載脂蛋白E受體2的研究進(jìn)展

盧東赫，　付濱麗，　高　飛，　張文靜，　劉彥虹

載脂蛋白E受體2的研究進(jìn)展

盧東赫，付濱麗，高飛，張文靜，劉彥虹

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院檢驗科，黑龍江 哈爾濱 150086)

摘要：載脂蛋白E受體2(ApoER2)是一種細(xì)胞表面糖蛋白，廣泛存在于體內(nèi)多種組織細(xì)胞中，且能夠與多種結(jié)構(gòu)和功能各異的配體相互作用，在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。文章主要對ApoER2的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能以及ApoER2的表達(dá)與疾病相關(guān)性進(jìn)展作一綜述。

關(guān)鍵詞：載脂蛋白E受體2；結(jié)構(gòu)；配體；功能

Research progress of apolipoprotein E receptor 2LUDonghe，F(xiàn)UBinli，GAOFei，ZHANGWenjing，LIUYanhong

.(DepartmentofClinicalLaboratory，theSecondAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity，HeilongjiangHarbin150086，China)

Abstract:Apolipoprotein E receptor 2(ApoER2)，a kind of cell surface glycoprotein, widely existing in many tissues of body cells， can interact with a variety of different structures and functions of ligand， and plays an important role in signal transduction. This paper mainly reviews the research progress about the structure of ApoER2 and its biological function， ApoER2 expression and relative diseases.

Keywords:Apolipoprotein E receptor 2； Structure； Ligand； Function

在含有網(wǎng)格蛋白的特殊被膜竇區(qū)的細(xì)胞中有一系列細(xì)胞表面膜受體，通過受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用將大分子物質(zhì)運輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)。這些受體有很強的分子結(jié)構(gòu)相關(guān)性，組成低密度脂蛋白受體(low-density lipoprotein receptor，LDLR)家族。載脂蛋白E受體2(apolipoprotein E receptor 2，ApoER2)又稱為低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白8(LDL-receptor related protein 8，LRP8)，是LDLR家族成員之一，1996年由KIM等[1]發(fā)現(xiàn)，是一個廣泛存在于細(xì)胞表面的跨膜內(nèi)吞受體蛋白。迄今為止，人類中僅有3個低密度脂蛋白A類(LDL receptor class A，LA)重復(fù)序列。研究發(fā)現(xiàn)ApoER2 mRNA存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、胎盤和睪丸中。免疫組化分析顯示ApoER2在海馬、小腦、嗅覺神經(jīng)中樞的僧帽細(xì)胞層、大腦皮層(胞體和樹突)、皮層神經(jīng)元及血小板中也均有表達(dá)[2-3]。ApoER2主要參與Reelin/Dab1信號傳導(dǎo)通路，指導(dǎo)神經(jīng)元在發(fā)育的中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)到達(dá)其恰當(dāng)?shù)奈恢肹4]；還可與多種結(jié)構(gòu)和功能各異的配體相互作用，不僅可以對血脂的動態(tài)平衡和纖溶功能的穩(wěn)定起調(diào)節(jié)作用，而且還參與多種生長因子、細(xì)胞激酶生物學(xué)效應(yīng)的發(fā)揮[5]。

一、ApoER2 的分子結(jié)構(gòu)

ApoER2是一種由人類LRP8基因編碼的跨膜蛋白，包含有870個氨基酸殘基，相對分子質(zhì)量為105 000。 ApoER2共包括5個結(jié)構(gòu)域，從N端到C端分別為：(1)富含半胱氨酸重復(fù)序列的配體結(jié)合域；(2)表皮生長因子前體同源結(jié)構(gòu)域[帶有YWTD(Y為酪氨酸、W為色氨酸、T為蘇氨酸、D為天冬氨酸)域的β-螺旋片段]；(3)氧連接糖結(jié)構(gòu)域(大部分的Ser和Thr側(cè)鏈上的氧原子與寡聚糖鏈構(gòu)成O-糖苷鍵)；(4)跨膜結(jié)構(gòu)域；(5)胞漿尾區(qū)結(jié)構(gòu)域[包含一個或多個NPxY(N為精氨酸、P為脯氨酸、X為任何氨基酸、Y為酪氨酸)序列的胞質(zhì)尾區(qū)][6]；其示意圖見圖1。LDL受體家族的所有成員胞質(zhì)尾區(qū)至少有一個NPxY基序，此基序?qū)τ诮Y(jié)合胞內(nèi)銜接蛋白和細(xì)胞內(nèi)吞都起到非常重要的作用。而ApoER2與LDL受體家族的其他成員不同，其胞質(zhì)尾區(qū)包含可變剪接外顯子19，該片段促進(jìn)ApoER2與Reelin、C-Jun氨基末端激酶(C-JunN-terminal kinase，JNK)相互作用蛋白(JNK-interacting protein，JIP)1和 JIP2等相互作用。因此推測這種片段可能通過某種方式破壞NPxY基序，從而減弱ApoER2在脂蛋白中的內(nèi)吞作用[5，7]。但是這一推測仍需作進(jìn)一步研究。

