受體相互作用蛋白1泛素化調(diào)控的研究進展

楊瀚 葛源

摘 要 受體相互作用蛋白1（receptor-interactingprotein1，RIP1）是細胞死亡信號傳導的關鍵調(diào)節(jié)因子，其功能涉及維持免疫應答和穩(wěn)定的組織穩(wěn)態(tài)。最近的研究表明RIP1的泛素化修飾對于調(diào)節(jié)其功能至關重要。本文對RIP1的結構功能和泛素化調(diào)節(jié)進行了簡單總結，并重點對幾種參與RIP1泛素化調(diào)節(jié)的酶的進行了闡述。

關鍵詞 程序性死亡 受體相互作用蛋白1 泛素化修飾

中圖分類號：R329.2文獻標識碼：A

細胞程序性死亡是多細胞生物體內(nèi)一個關鍵且活躍的生化途徑，細胞凋亡（apoptosis）和程序性壞死（necroptosis）是兩種主要的細胞自主死亡形式，在維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮了重要作用。細胞凋亡是半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（cysteinylaspartate specific protease，caspase）依賴性的，其信號通路已研究得較為清楚，而程序性壞死是caspase非依賴性的，其信號轉導通路尚未完全明確。研究表明，受體相互作用蛋白（receptor-interacting protein，RIP）家族在調(diào)控細胞存活、凋亡和程序性壞死通路中起著重要的作用。

受體相互作用蛋白1（receptor-interactingprotein1，RIP1）是RIP家族中第一個被報道的成員，其在細胞凋亡和程序性壞死中的重要調(diào)控作用引起廣大學者的關注。對RIP1的結構、功能以及其與細胞存活和程序性死亡的關系的探索對于多種疾病的研究具有重要的意義。

蛋白質(zhì)泛素化是蛋白質(zhì)翻譯后修飾的一種，可改變蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)。近年來，隨著各界學者對蛋白質(zhì)組學研究的不斷深入，對RIP1泛素化調(diào)控機制的研究也逐步展開，已取得一定成果。

1受體相互作用蛋白1（RIP1）的基本結構和功能

1.1RIP1的結構

RIP1是決定免疫受體下游細胞命運的關鍵分子。它最初通過酵母雙雜交技術鑒定為Fas相互作用蛋白質(zhì)和腫瘤壞死因子受體1（tumornecrosisfactor，TNFR1）信號傳導復合物中的銜接蛋白。它的分子量為76kDa，編碼671個氨基酸（aa），是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，由一個N-末端激酶結構域（kinasedomain，KD）組成，中間結構域（intermediatedomain，ID）和C-末端死亡結構域（deathdomain，DD）。自RIP1發(fā)現(xiàn)以來，已發(fā)現(xiàn)其他6種具有絲氨酸/蘇氨酸激酶結構域的RIP樣蛋白（RIP2-7）構成RIP家族。但其他RIP家庭成員無法彌補RIP1在細胞中缺乏，表明RIP1在生物體代謝過程中具有獨特的作用。

1.2RIP1的功能

RIP1是TNFR1介導的NF- B（nuclearfactor B）信號傳導的關鍵銜接蛋白激活，研究已確定RIP1在多種細胞信號通路中傳導細胞存活或死亡。這些包括死亡受體（Fas，TNFR1，DR4，DR5等）介導的絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）激活，細胞凋亡和壞死;Toll樣受體（TLR）3-和（TLR）-4介導的NF- B和MAPK活化，細胞凋亡和壞死和遺傳毒性應激誘導的NF- B活化，凋亡和壞死。RIP1在信號傳導中有獨特地位，它將不同刺激激活的信號傳遞給不同的途徑。

在TNF信號通路中，RIP1會同時傳導促進細胞存活以及細胞死亡的信號。這些相反的細胞功能由不同修飾的RIP1介導。在TNF與TNFR1結合后，RIP1被募集到受體復合物I中。其中它作為支架蛋白促進細胞存活，部分地通過激活經(jīng)典的NF- B途徑使細胞存活。特定條件可以激活RIP1的激酶活性然后調(diào)節(jié)2種可能的細胞溶質(zhì)死亡誘導復合物的組裝，即復合物IIb（RIP1-FADD-Caspase-8）和壞死體（RIP1-RIP3-MLKL）。這兩種復合物分別驅動TNF介導的細胞凋亡或壞死性凋亡。

2 RIP1的泛素化修飾

RIP1的泛素化在促進NF- B介導的促炎途徑的激活和抑制RIP1激酶活性的激活中起主導作用。泛素化可以通過八種二聚泛素連接類型之一發(fā)生：Lys6，Lys11，Lys27，Lys29，Lys33，Lys48，Lys63或Met1。靶蛋白上可以在特定位點，以特定類型的連接和泛素鏈長度與泛素結合蛋白形成復合物而實現(xiàn)不同的信號傳導。RIP1過表達時，它的泛素化位點有Lys115，570，603和626，而TNF刺激后RIP1在Lys377發(fā)生泛素化。用TNF處理細胞純化得到的TNFR1復合物中分離的RIP1的質(zhì)譜分析顯示RIP1含有線性Met1-連接的和Lys11-，Lys48-和Lys63-連接的泛素鏈。Lys48-連接的多聚泛蛋白鏈可被26S蛋白酶體識別，RIP1的Lys48連接的泛素化會引發(fā)其蛋白酶體降解并起到下調(diào)RIP1介導的信號傳導的作用。而RIP1的Lys63連接和線性泛素化鏈已被證明可促進其信號傳導。RIP1通過Lys48-和Lys63-連接的泛素化動態(tài)調(diào)節(jié)響應TNF的刺激。

