分子伴侣介导的自噬与肿瘤的关系及前景展望

响［Ｊ］畅中国中西医结合杂志，２０１２，３２（２）：２５３‐２５６．［４２］莫汉有，王丽芳，周润华，等．青蒿琥酯对佐剂性关节炎大鼠血ＩＬ‐１７、ＭＭＰ‐３及ＭＭＰ‐９的影响［Ｊ］畅重庆医学，２０１１，４０（７）：６２８‐６３０．［４３］侯晓强，崔向军，潘蕾．青蒿琥酯对胶原诱导性关节炎大鼠滑膜细胞周期及细胞形态的影响［Ｊ］畅四川中医，２００９，２７（６）：１３‐１４．［４４］张长城，潘蕾，崔向军．青蒿琥酯对胶原诱导性关节炎大鼠滑膜细胞增殖及ＴＮＦ‐α和ＩＬ‐１β分泌的影响［Ｊ］畅广东医学，２００９，３０（７）：１０４８‐１０４９．［４５］马超，朴惠善．白花蛇舌草的研究进展［Ｊ］畅时珍国医国药，２００６，２（１７）：２６９‐２７０．［４６］张良，邢国胜，白人骁．白花蛇舌草对类风湿关节炎滑膜细胞增殖的影响［Ｊ］畅江西中医药，２００８，５（１）：６４．［４７］解雪峰，李俊，陈镇，等．野菊花总黄酮对佐剂性关节炎大鼠滑膜细胞的凋亡诱导作用［Ｊ］畅中国中药杂志，２００８，３３（２３）：２８３８‐２８４１．［４８］陈晓宇，李俊，程文明，等．野菊花总黄酮对佐剂性关节炎大鼠滑膜细胞超微结构及分泌功能的影响［Ｊ］畅解剖学杂志，２００８，３１（４）：５０４‐５０７．［４９］陈晓宇，李俊，解雪峰，等．野菊花总黄酮诱导佐剂性关节炎大鼠滑膜细胞凋亡［Ｊ］畅解剖学报，２００７，３８（５）：５６９‐５７１．（收稿日期：２０１４‐０４‐１６） 作者单位：１１０００１沈阳，中国医科大学分子伴侣介导的自噬与肿瘤的关系及前景展望解世洋 自噬作为一种介导溶酶体中胞质蛋白和细胞器降解的分解过程，对于细胞应对各种外界刺激和维持稳态至关重要［１］。

在正常条件下，细胞正是通过蛋白生成与降解之间协调的平衡来维持自身稳态并持续更新细胞内的蛋白质组和细胞器。

事实上，无论是基于对动物模型亦或是特定病理条件的研究，都表明自噬系统失常会导致不正常蛋白的显著堆积和细胞器的明显缺陷，从而导致细胞功能失常甚至于细胞死亡。

而这也解释了为何自噬会参与到诸如细胞生长、分化、发展以及细胞对外来异物的抵抗等过程中［２］。

根据胞质蛋白被运送进入溶酶体方式的不同，自噬被划分为大自噬、小自噬以及分子伴侣介导的自噬（ＣＭＡ）３种形式。

而近年来，ＣＭＡ逐渐引起了研究者们越来越多的关注，ＣＭＡ的分子机制以及其在肿瘤发生发展中所扮演的角色成为了关注的重点，而基于抑制肿瘤细胞ＣＭＡ途径的实验研究则为未来的抗肿瘤治疗指明了一个崭新的方向。

１　自噬的定义与分类自噬是细胞消化掉自身的一部分，是细胞内的物质成分利用溶酶体被降解过程的统称，它是真核细胞所特有的。

自噬是细胞对内外界环境压力的一种反应，在某些情况下自噬还可以导致细胞死亡，被认为是区别于细胞凋亡（Ⅰ型程序性死亡）的另一种细胞程序性死亡形式（Ⅱ型程序性死亡）。

事实上，细胞正常情况下很少发生自噬，除非有诱发因素的存在。

而由于这些来自细胞内外的诱发因素长期存在，因此，细胞保持了一种很低的、基础的自噬活性以维持自稳。

所以说自噬是广泛存在于真核细胞中的生命现象，是生物在其发育、老化过程中都存在的一个清除自身多余或受损细胞器的共同机制。

生命体借此维持蛋白代谢平衡及细胞环境稳定，这一过程在细胞清除废物、结构重建、生长发育中起重要作用［３］。

根据细胞内底物运送到溶酶体腔内方式的不同，自噬可分为３种主要方式：大自噬（ｍａｃｒｏａｕｔｏ‐ｐｈａｇｙ）、小自噬（ｍｉｃｒｏａｕｔｏｐｈａｇｙ）和ＣＭＡ。

大自噬是最具有特征的自噬过程并且可能也是细胞内最普遍的溶酶体降解方式。

在大自噬中通过自噬体（ａｕｔｏｐｈａｇｏｓｏｍｅ）与溶酶体（ｌｙｓｏｓｏｍｅ）的融合，底物蛋白进入溶酶体腔并被溶酶体中的酶水解，这种吞噬了细胞内成分的溶酶体被称为自噬溶酶体（ａｕｔｏｐｈａｇｏｓｏｍｅ）［３］。