圖1　ApoER2分子結(jié)構(gòu)

二、ApoER2的配體

1.載脂蛋白E(apolipoprotein E，apo E)apo E是血漿中重要載脂蛋白之一，其生物活性的發(fā)揮以及在將脂質(zhì)轉(zhuǎn)運至細(xì)胞內(nèi)的過程中均需受體的參與。而ApoER2作為apo E的受體對其有高度親和性。apo E與Reelin競爭結(jié)合神經(jīng)元表面的ApoER2，并攝入細(xì)胞內(nèi)，之后可保留在細(xì)胞內(nèi)，也可以被運送到細(xì)胞表面或被分解，從而減少突觸可塑性[8]。apo E與巨噬細(xì)胞上極低密度脂蛋白受體(very low density lipoprotein receptor，VLDLR)或ApoER2結(jié)合，通過p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-aetivated potein kinase，p38MAPK)信號通路，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞從M1向M2表型轉(zhuǎn)換，在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用[9]。apo E與ApoER2的結(jié)合還能促進(jìn)淀粉樣前體蛋白(amyloid precursor protein，APP)的胞內(nèi)吞作用，促進(jìn)APP的水解。這在某些疾病，如阿爾茨海默病的發(fā)生、發(fā)展過程中可能發(fā)揮著重要的作用[10]。

2.JIP1和JIP2JIP是JNK的一種特異性胞漿抑制因子，可作為一類JNK的腳手架蛋白選擇性的與JNK級聯(lián)反應(yīng)中特異的蛋白激酶結(jié)合，介導(dǎo)JNK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活。GOTTHARDT等[11]用酵母雙雜交實驗證明JIP1、JIP2可通過磷酸酪氨酸相互作用結(jié)構(gòu)域(phosphotyrosine-interacting domain, PID)結(jié)構(gòu)域與ApoER2的可變剪接外顯子19相互作用，參與JNK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。

3.硒蛋白P(selenoprotein P，SepP)SepP可將微量元素硒從肝臟運輸?shù)讲G丸和大腦，而ApoER2作為其受體，它的YWTD域的β-螺旋片段結(jié)構(gòu)域可與SepP的兩條最長的亞基相結(jié)合，介導(dǎo)硒蛋白轉(zhuǎn)運[12]。BURK等[13]利用動物實驗證明，在母鼠懷孕18 d的胎盤中，胎鼠的ApoER2可與母體中的SepP結(jié)合。因此ApoER2介導(dǎo)的SepP轉(zhuǎn)運對胎兒的發(fā)育有重要作用。此外，ApoER2可調(diào)節(jié)小鼠腦部的硒含量。ApoER2敲除的小鼠以低硒喂食后會導(dǎo)致腦部神經(jīng)系統(tǒng)功能嚴(yán)重喪失甚至死亡；SepP或其受體ApoER2的功能缺失都會導(dǎo)致小鼠突觸重塑功能受損[14]。

4.叢生蛋白(Clusterin)Clusterin作為一種多功能分泌糖蛋白存在于人體的不同組織中，有多種生理功能。研究表明Clusterin與ApoER2、VLDLR相結(jié)合，誘導(dǎo)磷脂蛋白受體(disabledho-molog 1, Dab1)磷酸化，通過磷酯酰肌醇3激酶(phosphoinositide-3-kinase，PI3K)/絲氨酸蛋白激酶(set-inethreonine kinase，Akt)信號通路，刺激室管膜下區(qū)外植體神經(jīng)元細(xì)胞的增殖，對神經(jīng)鏈的形成起重要作用[15]。

