Mucin基因的研究进展【文献综述】

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生物技术

Mucin基因的研究进展

摘要：Mucin基因是一类产物为黏蛋白的基因，分布广泛，调控多种生命活动。本文对Mucin基因和蛋白产物的结构功能做了简要的介绍，同时探讨了Mucin基因的研究在疾病尤其是癌症防治领域的重要意义。最后，本文介绍了Mucin基因研究的现状与最新进展。

关键词：Mucin 基因黏蛋白多态性疾病防治

引言

动物，植物乃至微生物在生长发育和代谢过程中，普遍合成和分泌成分各不相同的黏液状

物质，用于防御病原体的入侵，保护组织器官，适应外界环境，完成寄生繁殖等生命活动。经

过研究，这些黏液状物质都含一类结构和功能相近的蛋白质，人们称之为“Mucin”，即黏蛋白。大量的实验证明这类蛋白在生命活动中起着重要的作用，而人们对它的了解还十分有限。

从对Mucin 基因的研究入手，深入了解其结构特征，表达与调控机制，对认识此类蛋白结构和作用机理，实现对它的利用乃至各种疾病的治疗具有重要意义。

1 Mucin基因概述

1.1 Mucin基因及蛋白产物结构特征

Mucin基因家族是科学家研究较多的一类基因，目前已确认了十一种粘蛋白。此类人类黏蛋白基因表达复合的RNA，是可变数目的重复模体组成的(Alex L, et al, 2000)，在可变重复模体编码的氨基酸中大量聚集着丝氨酸和苏氨酸（高峰等, 2007）。黏蛋白是一类高度糖基化蛋白（Howard and Carolyn, 2005），集中分布在呼吸道和消化道等组织的粘膜表面，行使润滑及保护的作用。蛋白骨架核心区域丝氨酸、苏氨酸残基上连接的大量寡糖链构成黏蛋白的基本结构，

其中总分子量的一半以上由这些寡糖链占据。这些糖链大部分是0一连接糖链，在机体非特异性免疫应答中发挥着不可忽视的作用。蛋白的核心部位具有不同的连续重复模体并分为分泌型和

膜结合型两种类型。前者具有膜锚定序列，后者缺少此序列，但两种类型序列N端都含有信号肽(Henrik, et a1, 1997; Julenius, et a1, 2005）。

1.2 几种重要Mucin 基因的介绍

目前，科学家确认的十一种粘蛋白标记为：muc1-4、muc5AC、muc5B、muc6-8、muc11-12（康美和等, 2008）。现选择几种较为常见的做简要介绍。MUC1基因是最为常见的人体Mucin基因，其长度约1821bp，串联重复序列位于MUC1基因第2个外显子，序列特征符合典型的小卫星

序列。人类MUC1基因具有多个异构体，而其它物种此基因没有这样的多态性（高峰等, 2007）。

MUC7基因长度为11kb左右，其蛋白产物是一条单独的肽链，由五个结构域组成(Soares, 2002)。Muc2基因是从人类小肠正常杯状细胞所特有的cDNA文库中克隆到的一种基因，其编码的蛋白产物是小肠粘液中不可缺少的组成成分（翁羽蕙等, 2010）。Muc6基因是从人类胃cDNA文库中所克隆到的一种基因，它的核心区域由可变数目的串联重复序列组成，此区域可编码160个氨基酸残基（汪荣泉等, 2001）。MUC16基因由84个外显子组成，基因长度在100kb以上，约编码156个氨基酸残基（王超等, 2009）。这些基因都具有Mucin基因家族共有的序列特征。

2 Mucin基因的研究与疾病的防治

Mucin基因蛋白广泛分布于机体多种器官和组织的黏膜表面，如消化道、呼吸道、生殖道、角结膜等。它们有些是膜蛋白，有些是分泌蛋白，起到细胞识别与信号传递的作用。这就决定

了此类蛋白与细胞癌变、免疫、生物寄生等生命现象的密切关系。深入研究Mucin基因对人们了解各种疾病的致病机理与防治具有重要意义。

2.1 Mucin基因与癌症治疗

大量实验证明Mucin基因与癌症有密切关系，且不同的Mucin基因与癌症关系各不相同。冯美燕等研究发现MUC1在正常胃癌演进的过程中，表达率呈下调趋势，而MUC2在此过程中为上调表达（冯美燕等, 2002）。相关文献报道称，肺癌患者手术后的平均生存时间和肺癌组织中MUC1基因蛋白产物的表达量成反比，MUC1基因阳蛋白产物表达量越高，肺癌患者接受手术后的寿命越短（康美和, 2008）。汪荣泉等在研究中发现，胃粘膜表面成分中含有MUC6基因编码的蛋白产物，胃癌患者患病后和患病前相比，MUC6基因蛋白产物的表达量明显下降（汪荣泉等, 2001）；科学家还发现，胃粘膜表面成分中同样含有MUC5AC基因编码的蛋白产物，相对于正常细胞而言，此蛋白在癌变细胞中的表达量显著下调（汪荣泉等, 1999）。曹红等在研究中发现，与正常细胞相比，结石性胆囊炎和胆囊腺瘤样息肉病变部位的细胞中MUC1和MUC3基因蛋白产物的表达量大大减少，这为结石病和胆囊癌的病前诊断提供了新的思路（曹红等, 2003）。

