胞内维甲酸结合蛋白的研究进展

胞内维甲酸结合蛋白的研究进展

摘要：维甲酸是一种重要的信号分子，与细胞的生长、分化、凋亡密切相关，它在体内通过激活细胞核内的维甲酸受体（retinoic acid receptor，

RAR)调节多种靶基因的转录表达。在肿瘤的治疗方面，维甲酸还具有重要的功

能，它能抑制多种癌细胞的发生、发展，是一种非常好的抗肿瘤药物。但是，

维甲酸生物功能的发挥主要由维甲酸结合蛋白决定，本文根据最新的研究进

展，对维甲酸结合蛋白进行了综述。

Retinoic acid is an important signal molecular and associate with the cell proliferation, differentiation,and apoptosis, which activate the nuclear receptors, retinoic acid receptor(RAR), in turn, regulate transcription and expression of multiple target genes in vivo. In tumor treatment, retinoic acid plays an important role, it inhibit the development and progression of the carcinoma cell and is a good drug in tumor-inhibition. But, the biological role of the retinoic acid mainly depends on the cellular retinoic acid-binding protein. In this paper, we cite the latest research development reviewed the cellular retinoic

acid-binding protein.

关键词：维甲酸结合蛋白；信号转导；抗肿瘤；研究进展

胞内维甲酸结合蛋白(cellular retinoic acid binding protein，CRABP)首先是在老鼠组织[1]和鸡胚胎跖骨皮肤[2]中发现的，它的功能被认为是保护维甲酸（retinoic acid,RA）免受氧化，使维甲酸可溶，帮助转运，还有协助维甲酸降解的功能。在脊椎动物中，胞内维甲酸结合蛋白存在两种亚型：CRABP-Ⅰ和CRABP-Ⅱ；而在无脊椎动物中只有一种亚型。维甲酸结合蛋白是一类小分子量的蛋白，在脊椎动物中它们高度保守，同源性达75%左右。CRABP-Ⅰ在各种组织中广泛存在，而CRABP-Ⅱ主要存在于皮肤、子宫、卵巢、神经脉络丛中，虽然两种蛋白在胚胎中广泛表达但它们不同时存在于同一个细胞中。

维甲酸结合蛋白在维甲酸的生物学功能中占有重要的一环，维甲酸（retinoic acid，RA），又称维A酸、视黄酸，是维生素A在体内的代谢物。它由环已烯环、侧链和极性基团三部分组成，由于极性基团及侧链部分不同，维甲酸包括多种同分异构体，其中最重要的是全反式维甲酸（atRA）、9-顺式维甲酸（9cRA）和13-顺式维甲酸（13cRA）。它们是一类小的疏水性分子，广泛分布于细胞内、外环境中，其生理功能主要由两类蛋白质介导，维甲酸结合蛋白(retinoic acid binding protein，CRABP)和维甲酸受体(retinoic acid receptor，RAR) 、维甲酸X受体（retinoid-X-receptor，RXR）。一般认为，维甲酸结合蛋白是负责结合细胞质内的维甲酸，将其送到细胞核内的维甲酸受体，以此启动带有维甲酸反应元件（retinoic acid responce element, RARE）基因的转录；或者是维甲酸结合蛋白通过结合细胞质中的维甲酸调节维甲酸的代谢。维甲酸在生物体内具有很多重要的生理功能，与其它类固醇激素一样,机体内一定浓度的维甲酸可调节细胞的增殖、分化、成熟,是机体正常生长发育和各种生理活动必不可少的。更重要的是维甲酸在肿瘤发生和治疗上受到国内外学者的高度重视，Breitman等首先报道维甲酸可诱导白血病细胞株(HL-60)细胞或原代培养的急性早幼粒细胞白血病(APL)细胞向成熟分化。

脂结合蛋白超家族

维甲酸结合蛋白是脂结合蛋白（lipid binding proteins, LBPs）超家族的成员，脂结合蛋白是一类胞内、胞外都存在的低分子量蛋白，它们与多种疏水性配体结合，分子量约为14～15 kD,各成员均具有组织特异性。脂结合蛋白还包括脂肪酸结合蛋白、P2磷脂蛋白、脂肪细胞LBP，LBPs家族各成员的三维结构高度保守。

