內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白復(fù)合物10(EMC10)的研究進(jìn)展

陳匡陽(綜述) 王宣春(審校)

(復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院內(nèi)分泌科-復(fù)旦大學(xué)內(nèi)分泌糖尿病研究所 上海 200040)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白復(fù)合物(endoplasmic reticulum membrane protein complex,EMC)是一種多功能、多亞基的蛋白質(zhì)復(fù)合物,目前在脊椎動(dòng)物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)EMC1-7、8a、8b、10。在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)EMC參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白質(zhì)的降解(ER-associated degradation)[1]、與線粒體形成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體栓[2]、多跨膜蛋白質(zhì)的正確裝配[3]等細(xì)胞內(nèi)多種生物活動(dòng)過程。EMC基因在物種進(jìn)化過程中具有高度保守性[2,4-5]:EMC不僅在真菌和動(dòng)物中有所表達(dá),在古蟲、變形蟲、綠藻、植物、不等鞭毛類、囊泡蟲類、有孔蟲界、定藻門等多種微生物中均能找到EMC的同源基因。

人內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白復(fù)合物10(endoplasmic reticulum membrane protein complex subunit 10,EMC10)具有兩種異構(gòu)體:分泌型EMC10 (EMC10-1和膜型EMC10 (EMC10-2)。在研究人胰島素瘤組織時(shí),通過測(cè)序及構(gòu)建cDNA文庫,本課題組[6]曾篩選出人EMC10-1的全長cDNA,將其編碼的蛋白質(zhì)命名為INM02(insulinoma 02),發(fā)現(xiàn)該蛋白質(zhì)也參與胰島素瘤組織的分泌通路,同時(shí)預(yù)測(cè)該蛋白質(zhì)含有一段信號(hào)肽。隨后我們研究INM02的功能,證實(shí)胰島β細(xì)胞中EMC10-1的分泌受葡萄糖調(diào)節(jié)[7]。雖然最初認(rèn)為酵母中只含EMC1-6[8],但EMC10同源基因YDR056C后續(xù)也在啤酒酵母中被發(fā)現(xiàn)[5],且進(jìn)化分析提示大多數(shù)菌類都存在EMC10同源基因?？梢娕cEMC家族其他蛋白質(zhì)相同的是,EMC10基因在物種進(jìn)化中也具有高度保守性。本文從基因特點(diǎn)、蛋白結(jié)構(gòu)到生物學(xué)功能,對(duì)EMC10基因和蛋白質(zhì)進(jìn)行介紹,為進(jìn)一步研究EMC10在生命活動(dòng)中的功能機(jī)制提供支持。

EMC10基因特點(diǎn)人EMC10基因位于19號(hào)染色體長臂上(19q13.33),全長約16.5 kb,人EMC10蛋白有2個(gè)同源異構(gòu)體,即EMC10-1和EMC10-2。EMC10-1和EMC10-2基因均由12個(gè)外顯子組成,長約3 kb,而完全編碼序列(coding sequence,CDS)均由7個(gè)外顯子組成,僅最后一個(gè)外顯子有所差別[4]。EMC10-1基因的CDS長度為765 bp,編碼254個(gè)氨基酸,EMC10-2基因的CDS區(qū)長度為789 bp,編碼262個(gè)氨基酸。根據(jù)發(fā)現(xiàn)時(shí)的不同特點(diǎn),EMC10-1又命名為INM02[7]、HSS1[4]、Mitra22[9]及C19orf63[4,10]等,EMC10-2又命名為HSM1[4]。

