HSP22基因研究

摘要：HSPB8（HSP22）這個(gè)基因是熱休克蛋白家族成員（sHSP's），其突變與遺傳性周?chē)窠?jīng)病有關(guān)。到目前為止， HSPB8的4個(gè)突變被證明引起2a型遠(yuǎn)端遺傳性運(yùn)動(dòng)神經(jīng)?。╠HMN 2a；OMIM 158590）或者2L型腓骨肌萎縮癥（CMT2L；OMIM #608673），這篇綜述探討了最近關(guān)于HSPB8（HSP22）的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：HSPB8（HSP22）；dHMN2a；CMT2L

1概述

熱休克蛋白（Heat shock proteins HSPs）， 又稱(chēng)熱激蛋白，是一類(lèi)功能性相關(guān)蛋白質(zhì)，當(dāng)細(xì)胞受到升高溫度或其他脅迫時(shí)它們的表達(dá)就會(huì)增長(zhǎng)。這種表達(dá)的增長(zhǎng)是受到轉(zhuǎn)錄調(diào)控的。熱休克蛋白戲劇性地上調(diào)控是熱休克反應(yīng)的關(guān)鍵部分并且主要由熱休克因子引導(dǎo)。在從細(xì)菌到人類(lèi)的幾乎所有生物中都發(fā)現(xiàn)了熱休克蛋白。熱休克蛋白的命名是依據(jù)他們的分子質(zhì)量。例如，HSP60、HSP70與HSP90（被研究最多的熱休克蛋白）指的是熱休克蛋白家族的尺寸分別大約60、70與90 kDa。小到8 kDa的蛋白泛素，這種蛋白用于標(biāo)記即將分解的蛋白質(zhì)，也表現(xiàn)出熱休克蛋白的性質(zhì)[1]。

HSP22（HSPB8）蛋白是小分子熱休克蛋白（Small heat shock proteins，sHSPs）超家族的主要成員之一，其分布十分廣泛，它位于第12號(hào)染色體，由3個(gè)外顯子組成，跨越約16kb，HSP22蛋白含有196個(gè)氨基酸， 等電點(diǎn)pH 4.3，分子量21.6KD，與其它小分子熱休克蛋白相似，它也由3部分組成：a-晶體蛋白區(qū) 86～176 aa、N端 1～85 aa、和C端177～196 aa[2-3]，HSP22在廣泛分布于體內(nèi)多種組織中，但在骨骼肌、脊髓、感覺(jué)及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、心肌、腦組織、平滑肌中高度表達(dá)，在腎臟、前列腺及肺及表達(dá)較少，在睪丸、卵巢、肝臟、脾臟及胰腺中卻幾乎檢測(cè)不到[4]，其參與調(diào)節(jié)機(jī)體的多種生理生化過(guò)程，并具有\(zhòng)"分子伴侶\"的功能，可以在一定程度上阻止應(yīng)激所誘導(dǎo)的變性蛋白異常聚集，并且促進(jìn)異常聚集的蛋白在適當(dāng)?shù)臈l件下還原為自然狀態(tài)[5-6]。突變的HSPB8的分子伴侶活性明顯下降，且促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)聚合體的形成，而蛋白的異常折疊，聚集形成的細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間的聚合體是神經(jīng)變性疾病的共同病理特征。

2 HSP22基因的功能

2.1 HSP22基因的分子伴侶活性 HSP22具有分子伴侶的作用，無(wú)論在體內(nèi)[2]還是體外，能夠通過(guò)與不同的蛋白結(jié)合，阻止變性所致或錯(cuò)誤折疊的蛋白聚集，但這些聚合體通過(guò)什么機(jī)制從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡仍不清楚，目前認(rèn)為HSP22的主要作用可能是分子伴侶的作用，這是它其他功能的基礎(chǔ)，研究發(fā)現(xiàn)，野生型的HSP22可以抑制硫氰酸生成酶、酒精脫氫酶、檸檬酸合成酶和胰島素的聚集，并能阻斷體內(nèi)多谷氨酞胺蛋白質(zhì)的聚集并促進(jìn)多谷氨酞胺蛋白質(zhì)的降解。

抗凋亡蛋白Bag3（Bd-2-associated athanogene）擁有Bag區(qū)域，是共分子伴侶家族蛋白之一，Bag3可與HSP22結(jié)合形成分子伴侶復(fù)合物，其中HSP22負(fù)責(zé)識(shí)別出錯(cuò)誤折疊的蛋白，而擁有脯氨酸結(jié)構(gòu)域的Bag3則通過(guò)此結(jié)構(gòu)域吸引并激活巨噬細(xì)胞，并進(jìn)一步依靠巨細(xì)胞自噬現(xiàn)象，從而促進(jìn)錯(cuò)誤折疊的蛋白降解。

