Flotillin-1的生理功能及其在疾病中的作用研究進(jìn)展

王旭研，張葉軍，李洪艷，崔玉影，張炳強(qiáng)，鄒偉,

1.遼寧師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116000；

2.衛(wèi)生部細(xì)胞移植重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島瑞思德生物科技有限公司，山東 青島 266000

1997年Schulte[1]等在金魚視網(wǎng)膜再生的軸突中發(fā)現(xiàn)了一類蛋白，稱為Reggie-1和Reggie-2；同年Bickel[2]等從鼠肺組織膜中也分離出一種不溶于Triton等非離子型表面活性劑的蛋白，由于這種蛋白在蔗糖密度梯度超離心后像艦艇一樣漂浮在密度較低的上層，因而將其命名為浮艦蛋白（flotillins）。進(jìn)一步測(cè)序分析表明，F(xiàn)lotillin蛋白家族包括Flotillin-1與Flotillin-2兩個(gè)成員，前者與Reggie-2相同，后者與Reggie-1相同。

Flotillin-1是脂筏（lipid raft）標(biāo)記蛋白，在進(jìn)化上高度保守[3]。Flotillin-1的相對(duì)分子質(zhì)量為47 000～48 000，常與哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜上的窖蛋白（caveolin）、GPI錨定蛋白和G蛋白一起分布于富含膽固醇的特殊微區(qū)——脂筏中。研究表明，F(xiàn)lotillin-1與Flotillin-2通常以異源四聚體的形式存在于細(xì)胞質(zhì)膜上，參與正常細(xì)胞膜的運(yùn)輸、內(nèi)吞、黏附以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等生理功能[4]。近年來發(fā)現(xiàn)Flotillin-1也表達(dá)于多種腫瘤細(xì)胞膜上，提示其與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及侵襲有密切關(guān)系[5]。新近有文獻(xiàn)指出，F(xiàn)lotillins也分布于細(xì)胞內(nèi)包括高爾基體[6]、核內(nèi)體[7]、溶酶體[6]、吞噬體[8]和外泌體[9-10]等結(jié)構(gòu)中，且依賴于細(xì)胞類型和外界刺激的不同表現(xiàn)出不同的分布和功能特點(diǎn)[11]，表明它們還參與多種疾病的病理過程。在此，我們主要綜述了Flotillin的生理功能及其在腫瘤細(xì)胞發(fā)生發(fā)展中的作用研究進(jìn)展，旨在為臨床靶向治療腫瘤提供理論依據(jù)。

1 Flotillin的結(jié)構(gòu)與生理功能

1.1 Flotillin的結(jié)構(gòu)

Flotillin由428個(gè)氨基酸殘基組成。Flotillin-1與Flotillin-2是2個(gè)高度保守的膜蛋白，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和功能上密切相關(guān)，不但分子大小相同，也有50%的同源性[12]。Flotillin的N端主要負(fù)責(zé)膜運(yùn)輸?shù)墓δ埽腟PFH（stomatin/prohibitin/flotillin/hflk）結(jié)構(gòu)域是與富含膽固醇的質(zhì)膜微區(qū)相互作用的功能結(jié)構(gòu)域，F(xiàn)lotillin-1的SPFH結(jié)構(gòu)域在C34位點(diǎn)被棕櫚?；?，此位點(diǎn)的改變與Flotillin-1定位于脂筏相關(guān)[13]。C端是Flotillin寡聚的重要成分，包括Flotillin結(jié)構(gòu)域，是Flotillin-1和Flotillin-2特有的卷曲螺旋結(jié)構(gòu)單元。Flotillins通常以高度穩(wěn)定的由2個(gè)Flotillin-1和2個(gè)Flotillin-2分子組成的異四聚體的形式分布于細(xì)胞膜上[14]。但也有文獻(xiàn)表明，某些細(xì)胞膜上可表達(dá)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的同源四聚體，而這種情況提示，F(xiàn)lotillin-1與Flotillin-2緊密的結(jié)構(gòu)聯(lián)系是其發(fā)揮功能的基礎(chǔ)[15]。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，SPFH結(jié)構(gòu)域可以促進(jìn)Flotillin-1-Flotillin-2異四聚體化，由此將膜上其他大分子蛋白聚集，而發(fā)揮Flotillin的腳手架作用。

1.2 Flotillin-1的生理功能

作為細(xì)胞脂筏的標(biāo)記蛋白，F(xiàn)lotillin-1廣泛分布于進(jìn)化階段不同的低等和高等動(dòng)物的細(xì)胞膜上，參與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)組成和功能，介導(dǎo)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，參與多種細(xì)胞生理過程。Flotillin-1可以直接與MAPK（絲裂原活化蛋白激酶）級(jí)聯(lián)信號(hào)通路的幾個(gè)組件相互作用，如與Craf、MEK1、ERK和RAS抑制激酶（KSR）形成復(fù)合物，從而成為MAPK的腳手架蛋白[16]。有報(bào)道指出，F(xiàn)lotillin-1還能夠調(diào)節(jié)FGF（成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子）受體介導(dǎo)的下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，通過Flotillin-1/FRS2的相互作用激活MAPK信號(hào)通路[17]，后者與細(xì)胞的增殖、生長(zhǎng)和凋亡密切相關(guān)。Flotillin-1缺失能夠抑制IGF-1R（胰島素樣生長(zhǎng)因子）信號(hào)活化[18]。

Flotillin-1的功能還表現(xiàn)在參與細(xì)胞間的黏附、胞吞、細(xì)胞遷移、細(xì)胞分化、肌動(dòng)蛋白的動(dòng)力學(xué)活動(dòng)和軸突再生等生理過程的調(diào)節(jié)中[4]。