EMC10蛋白結(jié)構(gòu)特點(diǎn)人EMC10-1是由254個(gè)氨基酸組成的分泌蛋白質(zhì),其N-端具有一段長度為27個(gè)氨基酸的信號(hào)肽,但不含跨膜區(qū)[4,10]。人EMC10-2是由262個(gè)氨基酸組成的單次跨膜蛋白質(zhì),包含一個(gè)胞外N-端信號(hào)肽(信號(hào)肽由27個(gè)氨基酸組成)、一個(gè)跨膜區(qū)(19個(gè)氨基酸組成)和一個(gè)多聚甘氨酸尾C-端。本課題組[7]用ELISA方法成功檢測(cè)到人血清中的 EMC10-1(即INM02)。Junes-Gill等[4]等用帶有6*His tag的EMC10-1重組質(zhì)粒瞬時(shí)轉(zhuǎn)染293T細(xì)胞,用Western blot方法在培養(yǎng)細(xì)胞的無血清培養(yǎng)液中也檢測(cè)出了EMC10-1蛋白。Reboll等[10]等分別將EMC10-1和EMC10-2的過表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染至293細(xì)胞后,用免疫沉淀方法發(fā)現(xiàn)EMC10-2僅存在于細(xì)胞裂解產(chǎn)物中,而EMC10-1在細(xì)胞裂解產(chǎn)物和細(xì)胞培養(yǎng)液中均能檢測(cè)出,去除EMC10-1信號(hào)肽端或者在EMC10-1過表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染液中加入蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)抑制劑Brefeldin A,則無法再在細(xì)胞培養(yǎng)液中檢測(cè)出EMC10-1。以上研究結(jié)果均證明EMC10-1是一種分泌蛋白質(zhì),而EMC10-2是一種跨膜蛋白質(zhì)。

經(jīng)預(yù)測(cè),EMC10-1蛋白多肽鏈的第182和第198個(gè)氨基酸位置可能為糖基化位點(diǎn),使用不同的糖鏈水解酶分別對(duì)細(xì)胞內(nèi)的EMC10-1蛋白和分泌至上清液中的EMC10-1蛋白進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)前者的分子量并未減少,而后者的蛋白質(zhì)表觀分子量逐漸減少,提示該蛋白質(zhì)在分泌過程中伴隨著復(fù)雜的糖基化修飾過程[4]。

對(duì)EMC10-1/EMC10-2蛋白序列的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè),發(fā)現(xiàn)該蛋白質(zhì)和一種人工合成的蛋白質(zhì)TOP-7在三維結(jié)構(gòu)上具有同源性[4,15],這種人工合成的蛋白質(zhì)在極端溫度和pH環(huán)境下均具有穩(wěn)定性,提示EMC10蛋白質(zhì)在物理特性上也可能存在類似的穩(wěn)定性。

EMC10蛋白分布特點(diǎn)本課題組曾以SD大鼠為研究對(duì)象,克隆大鼠同源EMC10-1 (INM02)基因,研究EMC10-1 mRNA在組織中的分布情況[7],Northern blot結(jié)果顯示EMC10-1 mRNA在大鼠組織中廣泛表達(dá),尤其是胰腺組織、睪丸組織和膀胱組織中。在胰腺組織中,免疫組化進(jìn)一步顯示EMC10-1主要集中于胰島細(xì)胞,而幾乎不存在于胰腺的外分泌組織。Junes-Gill等[4]用EMC10-1過表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染人膠質(zhì)瘤細(xì)胞株A172細(xì)胞后,免疫組化顯示EMC10也定位于細(xì)胞核,提示EMC10-1可能與成纖維細(xì)胞生長蛋白、表皮生長因子一樣,同時(shí)具有細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外功能特性[16]。小鼠分泌型EMC10也廣泛分布于腦組織的神經(jīng)元中,主要存在于神經(jīng)元胞體中,同時(shí)在囊泡、樹突軸中也有所表達(dá)[9]。Delgado-vega等[17]發(fā)現(xiàn)EMC10雖然在全身各組織均有分布,但在腎上腺、心耳、腎皮質(zhì)、垂體、骨骼肌、子宮、睪丸中表達(dá)較多,其中在垂體中表達(dá)量最高。