2.2 HSP22基因的抗凋亡與促凋亡的雙向作用 研究發(fā)現(xiàn)，在前列腺癌細(xì)胞和黑色素瘤細(xì)胞中，HSP22的表達(dá)明顯減少，而在正常的前列腺細(xì)胞和黑色素細(xì)胞中表達(dá)量卻正常。最近的一項(xiàng)研究表面，HSP22可以通過(guò)激活轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β激活激酶，從而誘導(dǎo)了黑色素瘤細(xì)胞的凋亡。但HSP22在大多數(shù)雌激素受體陽(yáng)性的乳腺癌細(xì)胞和胃癌細(xì)胞中的含量明顯增加，起到了一個(gè)抗凋亡的作用，繼而導(dǎo)致腫瘤增殖。所以HSP22蛋白究竟起促凋亡作用還是抗凋亡作用，最終取決于不同組織來(lái)源的腫瘤細(xì)胞，過(guò)度表達(dá)的HSP22可以阻斷Sam68介導(dǎo)的rev response element （RRE）或Constitutive transport element（CTE）依賴(lài)的激活途徑。因此，HSP22通過(guò)與Sam68結(jié)合，在基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后過(guò)程中起作用，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的凋亡。

3 HSP22基因與遺傳性周?chē)窠?jīng)病的相關(guān)性研究

近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，HSP22發(fā)生的A421G， G423C點(diǎn)突變可以導(dǎo)致dHMN 2a的發(fā)生， 而G423T點(diǎn)突變可以導(dǎo)致CMT2L的發(fā)生。有一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在兩個(gè)不相關(guān)的家系的114個(gè)CMT先證者中，發(fā)現(xiàn)了同一位置的突變 C582T。結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)G423T位于HSP22中的α晶體蛋白區(qū)的β7折疊鏈的起始部分，此位點(diǎn)在小熱休克蛋白家族中一般為精氨酸或賴(lài)氨酸。αB晶體蛋白或αA晶體蛋白在這個(gè)位點(diǎn)的突變分別導(dǎo)致了結(jié)蛋白相關(guān)性疾病或白內(nèi)障的發(fā)生。

A421G， G423C和G423T這三個(gè)位點(diǎn)的突變?cè)黾恿思?xì)胞內(nèi)的蛋白聚合體形成的可能，突變的HSP22可與野生型、自身及其它的小分子熱休克蛋白發(fā)生相互作用，推測(cè)出這些異常的相互作用可能與其誘導(dǎo)形成聚合體有關(guān)。

A421G突變導(dǎo)致了至少一個(gè)胰蛋白酶作用位點(diǎn)的缺失，通過(guò)對(duì)突變HSP22的結(jié)構(gòu)分析可以發(fā)現(xiàn)A421G突變導(dǎo)致蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)中的無(wú)規(guī)則結(jié)構(gòu)增加和折疊鏈減少，并且，突變可能通過(guò)影響蛋白的三級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)，影響了蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，使突變的蛋白易于水解。

Joy Irobi等通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，在遠(yuǎn)端遺傳性運(yùn)動(dòng)神經(jīng)病患者的皮膚成纖維細(xì)胞中，突變的HSP22可引起蛋白聚集及線粒體膜電位的降低。LiSJ等發(fā)現(xiàn)，在致死性熱休克療法中HSPB8起著重要的保護(hù)細(xì)胞的作用，而K141N突變可以破壞這種保護(hù)作用。

4討論

2004年唐北沙教授等將一個(gè)來(lái)自中國(guó)湖南和湖北的常染色體顯性遺傳的CMT2型大家系定位在12q24.2～12q24.3的6.8 cm區(qū)域，命名為CMT2L型（OMIM號(hào)608673），并于2005年在該定位區(qū)間發(fā)現(xiàn)了小分子熱休克蛋白22基因（Small heat shock protein 22， HSP22，又稱(chēng)HSPB8）的423G→T錯(cuò)義突變，導(dǎo)致氨基酸K141N的替換。該突變與疾病表型共分離，家系外200名正常人未檢測(cè)到此突變，證實(shí)了HSP22為CMT2L型的致病基因。我們研究的下一步是完善該CMT2L大家系所有后代的基因診斷，并建立CMT隨訪制度，對(duì)CMT2L家系患者隨訪，了解病程和疾病發(fā)展規(guī)律，同時(shí)在隨訪過(guò)程中發(fā)現(xiàn)新患者，對(duì)該CMT2L大家系后代進(jìn)行遺傳咨詢(xún)和生育指導(dǎo)。

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編輯/肖慧