最新研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)lotillin-1可以直接作用或者間接調(diào)節(jié)鈣黏蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞與細(xì)胞之間的黏附。Flotillin-1是鈣黏蛋白動(dòng)態(tài)結(jié)合、穩(wěn)定以及細(xì)胞連接和鈣黏蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)所必需的，而且由于它們調(diào)節(jié)內(nèi)吞作用，還可以在調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的組裝和穩(wěn)定方面發(fā)揮間接作用，F(xiàn)lotillin-1的上調(diào)在病理學(xué)中有特別的意義，可能影響細(xì)胞黏附過程[4]。

2 Flotillin-1與多種疾病的發(fā)生

Flotillin-1不僅參與多種細(xì)胞的正常生理活動(dòng)，也參與多種疾病的病理發(fā)生過程。Flotillin高表達(dá)，常見于多種腫瘤細(xì)胞及阿爾茨海默癥（Al?zheimer disease，AD）和 帕 金森綜 合征（Parkin?son′s disease，PD）患者的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中，并與 2型糖尿病風(fēng)險(xiǎn)增大有關(guān)[19]。這里只介紹Flotillin-1在腫瘤和神經(jīng)退行性疾病中的研究進(jìn)展。

2.1 Flotillin-1與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展

近年發(fā)現(xiàn)Flotillin-1在很多癌癥組織中高表達(dá)。Flotillin-1在肺腺癌[20]中的高表達(dá)與其高級(jí)臨床階段及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，而且降低總體存活時(shí)間；Flotillin-1在食管鱗狀上皮細(xì)胞癌[21]的高表達(dá)與其臨床階段及NF-κB活化相關(guān)，且降低總體存活時(shí)間；在乳腺癌[22]中Flotillin-1的高表達(dá)與臨床階段以及病人的低存活率相關(guān)；在肝細(xì)胞癌[20]中Flotillin-1的高表達(dá)與腫瘤大小、臨床階段、血管入侵、復(fù)發(fā)以及血清甲胎蛋白相關(guān)，降低整體存活時(shí)間。在胃癌、乳腺癌、黑色素瘤中Flotillin-2同樣高表達(dá)[22-27]。

乳腺癌是危害女性健康與生命的一種非常常見的惡性腫瘤，占所有癌癥病例的23%和總癌癥死亡率的14%[28]。研究表明，F(xiàn)lotillin-1的表達(dá)水平與乳腺癌臨床分期（Ⅰ～Ⅳ期）和乳腺癌患者存活率差異顯著相關(guān)，而且在體外和體內(nèi)的乳腺癌細(xì)胞中降低Flotillin-1的表達(dá)水平會(huì)抑制乳腺癌細(xì)胞增殖和致瘤性[22]。但也有發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)lotillin-2可用作Ⅰ/Ⅱ期患者乳腺癌復(fù)發(fā)的預(yù)后指標(biāo)[24]，這種差異可能與乳腺癌的類型有關(guān)。Flotillin-1基因敲低的MCF-7細(xì)胞中，Akt的磷酸化顯著降低；如果在細(xì)胞中高表達(dá)EGFR（表皮生長(zhǎng)因子受體），可以引起EGF刺激的Akt與MAPK通路的激活[22]。可見，F(xiàn)lotillins與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

2.2 Flotillin-1與神經(jīng)退行性疾病

PD是常見的神經(jīng)退行性疾病之一。盡管目前還沒有有效治愈的手段，但是已經(jīng)知道許多基因的突變可能與該病的發(fā)生有關(guān)，包括SNCA、parkin、PINK1、LRRK2 和 DJ-1[29]。Kim[30]等發(fā)現(xiàn)，PD患者前額皮質(zhì)原代培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞以及小鼠胚胎成纖維細(xì)胞（MEF）內(nèi)的DJ-1不足會(huì)影響膜脂筏的主要組件蛋白Flotillin-1和Caveolin-1的表達(dá)減少。降低Flotillin-1的表達(dá)，DJ-1明顯減少，F(xiàn)lotillin-1能與DJ-1直接相互作用并改變胞內(nèi)膽固醇水平，從而改變膜的流動(dòng)性及脂筏依賴性的內(nèi)吞作用。這些研究提示，脂筏結(jié)構(gòu)和功能的改變可能與PD的發(fā)生有關(guān)。此外，也有報(bào)道表明，AD患者細(xì)胞內(nèi)Flotillin-1高表達(dá)，與APP的剪切及β淀粉樣肽沉默有關(guān)[31]。這些研究都說明，F(xiàn)lotillin-1有望成為PD和AD治療的新靶點(diǎn)。

3 結(jié)語

脂筏這個(gè)位于細(xì)胞膜上富含膽固醇的微結(jié)構(gòu)域參與諸多細(xì)胞活動(dòng)，F(xiàn)lotillin-1作為脂筏標(biāo)記蛋白之一，不僅在各種細(xì)胞活動(dòng)中擔(dān)當(dāng)著腳手架的功能，為分子間的活動(dòng)提供一個(gè)平臺(tái)，同時(shí)也參與多種細(xì)胞信號(hào)通路之間的相互作用。此外，近年研究發(fā)現(xiàn)Flotillin-1在多種癌癥中的表達(dá)程度與其臨床等級(jí)密切相關(guān)，在預(yù)后差且總存活率低的癌癥中也是高表達(dá)的。在近期發(fā)表的文章中，F(xiàn)lotillin-1與神經(jīng)退行性疾病及糖尿病的關(guān)系的研究也日益增多。相信隨著Flotillin-1新功能的不斷發(fā)現(xiàn)和機(jī)制的闡明，F(xiàn)lotillin-1有望成為很多疾病治療的新靶點(diǎn)。

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