EMC10蛋白的生物學(xué)功能

EMC10-1影響糖代謝 本課題組[7]前期研究中用高糖(25 mmol/L)和低糖(5.5 mmol/L)對(duì)胰島細(xì)胞系(Min6細(xì)胞)、原代胰島細(xì)胞干預(yù)不同時(shí)間,分別測(cè)定EMC10-1的mRNA和蛋白質(zhì)水平。干預(yù)24和48 h時(shí),無論在Min6細(xì)胞還是胰島細(xì)胞中,高糖干預(yù)組的EMC10-1 mRNA和蛋白質(zhì)水平均明顯高于低糖干預(yù)組。實(shí)驗(yàn)表明高糖能增加胰島細(xì)胞和Min6細(xì)胞中胰島素的表達(dá),為了排除胰島素對(duì)EMC10-1表達(dá)的影響,將Min6細(xì)胞和胰島細(xì)胞用不同濃度的胰島素處理,結(jié)果發(fā)現(xiàn)各組EMC10-1 mRNA水平并無差異。由此推測(cè)EMC10-1的表達(dá)和分泌一定程度上受血糖濃度的影響,這種分泌模式可能與血糖調(diào)節(jié)胰島素分泌的模式相似,但EMC10-1的表達(dá)和分泌不受胰島素的影響。

用核磁共振氫譜(1H-NMR)方法檢測(cè)EMC10敲除小鼠的血漿,發(fā)現(xiàn)雌性小鼠血漿中的β-羥丁酸和2,3-丁二醇明顯增加,而用傳統(tǒng)的臨床化學(xué)方法和組織病理方法并未發(fā)現(xiàn)EMC10敲除小鼠血漿中生化指標(biāo)的任何改變[18]。臨床研究發(fā)現(xiàn)胰島素瘤患者血漿中的β-羥丁酸濃度也明顯升高[19-20],胰島素瘤患者具有高胰島素血癥和低血糖的特點(diǎn),機(jī)體血糖濃度降低,脂肪動(dòng)員增加,會(huì)引起酮體增多。糖尿病患者胰島素分泌相對(duì)或絕對(duì)不足,外周組織糖利用障礙,同樣會(huì)造成脂肪動(dòng)員增加,當(dāng)胰島素補(bǔ)充不足、血糖控制不佳時(shí),就會(huì)出現(xiàn)糖尿病酮癥酸中毒。這些都與1H-NMR方法檢測(cè)到的EMC10敲除小鼠血漿中β-羥丁酸的變化相一致,由此推測(cè)EMC10基因的敲除可能對(duì)糖代謝過程產(chǎn)生影響,但是這種影響雖然造成血漿中β-羥丁酸升高,卻還未達(dá)到引起酮血癥的程度。

體現(xiàn)現(xiàn)代學(xué)徒制特色既然是師徒制評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)的主體首先應(yīng)該是徒弟和師傅，同時(shí)學(xué)校派出的指導(dǎo)老師也應(yīng)積極參與到評(píng)價(jià)中來，社會(huì)第三方評(píng)價(jià)更是客觀評(píng)價(jià)師徒制教學(xué)效果的力量，不同的評(píng)價(jià)主體以不同的側(cè)重對(duì)師徒制教學(xué)效果給出不同的評(píng)價(jià)，互相印證得到比較公平客觀的結(jié)果。因此評(píng)價(jià)主體概括起來就應(yīng)包括師傅評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)、學(xué)生互評(píng)、導(dǎo)師評(píng)價(jià)、認(rèn)證機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)、社會(huì)用人單位評(píng)價(jià)和家長評(píng)價(jià)。

