎮ ＭＡＰ２ 包括 ４ 个亚型:高 分子量的 ＭＡＰ２ａ 和 ＭＡＰ２ｂꎬ 低分子量的 ＭＡＰ２ｃ 和 ＭＡＰ２ｄꎮ 不同的亚型有着不同的表达模式:ＭＡＰ２ａ、 ＭＡＰ２ｂ 和 ＭＡＰ２ｄ 在成年人的大脑中表达ꎬ而 ＭＡＰ２ｃ 在胚胎期和新生儿的大脑中表达ꎮ ＭＡＰ２ａ 和 ＭＡＰ２ｂ 仅存在于神经元的树突中ꎬ而 ＭＡＰ２ｃ 也在神经元的 轴突 中 表 达ꎬ ＭＡＰ２ｄ 在 神 经 元 和 胶 质 细 胞 中 均 表 达[７] ꎮ ＭＡＰ２ 可以促进微管成束ꎮ ＭＡＰ２ 对神经元的 形态发生也是重要的ꎬ可能参与神经元发育、结构稳 定、突起形成和突触可塑性调节ꎬ通过调节微管与肌 动蛋白丝之间的相互作用来促进神经元的树突和轴 突的发展ꎬ还可以影响神经元细胞器之间的转运ꎮ 研 究表明ꎬＭＡＰ２ｄ 相对于 ＭＡＰ２ｃ 而言有更强的结合肌 动蛋白丝的效应ꎬ然而 ＭＡＰ２ｄ 和 ＭＡＰ２ｃ 都可以保护 微管不受诺考达唑引起的解聚ꎮ １. ３ ＭＡＰ４ 蛋白
ＭＡＰ１ 蛋白家族通常包含 ３ 个成员:高分子量的 ＭＡＰ１Ａ、ＭＡＰ１Ｂ 和低分子量的 ＭＡＰ１Ｓꎮ ３ 种成员是
作者简介: 李建华(１９９６—) ꎬ女( 汉族) ꎬ本科在读. 通讯作者: 徐 冶(１９７２—) ꎬ男( 汉族) ꎬ教授ꎬ博士.
由不同的基因编码的ꎬ但是这些蛋白都可以结合微管 并且稳定微管进而调控各种细胞功能ꎮ １. １. １ ＭＡＰ１ 蛋白的结构和分布
第 ３９ 卷 ２０１８ 年
第 ０８
月４ 期
吉 林 医 药 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊｉｌｉｎ
学 院 Ｍｅｄｉｃａｌ
Ｕ学ｎｉ ｖｅｒ报ｓｉｔｙ
Ｖｏｌ. ３９ Ｎｏ. Ａｕｇ. ２０１８
４
Hale Waihona Puke — ２８５ —文章编号:１６７３￣２９９５(２０１８)０４￣０２８５￣０５
������综 述������
ＭＡＰ４ 是一类非神经元的微管相关蛋白ꎬ在不同 的非神经元的细胞和组织中无处不在地表达ꎮ ＭＡＰ４ 分子包含一个氨基端结构域和一个羧基端微管结合 区域ꎮ ＭＡＰ４ 对维持微管的装配和稳定都是重要的ꎮ 并且 ＭＡＰ４ 也参与一些生理过程ꎬ如纤毛的形成、细 胞分裂、囊泡转运、控制 Ｔ 细胞的激活[８] 等ꎬ在这些 生理过程中均发挥重要的作用ꎮ １. ４ Ｔａｕ 蛋白
ＭＡＰ１ 蛋白均包含一条重链和一条轻链并且彼 此相互作用ꎬ不同的是 ＭＡＰ１Ａ 和 ＭＡＰＡＢ 的微管结 合区域在重链和轻链皆有分布ꎬ然而 ＭＡＰ１Ｓ 的微管 结合区域只出现在轻链上ꎮ 更具体来说ꎬＭＡＰ１Ａ 有 ３ 个微管结合区域ꎬ分别是在重链上有两个结合区 域ꎬ在轻链上有一个结合区域ꎻＭＡＰ１Ｂ 有两个微管结 合区域ꎬ一个在重链上一个在轻链上ꎻＭＡＰ１Ｓ 仅仅只 有 一 个 微 管 结 合 区 域 在 轻 链 上[２] ꎮ ＭＡＰ１Ａ 和 ＭＡＰ１Ｂ 是神经元的 ＭＡＰｓꎬ而 ＭＡＰ１Ｓ 可以在不同的 组织中表达ꎮ ＭＡＰ１Ａ 和 ＭＡＰ１Ｂ 有相反的表达模式ꎬ ＭＡＰ１Ａ 主要在成人的神经元中表达并且主要集中于 树突[３] ꎬ而 ＭＡＰ１Ｂ 主要在胚胎期的发育神经元中表 达并且随着成熟逐渐减少ꎬ主要集中于轴突[２] ꎮ １. １. ２ ＭＡＰ１ 蛋白的功能