3 RIP1泛素化的調(diào)控

3.1 TRAF2，cIAP1/cIAP2對RIP1泛素化的調(diào)控

TNF受體相關因子（TRAF）2是TNF信號通路中的常見信號傳導組分。TNF結合后的受體三聚化導致TNFR1相關信號復合物的組裝，其被稱為復合物I。在復合物I中，銜接蛋白TNFR相關的死亡結構域蛋白（TRADD）和RIP1通過它們各自的死亡結構域募集。TRADD反過來招募銜接蛋白TRAF2。TRAF2允許E3連接酶參與凋亡的細胞抑制劑1和2（c-IAP1和c-IAP2）。c-IAP1/2促進其自身和RIP1與K63，K48和K11鏈的泛素化，這對TNFR1復合物的形成十分重要。由c-IAP1/2綴合的多聚泛素鏈允許線性泛素化裝配復合物（linearubiquitinassemblycomplex，LUBAC）募集了包括線性泛素化鏈連接的RIP1，TNFR1，TRADD和NEMO在內(nèi)的幾種分子。

LUBAC由銜接蛋白SHANK相關的RH-結構域相互作用物（SHARPIN）和血紅素氧化物IRP2泛素連接酶1（HOIL1）和E3酶HOIL1-相互作用蛋白（HOIP）組成。LUBAC可以募集和保留由IKK1，IKK2和銜接子NEMO（IKK ;IKK復合物）和泛素結合蛋白TAB2/3及其相關激酶TAK1組成的激酶復合物。TAB2/3特異性結合K63連接泛素鏈，而NEMO可與線性，K63和K11連接的多聚泛素鏈結合。激酶復合物的募集導致NF- B和MAPK信號傳導的激活及促炎細胞因子和促生存蛋白的表達，如cFLIP，c-IAP2。

3.2 A20、CYLD對RIP1泛素化的調(diào)控

RIP1上的特異性多泛素化模式使其保持在復合物I中以便適當?shù)叵掠渭せ頝F- B和MAPK，這不僅通過E3連接酶的激活而且通過不同的泛素結合域（DUB）的負調(diào)節(jié)來微調(diào)。去泛素化酶腫瘤壞死因子 誘導蛋白3（TNFAIP3或A20）和去泛素化酶CYLD在TNF信號傳導中的重要性在體外和體內(nèi)已經(jīng)被證實了。A20在TNF刺激后轉錄上調(diào)，并可以從RIP1信號轉導復合物中去除K63和K48連接的泛素鏈。通過與HOIP的結合，CYLD被募集到復合物I中。CYLD通過去除復合物I組分上的K63連接和線性多聚泛蛋白鏈來限制NF- B活化信號通路。

3.3 USP2a對RIP1泛素化的調(diào)控

去泛素化酶USP2的基因由于可變剪接而產(chǎn)生三種不同的亞型。這些亞型具有不同的N-末端，但有相同的C-末端催化核心。41-kDaUSP2同種型可誘導293T細胞凋亡。69-kDa剪接異構體USP2a是USP2基因最常見的同種型，且USP2的短同種型會影響cFLIP的表達水平。研究發(fā)現(xiàn)siRNA對USP2a的下調(diào)可以促進NF-kB的活化，并保護細胞免受TNF誘導的細胞死亡。USP2a在配體結合后被募集到TNFR1復合物中。它從兩個關鍵蛋白RIP1和TRAF2處釋放K63泛素鏈，從而介導該受體可觸發(fā)的細胞死亡信號。USP2a的下調(diào)導致轉錄因子NF-kB的I B 抑制劑的穩(wěn)定性喪失，促進細胞存活途徑的激活。

4 RIP1泛素化研究的意義

細胞程序性死亡存在于人類多種疾病中，尤其在惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及治療上起著重要作用，選擇性的誘導腫瘤細胞凋亡為目標的理論和技術成為目前治療惡性腫瘤的主要策略之一。受體相互作用蛋白家族是細胞信號轉導中的研究熱點，其最主要的成員RIP1是決定細胞生死的交叉點。RIP1有多個結構域，在細胞信號轉導中的作用更為復雜，其活性異常所導致的后果及其與疾病的關系等都需要進一步的研究。期盼對RIP1翻譯后修飾的進一步研究能為臨床應用提供新的靶點，以便提高療效，并達到有效治療腫瘤的目的。

（通訊作者：葛源）

參考文獻

[1] Meylan，E.&K.Burns，et al. RIP1 is an essential mediator of Toll-like receptor 3–induced NF- B activation[J].Nature Immunology，2004（05）：503.

[2] Ofengeim，D.&J.Yuan.Regulation of RIP1 kinase signalling at the crossroads of inflammation and cell death[J].Nat Rev Mol Cell Biol，2013（14）：727-736.

[3] Varfolomeev， E.&T.Goncharov，et al. c-IAP1 and c-IAP2 are critical mediators of tumor necrosis factor alpha （TNFalpha）-induced NF-kappaB activation[J].The Journal of biological chemistry，2008（283）：24295-24299.

[4] Mahul-Mellier，A.L.&E.Pazarentzos，et al.De-ubiquitinating protease USP2a targets RIP1 and TRAF2 to mediate cell death by TNF[J].Cell Death Differ，2012（19）：891-899.