EMC10-1抑制膠質(zhì)瘤生長 Junes-Gill等[4,11]從純化的人造血干細(xì)胞中克隆到EMC10-1,將其命名為HSS1,并將其另一個(gè)膜型剪切異構(gòu)體EMC10-2命名為HSM1。體外研究發(fā)現(xiàn),EMC10-1過表達(dá)使膠質(zhì)瘤細(xì)胞株的增殖減少、接觸抑制減弱。對(duì)EMC10-1過表達(dá)膠質(zhì)瘤細(xì)胞周期進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),在A172和U87膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中,處于G0/G1期的細(xì)胞數(shù)均減少,而在A172細(xì)胞中處于S期和G2/M期的細(xì)胞數(shù)增多,由此推測(cè)EMC10-1并非特異性調(diào)節(jié)細(xì)胞周期某個(gè)環(huán)節(jié),而是總體上延長增殖時(shí)間。

與對(duì)照組相比,EMC10-1過表達(dá)使膠質(zhì)瘤細(xì)胞軟瓊脂集落形成數(shù)明顯減少,集落大小明顯減小,因細(xì)胞形態(tài)改變與惡性腫瘤形成有關(guān),該結(jié)果提示EMC10-1能減輕膠質(zhì)瘤細(xì)胞的惡性程度,有恢復(fù)細(xì)胞接觸抑制的趨勢(shì)。將膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87和過表達(dá)EMC10-1的U87細(xì)胞分別移植入免疫缺陷小鼠,后者存活時(shí)間更長,提示EMC10-1在體內(nèi)也能減少膠質(zhì)瘤細(xì)胞的惡性程度。因?yàn)槟[瘤新生血管內(nèi)皮形成是轉(zhuǎn)移和侵襲的重要環(huán)節(jié),將EMC10-1過表達(dá)的膠質(zhì)瘤細(xì)胞與人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)共培養(yǎng),EMC10-1抑制了HUVECs的侵襲和轉(zhuǎn)移。用EMC10-1直接干預(yù)HUVECs得到相同的結(jié)果,表明EMC10-1會(huì)抑制內(nèi)皮細(xì)胞的新生血管形成。

EMC10-1不僅能抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞株的增殖、遷移及侵襲,還能夠抑制內(nèi)皮細(xì)胞的新生血管形成,提示EMC10-1是治療惡性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤潛在的靶點(diǎn)。

EMC10影響神經(jīng)元發(fā)育 構(gòu)建Df(16)A+/-小鼠模型以模擬人22q11.2染色體微缺失引起的精神異常和認(rèn)知功能障礙[21-23],發(fā)現(xiàn)Df(16)A+/-小鼠海馬體和腦皮質(zhì)中miRNA-185表達(dá)較正常小鼠減少70%～80%,而EMC10-1基因表達(dá)明顯上調(diào)。

與之相同的是,EMC10基因的表達(dá)在Dgcr8+/-小鼠中也明顯上調(diào),已知DGCR8對(duì)miRNA的合成具有重要作用,22q11.2微缺失也會(huì)導(dǎo)致DGCR8基因受影響[24],因此提示Df(16)A+/-小鼠EMC10表達(dá)上調(diào)可能與miRNA的失調(diào)有關(guān)。miRNA雖然并不編碼氨基酸,但對(duì)mRNA的穩(wěn)定和轉(zhuǎn)錄有調(diào)節(jié)作用[25-28]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)EMC10是miRNA-185作用的下游靶蛋白,miRNA-185下調(diào)會(huì)引起EMC10表達(dá)增加,且miRNA-185減少會(huì)引起神經(jīng)元樹突和樹突棘發(fā)育受損,增加miR-185活性則能逆轉(zhuǎn)Df(16)A+/-小鼠表現(xiàn)出的神經(jīng)元軸突及樹突棘發(fā)育障礙。實(shí)驗(yàn)證明增加EMC10表達(dá)水平,野生型小鼠海馬體神經(jīng)元樹突和樹突棘發(fā)育受損增加,初級(jí)神經(jīng)元的樹突和總分支點(diǎn)的數(shù)量減少,而減少神經(jīng)元EMC10的表達(dá)能部分挽救神經(jīng)元樹突和樹突棘發(fā)育的缺陷。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明,減少EMC10的表達(dá)能增加Df(16)A+/-小鼠胚胎發(fā)育時(shí)期神經(jīng)元軸突和樹突棘形成,這與嬰兒腦組織中EMC10表達(dá)水平較低相一致[29]。

