HAX-1在心肌細胞凋亡中的研究進展

李文霞綜述，許 云審校

(海南省農(nóng)墾那大醫(yī)院，海南 儋州 571700)

·綜 述·

HAX-1在心肌細胞凋亡中的研究進展

李文霞綜述，許 云審校

(海南省農(nóng)墾那大醫(yī)院，海南 儋州 571700)

HAX-1作為一種新發(fā)現(xiàn)的細胞凋亡調(diào)節(jié)蛋白，在其參與的凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中具有強大的抑制細胞凋亡作用。HAX-1可與細胞及組織內(nèi)多種凋亡相關(guān)蛋白結(jié)合，在不同組織及細胞中發(fā)揮抗凋亡作用。本文簡要綜述了近年來有關(guān)HAX-1蛋白與細胞凋亡關(guān)系及在心肌細胞凋亡中的作用機制。

HAX-1；細胞凋亡；抗凋亡蛋白

HAX-1(HS1-associated protein X-1，HS1相關(guān)蛋白X-1)是近年發(fā)現(xiàn)的一種可以與絲氨酸/酪氨酸激酶的底物HS1(hematopoietic cell specific Lyn substrate 1，HS1)相互作用的蛋白質(zhì)，1997年由Suzuki等[1]用酵母雙雜交技術(shù)首先發(fā)現(xiàn)其存在，并參與凋亡的調(diào)節(jié)和受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。HAX-1作為一種新發(fā)現(xiàn)的細胞凋亡調(diào)節(jié)蛋白，在其參與的凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中具有強大的抑制凋亡作用[2-4]。本文就其在心肌細胞凋亡中的研究進展綜述如下：

1 HAX-1結(jié)構(gòu)與功能

HAX-1廣泛表達于哺乳動物各個組織、細胞及多種細胞株中，其中骨骼肌細胞、心肌細胞中含量最高[1]，其主要分布于線粒體膜，少量分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核膜等膜狀結(jié)構(gòu)，在胞漿、高爾基體、溶酶體中亦有少量存在。HAX-1分子量約35kd，是由279個氨基酸殘基組成的一種蛋白質(zhì)。研究證實[5-7]HAX-1位于線粒體外膜部分，其N端延伸至膜間隙，N端氨基酸殘基序列與Bcl-2蛋白家族的BH1及BH2結(jié)構(gòu)域相似，其中BH1結(jié)構(gòu)域中高度保守且具有重要功能的W/YGR三聯(lián)體序列也存在于HAX-1中[8]。HAX-1屬親水性蛋白，但其C端氨基酸殘基為一疏水跨膜區(qū)，此區(qū)域較其他跨膜結(jié)構(gòu)域短，說明HAX-1的細胞膜狀結(jié)構(gòu)還需要其他膜整合蛋白參與[1]。研究發(fā)現(xiàn)大鼠HAX-1與小鼠及人的HAX-1基因序列同源性分別為93%及85%，氨基酸序列同源性分別為94%及79%。HAX-1的序列含有Bcl-2家族同源結(jié)構(gòu)域，并且與Bcl-2家族中的凋亡相關(guān)蛋白Nip3有同源性，與其他抗凋亡蛋白相互作用，促進細胞存活，對抑制細胞凋亡具有重要作用[9-10]。亦有學(xué)者[11]認(rèn)為HAX-I在細胞內(nèi)形成同源二聚體，發(fā)揮抑制凋亡的作用，可抑制Bax誘導(dǎo)的細胞凋亡作用，強于Bcl-XL抑制凋亡作用，但確切作用機制尚不清楚。

2 HAX-1與細胞凋亡

眾所周知Caspase-9是細胞線粒體凋亡途徑的一個關(guān)鍵性調(diào)節(jié)因子，在細胞凋亡過程中發(fā)揮著重要作用，Shaw等[12]研究證實HAX-1能夠與caspase-9在線粒體內(nèi)結(jié)合，以劑量依賴方式競爭性抑制caspase-9的活化，達到維持線粒體膜電位來實現(xiàn)其抑制凋亡作用。在H2O2處理環(huán)境下，HAX-1過表達可阻止MEF細胞發(fā)生凋亡，但不能保護caspase-9敲除的MEF細胞免于凋亡發(fā)生，進一步證實了HAX-1通過抑制活化而達到其抑制凋亡作用[13]。亦有學(xué)者認(rèn)為HAX-1的抗凋亡作用是通過抑制caspase-3途徑發(fā)揮作用的[14]；而Cilenti等[15]通過實驗證實HAX-1是線粒體內(nèi)絲氨酸蛋白酶Omi/HtrA2的一個新的底物蛋白，在細胞凋亡過程中Omi/HtrA2發(fā)揮剪切酶作用，通過其蛋白水解活性，通過降解HAX-1，激活不依賴于caspase的細胞凋亡途徑，通過Omi/HtrA2對HAX-1的抗凋亡作用進行調(diào)節(jié)。另外HAX-1的抗凋亡作用還受到其他一些凋亡相關(guān)蛋白的調(diào)節(jié)[16-17]。

3 HAX-1在心肌細胞凋亡中的作用機制

研究發(fā)現(xiàn)HAX-1普遍存在于心肌細胞內(nèi)，是保護心肌細胞免于程序性死亡的抗凋亡蛋白[18]。在成人心肌細胞中HAX-1的過表達可增加30%的抗凋亡保護作用。用反義siRNA-HAX-1阻止其表達顯著的增加了成人心肌細胞的死亡風(fēng)險[12]。說明了HAX-1在心肌細胞抗凋亡作用中的意義。