三、ApoER2的主要功能

1.神經(jīng)元遷移Reelin蛋白是一種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，主要由Cajal-Retzius(C-R)細(xì)胞合成和分泌。Reelin蛋白及其受體在皮質(zhì)發(fā)育期間一些腦組織的層狀結(jié)構(gòu)中起關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)VLDLR和ApoER2是Reelin蛋白的高親和力受體，在皮層遷移期表達(dá)于遷移的神經(jīng)元及放射狀神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，在胚胎發(fā)育中期表達(dá)程度最高，多位于上部皮質(zhì)板、Ⅲ層和IV層的大錐體細(xì)胞中。Reelin蛋白與VLDLR或ApoER2的細(xì)胞外部分結(jié)合后，胞內(nèi)銜接蛋白Dabl N末端磷酸酪氨酸相互作用結(jié)合區(qū)域(phosphotyrosine interaction/binding, PI/PTB)優(yōu)先結(jié)合于受體的非磷酸化NPxY基序[16]，在酪氨酸激酶家族中的Fyn與Src協(xié)同作用下誘導(dǎo)Dab1酪氨酸殘基磷酸化，啟動細(xì)胞內(nèi)信號級聯(lián)，對Reelin信號做適當(dāng)?shù)募?xì)胞應(yīng)答，指導(dǎo)神經(jīng)元在發(fā)育的中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)到達(dá)其特定的位置[4]。BENHAYON等[17]研究發(fā)現(xiàn)VLDLR和ApoER2雙基因敲除時會出現(xiàn)嚴(yán)重的皮層成層障礙，而ApoER2缺失則主要影響新皮質(zhì)的形成。在ApoER2敲除小鼠中，正常情況下應(yīng)遷移至Ⅱ～Ⅳ層的神經(jīng)元大部分位于Ⅴ層和Ⅵ層，只有少數(shù)到達(dá)其目的層，說明ApoER2對后產(chǎn)生的神經(jīng)元正確遷移起到了重要作用[7]。CAI等[18]研究發(fā)現(xiàn)，Reelin級聯(lián)信號還涉及絲切蛋白(Cofilin)的磷酸化。Cofilin是一種肌動蛋白解聚蛋白，控制活躍的延伸細(xì)胞突起，并控制細(xì)胞定向運動。Reelin蛋白通過結(jié)合ApoER2使Cofilin磷酸化，防止F-肌動蛋白的解聚，穩(wěn)定細(xì)胞骨架，終止神經(jīng)元的遷移，從而穩(wěn)定皮層結(jié)構(gòu)。

2.突觸傳遞長時程增強(long-term potentiation，LTP)作用突觸可塑性是突觸傳遞效能長時程改變的現(xiàn)象。突觸可塑性包括LTP和突觸傳遞長時程減弱(long-term depression，LTD)兩種生理學(xué)現(xiàn)象。LTP是發(fā)生在兩個神經(jīng)元信號傳輸中的一種持久的增強現(xiàn)象，能夠同步刺激兩個神經(jīng)元，被視為構(gòu)成學(xué)習(xí)與記憶基礎(chǔ)的主要分子機制之一。在海馬體上，突出后致密物質(zhì)95(postsynaptic density protein 95, PSD-95)的PDZ1結(jié)構(gòu)域可以與ApoER2結(jié)合，而PSD-95的PDZ2結(jié)構(gòu)域可以和N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid, NMDA)受體結(jié)合。這提示PSD-95作為銜接蛋白很可能與ApoER2及NMDA受體形成三聚體，調(diào)控NMDA磷酸化及在膜上的表達(dá)。當(dāng)Reelin蛋白結(jié)合ApoER2通過Reelin-Dabl信號通路誘導(dǎo)Dab1激活，催化NMDA受體蛋白亞基的磷酸化，增加細(xì)胞外鈣的內(nèi)流，誘導(dǎo)LTP效應(yīng)，進(jìn)而介導(dǎo)一系列高級神經(jīng)活動。LTP在調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)興奮性、維持神經(jīng)沖動的正常傳遞、學(xué)習(xí)、記憶等大腦功能方面起重要作用[19]。