為進(jìn)一步探究降低EMC10表達(dá)水平能否恢復(fù)Df(16)A+/-小鼠所表現(xiàn)出的認(rèn)知和行為異常,該課題組[30]又構(gòu)建了Df(16)A+/-/Emc10+/-小鼠。已知Df(16)A+/-小鼠和精神分裂癥患者一樣會(huì)出現(xiàn)興奮性增高、前脈沖抑制(prepulse inhibition decrease,PPI)減少、工作記憶(working memory,WM)異常、社會(huì)記憶(social memory,SM)缺失、聯(lián)想記憶(associative memory,AM)缺失的表現(xiàn),而Df(16)A+/-/Emc10+/-小鼠能挽救Df(16)A+/-小鼠表現(xiàn)出的PPI減少、WM異常和SM缺失,但是無法改善興奮性增高、聯(lián)想記憶缺失的癥狀。降低EMC10的表達(dá)還能恢復(fù)Df(16)A+/-小鼠前額皮層突觸可塑性,預(yù)防神經(jīng)元結(jié)構(gòu)改變。

由此可見,EMC10對(duì)于胚胎發(fā)育時(shí)期神經(jīng)元樹突和樹突棘結(jié)構(gòu)的成熟和發(fā)育具有抑制作用,且EMC10基因的表達(dá)受miRNA-185的調(diào)節(jié),正常狀態(tài)下miRNA-185限制EMC10基因的表達(dá),以避免后者在胚胎發(fā)育期對(duì)神經(jīng)發(fā)育產(chǎn)生抑制。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí),EMC10基因缺失能部分挽救精神分裂癥的癥狀,這可能也與EMC10抑制成年期神經(jīng)回路正常有關(guān)。

EMC10-1/EMC10-2促進(jìn)缺血心肌的組織修復(fù)Reboll等[10]對(duì)急性心梗(acute myocardial infarction,AMI)患者骨髓細(xì)胞進(jìn)行分泌蛋白質(zhì)組學(xué)分析的時(shí)候發(fā)現(xiàn),分泌蛋白EMC10-1具有血管形成的生物學(xué)活性。

過表達(dá)EMC10-1和EMC10-2使內(nèi)皮細(xì)胞增殖增加、劃痕實(shí)驗(yàn)刮痕處的修復(fù)率增加,這種增加效應(yīng)與血管內(nèi)皮生長因子的效應(yīng)相當(dāng)。去除EMC10-1和EMC10-2的信號(hào)肽段則上述促血管形成現(xiàn)象消失,提示EMC10的兩種變構(gòu)體均需通過分泌途徑發(fā)揮促進(jìn)血管形成的作用。用重組EMC10 (3、10、30、100、300 ng/mL)直接干預(yù)人冠脈內(nèi)皮細(xì)胞,也有相同的促血管形成作用,且EMC10的促血管形成作用具有濃度依賴性。