2.2 Mucin基因在其他疾病中作用的研究

刘剑波等研究发现，人以及动物体内的支气管壁表面分泌的粘液中含有大量Mucin基因编码的蛋白产物，而哮喘患者呼吸不畅是因支气管粘膜分泌了大量黏液堵塞气道引起，由此推测减

少Muin基因的表达量可有效降低气喘病的发病率。进一步的实验证实Mucin基因蛋白产物表达量上调可导致哮喘病（刘剑波, 2004）。杜立阳等研究发现，人体肠道粘膜表面的粘液中集中分布着大量粘蛋白，其中MUC2基因编码的蛋白产物含量最多。粘液成分是肠黏膜重要化学屏障，肠道炎症的发生大多源于粘液成分的损伤。MUC2基因蛋白产物表达量的异常会导致粘液层受到破坏，调整粘蛋白表达量通常是治疗此类疾病的关键（杜立阳等, 2010）。黄雪琨等在研究中发现，人类鼻窦粘膜表面含有大量以MUC2基因蛋白产物为主的粘蛋白，鼻窦炎患者炎症区域黏液

过度分泌，这是由于细胞中MUC2基因的表达量显著上调引起(黄雪琨等, 2007)。黎国伟等通过实验探讨了急性白血病患者MUCl基因的表达情况及临床意义，发现与健康人相比，患者MUCl基因蛋白产物表达量显著异常，这可作为分子生物学指标诊断急性白血病患者（黎国伟等, 2005）。

3 Mucin基因在寄主向宿主侵袭过程中所起的重要作用的探究

目前，国内对Mucin基因的研究才刚刚起步，而且仅限于人体Mucin基因的研究和相关疾病的治愈，对其它动物体内的Mucin基因研究甚少。然而，国外对Mucin基因及其蛋白作了大量研究，研究范围已经从脊椎动物延伸到无脊椎动物。在研究过程中，Mucin基因在寄主向宿主侵袭过程中所起的重要作用成为一个新的重要发现（Isaac and Jose´ de Jesu´ s, 2008）。

寄主和宿主在漫长的进化过程中是相互选择，互相促进的。很多寄主是依靠自身分泌的一类黏液物质来实现对宿主的识别和寄生部位的确定。这类黏液含有多种蛋白质，其中有一类蛋白质在侵袭寄主过程中发挥着关键作用(Alvaro, et a1, 2001)，它们接触到宿主细胞表面后能与细胞膜上的受体特异性结合，甚至水解某些宿主的结构和功能蛋白，帮助寄主识别并入侵宿主体内。与此同时，宿主自身也分泌类似的含有多种蛋白的黏液物质，其中有一类蛋白同样具有识别和消化的作用，所不同的是，有时候这类蛋白会成为宿主识别寄主的靶位点或者成为寄主维持生存的营养物质(Georgios, et a1, 2001)。研究发现，寄主和宿主具有的这类蛋白有共同的结构特征和高度的多态性。Emmanuel Roger等对其基因序列分析比对后初步认定此类基因属于Mucin基因家族（Emmanuel and Benjamin, 2008）。

寄主和宿主体内的Mucin基因具有显著多态性（Javier, et a1, 1998），说明此类基因在进化过程中发生过多次突变与重排，这对在分子水平上解释宿主与寄主进化过程中相互选择的机制具有重要参考价值。进一步研究这类Mucin基因蛋白的结构功能，有助于加深了解动物寄生的复杂过程，对动物以及人类病原寄生虫的防治具有重要意义。

4 展望

从发现至今，Mucin基因家族的研究已有20多年的历史，新的Mucin基因家族成员正在不断被发现，例如MUC20就是2004年在IgA肾病患者中通过差异显示技术筛选出来的一个上调表达的基因（李贵森等, 2005）。随着对Mucin基因家族的研究不断深入，相关疾病治病机理会逐渐明朗，许多新的免疫防治手段会得到研发。特别是近来国外科学家对Mucin基因在寄生过程中扮演重要角色的发现可能会为养殖业中病虫害的防治带来新的突破。本文对Mucin基因进行了大体介绍并对目前的研究状况做了简要阐述，希望能对将来的研究有一些参考价值。

参考文献

[1] 曹红,东风,郑伟.MUC1、MUC3在结石性胆囊炎和胆囊腺瘤样息肉粘膜组织中的表达及