MCPIP 1蛋白质结构、功能的研究进展

MCPIP 1蛋白质结构、功能的研究进展

摘要

ZC3H12A是免疫系统中的一个重要基因，其编码的蛋白质ZC3H12A/MCPIP 1在免疫相关疾病，尤其是自身免疫病和炎症反应中发挥重要的抑制效应。ZC3H12A的表达能够被多种炎症相关细胞因子所诱导。近来的研究报道，MCPIP 1具有转录因子、RNA酶、去泛素化酶等作用，其在调控基因转录、mRNA降解、多聚泛素链的去除、细胞凋亡、细胞自噬、炎症抑制、细胞分化、血管生成等方面都有重要作用。基因敲除小鼠患有严重的高免疫球蛋白血症、淋巴结肿大、浆细胞和记忆细胞的积聚及自身抗体的大量产生等免疫功能紊乱疾病。

本文较为系统地阐述了ZC3H12A基因的克隆、MCPIP 1蛋白的结构及功能，从时间的维度观其主要研究历程，以及对免疫系统的重要影响。大体上浅析了MCPIP 1从其发现至今的探索情况。

【关键词】ZC3H12A Zc3h12a MCPIP 1 RNA酶凋亡去泛素化酶

1 简介

ZC3H12A/MCPIP是一种锌指蛋白。它的全名是具有CCCH锌指结构域的蛋白质12A（Zinc finger CCCH domain-containing protein 12A），简称ZC3H12A[1]，又称MCP-1诱导蛋白（MCP1-induced protein，MCPIP 1）[2]。MPCIP的编码基因是ZC3H12A，它属于ZC3H12基因家族，该家族中共有4个成员，分别编号为ZC3H12A、ZC3H12B、ZC3H12C、ZC3H12D[1]。此家族保守性很强，在很多物种（包括果蝇、秀丽线虫、小鼠和大鼠等）中都有发现其同源序列[1]。MCPIP 1最初被发现于经MCP-1处理的人外周血单核细胞中[2]，而后又在经IL-1β刺激的人单核细胞来源的巨噬细胞中被发现[3]。在TNF、MCP-1、IL-1β或LPS等细胞因子的作用下，该基因的转录水平被显著激活[1, 2, 3, 4, 5, 6]。同时，具有CCCH锌指结构的蛋白质在巨噬细胞相关的器官（如胸腺、脾脏、肺、小肠和脂肪组织等）中表达水平很高[6]。对于Zc3h12a基因敲除小鼠的表型分析表明[4, 7]，该基因的缺陷与自身免疫疾病的发生相关，在炎症相关的生理和病理过程中具有重要意义。

克隆发现

该基因的发现

单核细胞趋化蛋白质1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)，它能够招募并激活单核/巨噬细胞，是使单核/巨噬细胞迁移的主要趋化因子。MCP-1与靶细胞膜上的CCR2结合，启动了一系列的信号通路，导致单核/巨噬细胞向MCP1高浓度处趋化性迁移[8，9]。用MCP-1刺激人外周血单核细胞后，提取细胞内的总mRNA。将测序结果与基因注释数据库中的数据进行序列比对后发现了一些未被注释的基因。其中表达差异最显著的一个基因是目前未知功能的基因，在EST数据库中查找到了与之相对应的序列，同时在GeneBank 数据库中查找到了对应的人cDNA克隆。（GeneBank序列号AW206332）研究者将它命名为人MCP1诱导蛋白（MCP-induced protein，MCPIP 1）[2]。

对蛋白质序列分析发现，MCPIP 1有599个氨基酸，分子质量约为65.8kD，有两个脯氨酸富集区，一个核定位序列，和一个CCCH锌指结构域[2]。而后发现其序列中还存在一个PIN结构域[4]和一个泛素结合结构域[7]。由于该蛋白质具有CCCH锌指结构域，因而被命名为具有CCCH锌指结构域的蛋白质12a（ZC3H12A）[1]。序列比对发现，人MCPIP 1与小鼠中的同源蛋白质的氨基酸组成有82%的相似度，cDNA的核苷酸序列组成有80%的相似度[2]。

该基因家族的发现

将MCPIP1蛋白质序列输入GeneBank数据库，在人中查找到另外3个与之相似度很高的序列。研究者将它们归属于同一家族，分别命名为MCPIP1、MCPIP2、MCPIP3、MCPIP4，其相对应的基因分别被命名为ZC3H12A(位于染色体1p34.3)、ZC3H12B(位于染色体Xq12)、ZC3H12C(位于染色体1q22.3)，以及ZC3H12D(位于染色体6q25.1)。这一家族的成员间的共同特点为，它们都含有一个CCCH型锌指结构。同时，在小鼠中也发现了这四个基因的同源基因[1]。

基因与蛋白质概况

基因定位

通过对基因组序列比对分析，ZC3H12A位于人染色体1p35.3-p33上，Zc3h12a位于小鼠4号染色体上。

基因结构

ZC3H12A的大小约为9860 bp，有6个外显子。第一个外显子是非编码序列，转录从第二个外显子开始。启动子位于该基因上游-76~60bp，具有一个Elk-1结合位点和一个SRF结合位点[10]。增强子位于第二个内含子中，具有4个NF-kB结合位点[5]。该基因上有61个已被描述的SNP。在这些SNP中，11个是非同义的SNP，其中1个位于启动子中，2个位于第二个内含子上的增强子中。在这11个非同义SNP中，有2个是标签SNP。

蛋白质结构

ZC3H12A编码的蛋白质MCPIP 1有599个氨基酸，其分子质量为65.8 kd。对MCPIP 1的序列分析表明，该蛋白质中含有CCCH锌指结构域（能够介导蛋白质与核酸的作用）、核定位序列、脯氨酸富集区（介导蛋白质与蛋白质的相互作用）、PIN结构域（具有RNA酶活性）、以及泛素结合结构域等。这些特征性序列模体为MCPIP 1功能的研究指明了方向。通过同源性分析，研究者在小鼠基因组中发现了与MCPIP 1同源的基因序列。在核苷酸水平上它们的相似度有80%,在蛋白质水平上它们的相似度有82%。

通过序列比对分析发现，MCPIP家族在进化上有很高的保守性，在很多动物中（包括果蝇、秀丽线虫、小鼠、大鼠）都存在与该家族成员高度同源的cDNA序列[1]。

CCCH锌指结构域

CCCH结构是锌指的一种类型，主要的作用是结合RNA[6, 11, 12]，调控mRNA的加工。哺乳动物有1%的基因编码锌指蛋白[13]。目前所知，共有至少14种锌指，CCHH型和CCCC