雖然HAX-1已被證實為一個抗凋亡因子，但HAX-1抑制凋亡的具體作用機制仍不清楚。在循環(huán)研究中，Han等[19]研究發(fā)現(xiàn)HAX-1是心肌細胞內(nèi)源性的凋亡抑制劑，通過阻止caspase-9的生物學(xué)活性而抑制心肌細胞凋亡。Kang等[20]亦發(fā)現(xiàn)，相對于非肌性細胞來說，心肌細胞是固有的依賴caspase-9的刺激細胞凋亡。可能的機制為：心肌細胞需要內(nèi)源性抑制劑抑制caspase-9的活性，從而抑制心肌細胞的凋亡。體內(nèi)外實驗均證明：在心室肌細胞的凋亡過程中，caspase-9的生物學(xué)活性被HAX-1抑制，且HAX-1在心室細胞中的過表達抑制caspase-9在缺氧-復(fù)氧過程中誘導(dǎo)的心肌細胞凋亡。HAX-1氨基末端第175～206個氨基酸序列是caspase-9反應(yīng)的重要部位；而N基和C基末端是抗凋亡作用的控制區(qū)域。在心肌細胞的凋亡事件中，caspase-9進入線粒體與HAX-1共存，證明了caspase-9與HAX-1三維空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性?？傊?，HAX-1為一個新的抗凋亡因子，作用機制是通過抑制caspase-9的活性發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。

有學(xué)者認(rèn)為HAX-1作為心肌鈣離子濃度調(diào)節(jié)的重要蛋白質(zhì)，在在體及分離的心肌細胞中均可發(fā)現(xiàn)，HAX-1過表達可降低鈣離子泵的活性，從而導(dǎo)致細胞內(nèi)鈣離子濃度降低，抑制鈣超載及減弱心肌收縮；相反，HAX-1的降低增加鈣離子循環(huán)及心肌收縮[21]。受磷蛋白（Phospholamban，PLN）是重要的Ca2+內(nèi)環(huán)境和心肌收縮的調(diào)節(jié)因子，在細胞內(nèi)與HAX-1有機結(jié)合，增強了HAX-1的穩(wěn)定性，提高HAX-1在細胞內(nèi)的存活功能，它們的結(jié)合受PLN磷酸化水平及細胞內(nèi)Ca2+濃度的影響[22]?？沟蛲龅鞍譎AX-1通過提高鈣離子轉(zhuǎn)運系統(tǒng)中PLN的抑制作用，調(diào)控受磷蛋白的數(shù)量，減弱心臟收縮機制和鈣超載。PLN/HAX-1復(fù)合體為心肌細胞內(nèi)鈣離子循環(huán)機制和心肌收縮功能方面提供了一個很好的藥物作用靶點。用酵母雙雜交試驗觀察成人心肌cDNA文庫，顯示在缺氧-復(fù)氧過程所誘導(dǎo)的心肌細胞凋亡中，PLN的存在增加了HAX-1的保護作用。這些研究均認(rèn)為肌漿網(wǎng)中的鈣離子與PLN/HAX-1復(fù)合體在調(diào)節(jié)心肌細胞凋亡中有一定的聯(lián)系。

HAX-1與促凋亡蛋白Bcl-2家族成員中的Nip3蛋白具有弱的同源性，Nip3是已知的在心肌細胞中抑制細胞凋亡的蛋白，可修飾線粒體，提高線粒體caspase級聯(lián)反應(yīng)級別，從而抑制凋亡的發(fā)生，促進細胞存活。Lee等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在細胞凋亡過程中HAX-1細胞內(nèi)水平受caspase-3調(diào)節(jié)，并證實在Asp127位點發(fā)生了剪切從而發(fā)揮抑制caspase-3生物學(xué)活性作用。同時，HAX-1在HeLa細胞中過表達時，能夠抑制caspase-3的催化活性?？傊?，HAX-1在凋亡過程中的作用已日益受到重視。

4 展望

綜上所述，HAX-1作為心肌細胞中一個重要的抗凋亡蛋白，多項研究已證明其具有抑制心肌細胞凋亡的作用，但確切的抗凋亡機制目前仍在研究中。當(dāng)然，對于HAX-1在心血管系統(tǒng)中多方面作用的認(rèn)識才剛剛起步，還需要進行大量前瞻性的研究來了解HAX-1的特征及在心肌細胞抗凋亡機制中所起的作用，從而更好地指導(dǎo)臨床。

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Research advance of HAX-1in the apoptosis of cardiac muscle cell.

LI Wen-xia,XU Yun.Nongken Nada Hospitalof Hainan Province,Danzhou 571700,Hainan,CHINA

HAX-1,as one of the apoptotic regulatory proteins,has strong antiapoptotic function.HAX-1interacts with many proteins and exhibits pleiotropic antiapoptotic activity.This paper will review the effects of HAX-1on the apoptosis of cardiac muscle cell.

HAX-1;Apoptosis;Anti-apoptotic protein

R392.2+1

A

1003—6350（2012）16—132—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2012.16.057

李文霞（1972—），女，山西省運城市人，主治醫(yī)師，碩士。

2012-02-13)