Bcl-2家族的研究進展

徐云峰劉松堅

(1.廣州軍區(qū)機關(guān)門診部檢驗科，510080；2.廣州軍區(qū)療養(yǎng)院檢驗科，510515)

細(xì)胞凋亡是一種程序性死亡，其形態(tài)學(xué)特征是質(zhì)膜出泡、細(xì)胞皺縮、染色體濃縮、染色體DNA裂解[1]。有兩種途徑可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡：①外源性凋亡途徑，又被稱為死亡受體通路，可由胞外腫瘤壞死因子受體(TNFR)或Fas受體(FasR)引發(fā)。②內(nèi)源性凋亡途徑，又被稱為線粒體/細(xì)胞色素C介導(dǎo)的通路，可通過Bcl-2家族成員調(diào)控。Bcl-2家族是細(xì)胞凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中關(guān)鍵的凋亡調(diào)節(jié)因子，現(xiàn)就近年來Bcl-2家族的結(jié)構(gòu)、家族成員之間的相互作用、信號通路的調(diào)控以及與腫瘤的關(guān)系等作一綜述。

1 Bcl-2家族蛋白的結(jié)構(gòu)

根據(jù)在細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮的生物學(xué)效應(yīng)不同，Bcl-2家族可分為3類[2]，第1類是抗凋亡蛋白，主要有Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w和Mcl-1等；第2類是促凋亡蛋白，主要包括Bax、Bak和Bok等；第3類是促凋亡蛋白中的特殊成員，主要有Bad、Bid、Bim、Bik、Puma和Noxa等。大部分Bcl-2家族蛋白主要由兩大結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，即位于羧基末端的跨膜結(jié)構(gòu)域(TM)和不同數(shù)量的Bcl-2同源結(jié)構(gòu)域(BH)?？沟蛲龅鞍缀痛俚蛲龅鞍椎慕Y(jié)構(gòu)中均含有BH1-4結(jié)構(gòu)域[3]，促凋亡蛋白中的特殊成員僅含有BH3結(jié)構(gòu)域，又被稱為BH3-only成員[4]。

2 Bcl-2家族成員之間的相互作用

Bcl-2家族是細(xì)胞凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中關(guān)鍵的凋亡調(diào)節(jié)因子，它們共同參與一個非常復(fù)雜的相互作用機制以調(diào)控細(xì)胞凋亡。

Bcl-2家族在線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要作用。Bcl-2家族的抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-xl主要分布于線粒體膜內(nèi)外側(cè)，其中Bcl-2還存在于核膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，通常在線粒體外膜發(fā)揮抗凋亡作用，以維持膜的完整性。Bcl-2家族的促凋亡蛋白Bax一般出現(xiàn)在胞漿中，當(dāng)細(xì)胞響應(yīng)損傷或刺激等凋亡信號后，Bax將重新定位于線粒體表面，通過破壞線粒體膜的完整性發(fā)揮作用[5]。

BH3-only蛋白是細(xì)胞應(yīng)對外界凋亡信號的最主要方式，當(dāng)BH3-only成員包括Bad、Bid、Bim、Bik和Puma等接收到凋亡信號后，BH3-only蛋白的表達增多，且發(fā)生翻譯后修飾，通過兩種機制發(fā)揮促凋亡作用[6-8]：一種是與Bcl-2家族中的抗凋亡蛋白形成對抗[9-11]，一種是激活促凋亡蛋白Bax和Bak[12-15]。