相比之下，小自噬则是直接通过溶酶体膜的直接内陷，包裹吞噬细胞质中的底物。

大、小自噬均可以通过选择或者非选择机制来吞饮大的细胞结构［４］。

而ＣＭＡ又区别于其他自噬途径，是一种独特的具有选择性的细胞自噬机制。

事实上，将ＣＭＡ与其他２种自噬区别开来的正是其特有的通过胞质中的分子伴侣对底物蛋白的选择作用。

因此，在ＣＭＡ中，底物蛋白并不是通过“吞饮”方式，而是通过溶酶体膜上的受体进入溶酶体。

２　ＣＭＡ的概念与ＣＭＡ的过程ＣＭＡ是一种独特的选择性自噬，在这一过程中，胞质蛋白接连通过膜受体到达溶酶体内部进行降解。

与其他通过团块的吞饮来进行的自噬不同，ＣＭＡ对于底物有极强的选择性，因此，这条通路只能降解特定的可溶胞质蛋白［５］。

ＣＭＡ在许多种类的细胞中都保持基本活性，但是，如同大自噬一样，ＣＭＡ在受到外界诸如营养方面的刺激和细胞应激所导致的蛋白质受损时才会被最大程度地激活［６］。

除了涉及到稳态的维持和细胞对于外界刺激的反应，这条自噬途径也承担着特殊的功能，例如新近研究提出的ＣＭＡ参与抗原呈递过程［７］。

同时，不正常的ＣＭＡ功能也是绝大多数种类的细胞和组织老化细胞器的显著特征［６］。

正如前文描述的，ＣＭＡ中最富特色的标志性事物就是对于需要降解的胞质蛋白的选择性定位以及运送底物蛋白穿越溶酶体膜运送到溶酶体腔的过程［８］。

２．１　ＣＭＡ底物蛋白及识别模体：所有的ＣＭＡ底物蛋白的氨基酸中都含有一个共同的类似于ＫＦＥＲＱ的五肽序列，这个共同的五肽序列被称为ＣＭＡ识别模体［９］。

ＫＦＥＲＱ序列是在最初被确定的ＣＭＡ底物ＲＮａｓｅＡ中被发现的。

所有的ＣＭＡ底物蛋白上相似的五肽识别模体中的氨基酸序列都遵循着相同的特点。

这个五肽模体被证实对于底物蛋白的定位以及之后底物蛋白在溶酶体中的降解都是必要的。

事实上，识别模体在一个蛋白中的出现并不代表这个蛋白一定会通过ＣＭＡ途径进行降解。

通常，当蛋白被适当折叠时，识别模体会隐藏在蛋白核心中，只有当蛋白部分展开时，模体才会暴露出来［８］。

在其他蛋白中，识别模体位于亚基之间的交叉区域中，所以多余的未组装的蛋白就可以通过ＣＭＡ途径消除。

虽然有些胞质蛋白拥有多个ＣＭＡ识别模体，然而实验研究表明多模体并不会增加底物蛋白与分子伴侣的亲和性，也不会增加其通过ＣＭＡ途径降解的速率。

据氨基酸序列分析和亲缘性分离实验估计，约有３０％的胞质蛋白是ＣＭＡ降解途径的潜在底物［９］。

然而，这个数量很可能被低估了。

因为特定的翻译后的例如去氨基化、磷酸化、甲基化等修饰可以导致一个四氨基酸序列的电荷丢失［５］。

这种翻译后的修饰对于分子伴侣与底物蛋白相互识别的改变可能增加了受ＣＭＡ调控的蛋白的数量。

２．２　胞质和溶酶体分子伴侣复合体：底物蛋白中的ＫＦＥＲＱ序列是被一群分子伴侣和辅陪伴分子所识别的。

其中占主导地位的是７００００的同源热休克蛋白（ＨＳＣ７０）［１０］。

ＨＳＣ７０不仅可以通过与ＣＭＡ受体联系将底物蛋白定位到溶酶体膜上，还可以帮助底物蛋白展开［１１］。

这对于蛋白质转运穿过溶酶体膜至关重要。

此外，ＨＳＣ７０也参与调节转运复合体组装与去组装的动力学变化。

与ＨＳＣ７０相关的辅陪伴分子则调节ＨＳＣ７０的活性或者本身作为分子伴侣发挥作用。

４００００的热休克蛋白（ＨＳＣ４０）刺激ＨＳＣ７０三磷酸腺苷（ＡＴＰ）酶的活性并导致ＨＳＣ７０结合与释放底物蛋白的能力增强［１２］。

ＨＳＣ７０相关蛋白（ＨＩＰ）可以催化ＨＳＣ７０，ＨＳＣ４０以及蛋白底物的组装与结合［１３］。