四、ApoER2的臨床意義

1. ApoER2與阿爾茨海默氏病(Alzheimer′s disease，AD)AD是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)的退行性疾病，主要表現(xiàn)為認(rèn)知功能障礙和缺失、神經(jīng)行為的異常及生活自理能力的喪失。研究表明在AD患者中，胞內(nèi)ApoER2的表達(dá)可導(dǎo)致γ分泌酶活性的增加，γ分泌酶酶切ApoER2及APP，產(chǎn)生APP胞漿區(qū)(APP intracelluar domain，AICD)52 和AICD50。這些蛋白片段控制轉(zhuǎn)錄因子，導(dǎo)致微管相關(guān)蛋白(tau蛋白)磷酸化，形成雙螺旋纖維絲，并最終形成了一些不溶物，影響了微管的功能和結(jié)構(gòu)。但對于微管功能結(jié)構(gòu)的改變與AD之間的聯(lián)系仍有待進(jìn)一步的研究[20]。ApoER2與Reelin、apoE基因相互作用對AD也有影響，Reelin蛋白結(jié)合ApoER2導(dǎo)致NMDA受體磷酸化，引起一系列的信號級聯(lián)。而apoE基因與Reelin蛋白競爭結(jié)合ApoER2，從而削弱信號級聯(lián)效應(yīng)，減少突觸可塑性，使神經(jīng)元受損，從而致病[10]。

2.ApoER2與抗磷脂綜合征(antiphospholipid syndrome，APS)APS是一種累及多器官的系統(tǒng)性自身免疫性疾病，血栓形成是其主要的病理基礎(chǔ)和突出的臨床表現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)抗β2糖蛋白Ⅰ(beta 2-glycoprotein Ⅰ，β2GPⅠ)自身抗體的存在是增加APS患者血栓形成發(fā)生率的危險因素之一?，F(xiàn)在已知引起抗磷脂抗體最重要的血漿蛋白是β2GPⅠ[21]。LEE等[22]證實β2GPⅠ的Ⅴ區(qū)與血小板膜上的ApoER2的第1個低密度脂蛋白A 型(the first LDL type A，LA1)片段相互作用。URBANUS等[23]證明二聚化β2GPⅠ會導(dǎo)致β2GPⅠ與血小板膜上的ApoER2相互作用，進(jìn)一步活化血小板。在小鼠APS模型中，二聚化β2GPⅠ能促使血栓形成增加，而將小鼠的ApoER2基因敲除后發(fā)現(xiàn)血栓形成明顯減少，說明ApoER2參與了APS血栓形成的病理過程[24]。

3. ApoER2與重度抑郁癥(major depressive disorder，MDD)MDD是以情緒低落為主要癥狀的一類精神障礙疾病，病理原因復(fù)雜。SUZUKI等[25]用實時定量聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction，PCR)實驗發(fā)現(xiàn)MDD患者外周血淋巴細(xì)胞的ApoER2 mRNA表達(dá)降低，然而ApoER2低水平表達(dá)似乎與疾病的嚴(yán)重程度或持續(xù)時間沒有明顯關(guān)聯(lián)。這個研究表明ApoER2的表達(dá)現(xiàn)僅作為MDD的特征標(biāo)記物。

4.ApoER2在精子發(fā)育中的作用ApoER2缺陷小鼠可導(dǎo)致大腦形成缺陷外，還表現(xiàn)為雄性不育。ANDERSEN等[26]研究證實ApoER2高度表達(dá)于附睪的起始段，影響集群索和磷脂過氧氫谷胱甘肽過氧化物酶(phospholipid hydroperoside glutathione peroxidast，PHGPx)的功能表達(dá)，而這兩個蛋白對于精子成熟來說是必需的。在ApoER2基因敲除小鼠中，PHGPx表達(dá)減少使精子不能調(diào)節(jié)細(xì)胞容積，并導(dǎo)致精子形態(tài)異常和不活動，提示ApoER2對人類不育有一定影響。

五、結(jié)語

綜上所述，ApoER2是神經(jīng)元遷移的重要調(diào)節(jié)劑，其作為信號因子Reelin蛋白的受體為大腦發(fā)育中神經(jīng)元遷徙到適當(dāng)位置提供了位置標(biāo)尺，而且在與不同的配體的相互作用過程中定義了該受體在不同的信號通路中的不同角色。雖然近年來對ApoER2及其與配體相互作用而產(chǎn)生的多重功能的研究已取得了很大的進(jìn)展，但有些方面尚待進(jìn)一步確證。在未來的研究中可望對目前尚不明了的結(jié)合配體的準(zhǔn)確位置以及與配體結(jié)合的方式等方面有進(jìn)一步的研究，以便在臨床上對疾病的診斷和治療給予更多、更廣泛的依據(jù)和途徑。

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(本文編輯：龔曉霖)

收稿日期：(2014-07-29)

中圖分類號：

文章編號：1673-8640(2015)05-0537-04R446.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1673-8640.2015.05.030

通訊作者：劉彥虹，聯(lián)系電話：0451-86296362。

作者簡介：盧東赫，女，1986年生，碩士，主要從事自身免疫病研究。

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(81270394)