脂结合蛋白又分为胞内脂结合蛋白（iLBPs）和胞外脂结合蛋白，胞内脂结合蛋白是小分子的胞质蛋白，它与疏水性配体相互作用。胞内脂结合蛋白的高级结构含有两个簇，一个簇由一个疏水的核心组成，它远离配体结合位点，呈现iLBP折叠的主要结构信息。另一个簇包括配体进入结合位点的入口和配体结合区。这两个簇之间的联系表明对这个家族的进化压力迫使蛋白的序列信息在结构上和功能上相互依赖。另外，蛋白的构象在配体进入和离开结合位点时也能改变[3]。脂肪酸结合蛋白（FABPs）、胞内甲酸结合蛋白（CRABPs）和胞内维甲醇结合蛋白（CRBPs）都属于iLBP家族；从系统发生方面分析，哺乳动物iLBP 家族成员分四大类，16种不同的iLBP类型。

视黄醇类结合蛋白(retinoids binding protein) 是胞内脂结合蛋白的主要成员，它们在体内负责结合并转运维生素 A 的各种活性代谢物(类视黄醇) ,主要包括胞内视黄醇结合蛋白(CRBP) 、胞内视黄酸结合蛋白(CRABP) 、胞内视黄醛结合蛋白(CRALBP) 和光受体视黄醇类结合蛋白( IRBP) 五大类。它们空间结构高度保守,分布广泛,功能多样,与多种疾病的发生发展关系密切。在脊椎动物中，胞内维甲酸结合蛋白分为Ⅰ、Ⅱ两种亚型；无脊椎动物中只有一种。

维甲酸结合蛋白与信号通路

维甲酸是一种重要的信号分子，参与多种细胞内过程，调节多种基因的表达。维甲酸信号传递系统包括维甲酸、胞内维甲酸结合蛋白、维甲酸核受体、受体二聚体，维甲酸反应元件等（最好用图表示）。维甲酸调控信号系统最终激活或抑制相应功能性靶基因的表达，但同时该系统自身也受到多层次的反馈调节，并与外界信号系统如AP-1及其他类固醇激素受体等组成复杂的信息网络。现已证明，维甲酸能调节很多基因的转录表达，如细胞外基质层状蛋白（laminin）β亚单位、表皮生长因子受体（EGF-R）、蛋白激酶C（PKC）、人骨钙蛋白(osteocal-cin)、跨膜酪氨酸蛋白激酶受体(癌基因c-kit)，甚至视黄醇(酸)结合蛋白也受其调节。

吸收入体内的维生素A经过多种酶的代谢生成维甲酸，新生成的维甲酸可以胞内分泌的方式或以旁分泌的方式作为激素或形态发生素发挥作用。胞内主要是CRABP-Ⅱ转运维甲酸进入细胞核，虽然对CRABP-Ⅱ的序列分析没有找到明显的核定位信号（nuclear localization signal,NLS），但它与RA结合形成holo-CRABP-Ⅱ后，构象变化才出现核定位信号[4]，因此，在没有维甲酸存在时CRABP-Ⅱ主要存在于细胞质中，至于CRABP-Ⅱ是否也存在于细胞核中至今仍有争论。维甲酸在CRABP-Ⅱ的帮助下进入细胞核后，与维甲酸受体作用，启动基因转录。CRABP-Ⅱ是通过蛋白－蛋白之间的直接相互作用，把RA 转运至维甲酸受体[5]。CRABP-Ⅱ的过表达能增加细胞内RAR反应元件驱动的报告基因的转录，而这个活性CRABP-Ⅰ不具有[6]。

CRABP-I只存在于细胞质中，根据敲除分析：CRABP-I的 3'非翻译区前123个碱基对CRABP－I mRNA 和蛋白的核周定位有影响[7]。CRABP-Ⅰ并没有转运RA进入细胞核，RA先与CRABP-Ⅰ分离进入水相，再与维甲酸受体结合启动基因转录[8]，RA与CRABP-Ⅰ分离后是自由扩散进入核还是在CRABP-Ⅱ的帮助下进入核目前仍不清楚。另一方面，CRABP-Ⅰ