信號(hào)通路研究發(fā)現(xiàn),EMC10通過依次激活小G蛋白、PAK2、p38 MAPK、MK2、HSPB1的磷酸化,促進(jìn)肌動(dòng)蛋白聚合和內(nèi)皮細(xì)胞遷移。該信號(hào)通路被相應(yīng)抑制劑所阻斷時(shí),EMC10促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞刮痕修復(fù)作用也被抑制。用AMI小鼠模型的心梗和非心梗組織進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)EMC10能促進(jìn)前者內(nèi)皮細(xì)胞生長,這種作用不僅與血管內(nèi)皮生長因子的作用相當(dāng),而且能被p38 MAPK抑制劑所阻斷。EMC10對(duì)于MK2基因敲除小鼠的心梗組織無促內(nèi)皮細(xì)胞生長的作用。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),小鼠心梗后3天,EMC10-1和EMC10-2在心梗組織和血漿中的含量均明顯增加。流式細(xì)胞術(shù)分析顯示,心梗區(qū)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的EMC10表達(dá)明顯多于中性粒細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞。無論在心梗模型還是假手術(shù)模型中,骨髓、脾臟、外周血中的單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞EMC10-1/EMC10-2表達(dá)量均多于其他細(xì)胞。分離心梗模型小鼠心梗區(qū)、骨髓、脾臟中的單核細(xì)胞,培養(yǎng)24 h,在3種來源的單核細(xì)胞上清中均能檢測(cè)到EMC10-1。由此推測(cè)心梗后的EMC10主要由單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌。

Emc10-/-小鼠心梗區(qū)的新生毛細(xì)血管密度、p-HSPB表達(dá)量明顯少于野生型(wild type,WT)小鼠,其心梗面積、左室重塑、心肌收縮功能紊亂都比WT小鼠嚴(yán)重。將WT小鼠的骨髓細(xì)胞移植給EMC10-/-小鼠可以增加后者體內(nèi)EMC10的表達(dá)、心梗區(qū)血管形成,改善左室重塑和心肌收縮功能。但將EMC10-/-小鼠的骨髓移植給WT小鼠,則會(huì)損傷WT小鼠心梗后新生血管形成、增加梗死面積、加劇左室重塑和心肌收縮功能紊亂。用EMC10 (10 μg/天)干預(yù)治療心梗小鼠7天后發(fā)現(xiàn),毛細(xì)血管密度、p-HSBP1表達(dá)量、再灌注毛細(xì)血管數(shù)均有所增加,心梗面積減少、左室重塑和心肌收縮功能紊亂減輕,這種作用能維持到心梗后28天。

作為一個(gè)骨髓源性血管形成生長因子,EMC10主要由單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌,通過小G蛋白-PAK2-p38 MAPK-MK2-HSPB1信號(hào)通路,發(fā)揮其促進(jìn)心梗后新生血管形成的作用,EMC10短暫的干預(yù)治療有望為治療AMI贏得時(shí)間窗。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,AMI 3天后小鼠血漿和心梗區(qū)EMC10的2個(gè)同源異溝體含量均明顯升高,提示EMC10可能具有預(yù)測(cè)心梗的潛在價(jià)值。

EMC10調(diào)控精子成熟和雄性生育 本課題組前期構(gòu)建了EMC10基因敲除小鼠模型[31],在研究純合子小鼠的表型過程中發(fā)現(xiàn)EMC10-/-雄性小鼠完全不育,EMC10-/-雌性小鼠生育力下降,因此進(jìn)一步探究了EMC10在調(diào)控精子成熟和雄性生育過程所發(fā)揮的作用。

體外授精實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,無論是否去除卵母細(xì)胞外的透明帶,EMC10-/-精子均無法使卵母細(xì)胞受精而發(fā)育到二細(xì)胞階段,而通過胞漿內(nèi)單精注射技術(shù),EMC10-/-精子能使卵子受精并發(fā)育成正常的胚胎,提示EMC10參與精卵的受精過程。

與WT小鼠相比,Emc10-/-小鼠的附睪重量以及睪丸和附睪形態(tài)結(jié)構(gòu)均無明顯異常,但EMC10-/-精子運(yùn)動(dòng)能力顯著下降、獲能受到抑制、自發(fā)頂體反應(yīng)數(shù)量減少,從附睪分離出的EMC10-/-精子在體尾結(jié)合處出現(xiàn)發(fā)夾樣折疊,而睪丸分離的精子并未出現(xiàn)這種形態(tài)學(xué)上的異常。表明EMC10不影響精子發(fā)生,也不影響睪丸和附睪的發(fā)育,但對(duì)精子在附睪中的成熟和維持精子從睪丸移動(dòng)到附睪過程中的正常形態(tài)具有重要作用。