９００００的热休克蛋白则可以组织未折叠的蛋白聚集并且可以重新折叠未折叠蛋白质［１４］。

ＨＳＣ７０‐ＨＳＰ９０联合蛋白（ＨＯＰ）起到连接ＨＳＣ７０与ＨＳＰ９０的作用。

除了胞质中的分子伴侣复合体，溶酶体腔中的ＨＳＣ７０同样在ＣＭＡ过程中发挥着重要作用。

溶酶体腔中的ＨＳＣ７０（ＬＹＳ‐ＨＳＣ７０）并不伴随有其他分子伴侣［１５］。

ＬＹＳ‐ＨＳＣ７０是细胞溶酶体执行ＣＭＡ功能的明确特征。

事实上，在诸如饥饿和氧化刺激的条件下，使得ＣＭＡ途径需要最大限度活化时，含有ＬＹＳ‐ＨＳＣ７０的溶酶体以及单个溶酶体中含有ＬＹＳ‐ＨＳＣ７０的数量都会增加。

例如，在小鼠肝脏中，正常喂养情况下拥有ＣＭＡ能力的溶酶体比例约为２０％～３０％。

饥饿３ｄ之后这一数据达到了６０％～８０％［１６］。

此外，４种同工型ＨＳＣ７０中只有最具有酸性的那种会出现在溶酶体内部［１５］。

这种现象可能是由于虽然所有同工型ＨＳＣ７０以及复合体中的其他分子伴侣都进入了溶酶体内（比如通过大自噬的方式），但是只有最具有酸性的ＨＳＣ７０同工型能够稳定存在于环境中。

ＬＹＳ‐ＨＳＣ７０可能通过ＣＭＡ途径进入溶酶体［８］。

既然蛋白在转运入溶酶体之前需要先行展开，那么其他分子伴侣就不太可能同ＨＳＣ７０一同转运进入溶酶体。

另一种可能则是所有同工型的ＨＳＣ７０都进入了溶酶体，但是更富碱性的同工型被修饰成为具有酸性的同工型［１５］。

另一个同时存在于溶酶体膜两侧的分子伴侣是９００００的热休克蛋白（ＨＳＰ９０）。

在溶酶体膜胞质面部分的ＨＳＰ９０被推测参与底物蛋白的展开［１１］。

这一推测还需进一步的实验证明。

接近半数的ＨＳＰ９０在溶酶体腔侧的膜上形成多聚体结构来维持转运复合体的稳定。

２．３　ＬＡＭＰ‐２Ａ转运复合体：当底物‐分子伴侣复合体结合到达溶酶体膜表面时底物蛋白会展开并被转运进溶酶体腔。

而底物蛋白结合到溶酶体膜是一个可饱和的过程，添加其他ＣＭＡ底物可以与之形成竞争关系，对溶酶体膜使用蛋白酶也可以削弱这一过程，这些证据都表明在溶酶体膜上存在一种蛋白质受体［８］。

溶酶体相关膜蛋白２Ａ型（ＬＡＭＰ‐２Ａ）最终被确定为ＣＭＡ途径中结合并转运底物蛋白的溶酶体膜受体。

ＬＡＭＰ‐２Ａ是整个ＣＭＡ途径的限速步骤。

当ＬＡＭＰ‐２Ａ在ＣＨＯ细胞中稳定表达时，细胞内或单个溶酶体中ＣＭＡ的活性都与溶酶体膜上的ＬＡＭＰ‐２Ａ的水平直接相关［１７］。

ＬＡＭＰ‐２Ａ是ｌａｍｐ２基因衍生的３种单跨膜蛋白ＬＡＭＰ‐２Ａ，ＬＡＭＰ‐２Ｂ，ＬＡＭＰ‐２Ｃ中的一种。

这些单跨膜蛋白都拥有相同的高氮端糖基化的腔内区域和不同的跨膜以及胞质尾部区域［１８］。

ＣＭＡ底物蛋白只与ＬＡＭＰ‐２Ａ的尾部集合，而不与其他２种蛋白尾部相结合［１９］。

ＬＡＭＰ‐２Ｂ和ＬＡＭＰ‐２Ｃ的作用仍然未知。

一只敲除了ｌａｍｐ２基因缺乏任何一种类型的ＬＡＭＰ２蛋白的小鼠显示出在心脏、骨骼肌以及其他组织中蛋白降解的速率的减缓。

这些组织的主要形态学特征是自噬空泡的累积［２０］。

这个结果表明ＬＡＭＰ‐２的某一种同工型对于自噬空泡和溶酶体的融合十分必要。

溶酶体膜上ＬＡＭＰ‐２Ａ的数量是由几种途径调控的。

一部分定居在溶酶体腔中的ＬＡＭＰ‐２Ａ可能与脂质相结合，这些分子在ＣＭＡ被及激活之后可以重新插入溶酶体膜。

另外，ＬＡＭＰ‐２Ａ的降解速率也可以被调控，所以当ＣＭＡ被激活时，ＬＡＭＰ‐２Ａ可以保持稳定［２１］。