3 Bcl-2家族信號通路的調(diào)控

不僅Bcl-2家族成員的表達可調(diào)控細(xì)胞凋亡，Bcl-2家族成員的翻譯后修飾也可調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡。Bcl-2家族成員受到許多翻譯后修飾，尤其是磷酸化和泛素化，但是修飾后的生物學(xué)功能受到爭議[16]。例如：抗凋亡蛋白在絲氨酸或蘇氨酸殘基處發(fā)生磷酸化后，可上調(diào)也可下調(diào)其活性和穩(wěn)定性，也可誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯以及改變細(xì)胞內(nèi)定位等[16-17]。近期研究發(fā)現(xiàn)，紡錘體抑制劑可誘導(dǎo)Bcl-2在Ser70的磷酸化，促進Bcl-2與Bak、Bim的結(jié)合，從而提高細(xì)胞的化療耐受力[18]。

Mcl-1蛋白在轉(zhuǎn)錄、翻譯以及蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換水平均受到調(diào)控。非泛素依賴途徑可降解Mcl-1，而去泛素化酶可提高Mcl-1的穩(wěn)定性[19-20]。最新研究還發(fā)現(xiàn)，Mcl-1的N端也可影響其穩(wěn)定性[19]。

BH3-only蛋白可通過不同途徑進行調(diào)控。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)DNA發(fā)生損傷，P53可被ATM和ATR信號通路激活，進而作為轉(zhuǎn)錄因子參與調(diào)控Puma的轉(zhuǎn)錄；Puma蛋白在多個位點如Ser10處發(fā)生磷酸化可誘導(dǎo)其蛋白發(fā)生蛋白酶體降解，從而下調(diào)其表達[21]；另外研究還發(fā)現(xiàn)，胞漿中非磷酸化的Bad可與膜上的Bcl-2或Bcl-xl形成雜二聚體誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，當(dāng)被14-3-3蛋白磷酸化后，Bad則被封閉在胞漿中[22]。

4 Bcl-2家族與腫瘤

腫瘤的發(fā)生通常與Bcl-2家族成員的表達異常有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，過表達抗凋亡蛋白Bcl-2與包括淋巴瘤、慢性淋巴細(xì)胞白血病等多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)[23-24]；敲除促凋亡基因如Bim[25]、Puma[26-27]、Bad[28]和Bax[29]等可誘導(dǎo)多種腫瘤的發(fā)生。

在90%的人的濾泡性B細(xì)胞淋巴瘤中，t(14；18)染色體發(fā)生易位，引起B(yǎng)cl-2基因過表達從而抑制淋巴細(xì)胞的凋亡[30]；在多種腫瘤細(xì)胞中，Mcl-1和Bcl-xl同樣過表達[31]；另外，在多種惡性腫瘤中，Bim和Puma的啟動子發(fā)生高度甲基化，其蛋白表達降低，從而抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡[26，32]。

近期研究還發(fā)現(xiàn)，Bcl-2家族成員的表達與腫瘤細(xì)胞對化療藥物的耐受性密切相關(guān)。例如，Bcl-2基因的過表達可使肺小細(xì)胞癌和白血病/淋巴瘤細(xì)胞對化療藥阿糖胞苷產(chǎn)生耐藥性[33]；Puma、Noxa和Bim的過表達可降低淋巴瘤細(xì)胞對DNA損傷-誘導(dǎo)藥物的耐藥性[34]；Bim的過表達可誘導(dǎo)糖皮質(zhì)激素[35]、紫杉醇[36]殺死腫瘤細(xì)胞。因此，提高BH3-only蛋白的表達可能有助于腫瘤的治療。

5 結(jié)語

近年來，有關(guān)Bcl-2家族調(diào)控腫瘤細(xì)胞凋亡的機制研究越來越多，但是有關(guān)在凋亡過程中Bcl-2家族成員之間相互作用機制、膜結(jié)構(gòu)如何調(diào)節(jié)各成員之間的相互作用等還有待進一步研究。

大量有關(guān)細(xì)胞凋亡的分子機制研究表明Bcl-2家族可用于腫瘤的靶向治療。因此，我們可以設(shè)計一些高效且特異性好的抗腫瘤藥物，通過抑制抗凋亡蛋白的表達或激活促凋亡蛋白的表達以治療惡性腫瘤。

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