蛋白質(zhì)組學(xué)分析和Western blot檢測(cè)均發(fā)現(xiàn),EMC10缺乏會(huì)導(dǎo)致Na/K-ATP酶的α亞基ATP1A4和β亞基ATP1B3表達(dá)幾乎完全缺失,造成EMC10-/-精子內(nèi)的Na+濃度顯著升高。用含有HCO3-的培養(yǎng)液孵育EMC10-/-精子和WT小鼠的精子,發(fā)現(xiàn)HCO3-誘導(dǎo)的pH值升高在EMC10-/-精子被明顯抑制。因此,EMC10對(duì)于維持精子細(xì)胞內(nèi)Na+和HCO3-平衡有重要作用。

臨床樣本檢測(cè)發(fā)現(xiàn),弱精癥患者精液中的EMC10蛋白質(zhì)表達(dá)水平較正常組下降,EMC10蛋白質(zhì)表達(dá)水平與精子運(yùn)動(dòng)能力呈正相關(guān),可見EMC10參與人精子運(yùn)動(dòng)能力的調(diào)節(jié)過程,精子中EMC10水平的降低可能是男性不育的原因之一。

EMC10通過影響精子的運(yùn)動(dòng)能力、頂體反應(yīng)、精子獲能和精子的正常形態(tài),在雄性生育中發(fā)揮必要作用。EMC10可維持精子細(xì)胞內(nèi)Na+和HCO3-平衡,這被認(rèn)為是EMC10調(diào)控雄性生育能力的重要機(jī)制。弱精子癥患者的精子中EMC10表達(dá)減少,而EMC10表達(dá)與精子運(yùn)動(dòng)力呈正相關(guān)性,這使EMC10有望成為男性不育的生物學(xué)標(biāo)志物和潛在的藥物治療靶點(diǎn)。對(duì)精子成熟過程發(fā)揮主要作用的是EMC10-1還是EMC10-2,仍需進(jìn)一步研究。

結(jié)語綜上所述,雖然EMC10-1和EMC10-2在氨基酸組成上僅相差8個(gè)氨基酸,但是所發(fā)揮的生物學(xué)功能不盡相同。目前對(duì)于EMC10的研究主要集中于其作為分泌蛋白質(zhì)的功能研究,主要涉及糖代謝、腫瘤生長、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管疾病、雄性不育方面。EMC10基因與多種自發(fā)免疫性疾病相關(guān)基因存在相互作用關(guān)系[17],SLE患病基因與FAM71E1/EMC10基因在人群和家族水平呈連鎖不平衡性。

不同濃度EMC10對(duì)于血管生成可能具有相反作用。Junes-Gill等[11]在研究膠質(zhì)瘤時(shí)發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,濃度為200和500 nmol/L的EMC10對(duì)血管形成有抑制作用的,且濃度500 nmol/L時(shí)的抑制作用更明顯,而Reboll等[10]發(fā)現(xiàn)EMC10能促進(jìn)小鼠心梗區(qū)新生毛細(xì)血管形成。因此推測(cè),EMC10對(duì)血管形成的作用與濃度有關(guān),在濃度較低時(shí)具有促血管形成作用,而在濃度較高時(shí)則抑制血管形成。

EMC10作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白復(fù)合物家族的一員,是否參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)的折疊或降解過程？ EMC10的另一個(gè)變構(gòu)體EMC10-2主要發(fā)揮何種生物學(xué)功能？全面研究EMC10的生物學(xué)功能將為了解代謝性疾病、精神疾病、神經(jīng)發(fā)育障礙、心梗組織修復(fù)、男性不育提供新思路,闡明EMC10與疾病相關(guān)的作用模式,將為治療疾病提供新的治療靶點(diǎn)。