VNN3基因與疾病關(guān)系的研究進展

吳精龍綜述 周宇審校

1.廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東 湛江 524000；

2.廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，廣東 湛江 524000

泛酰巰基乙胺酶(Vanin，VNN)是一類泛酰巰基乙胺的水解酶，它能催化輔酶A(CoA)和?；d體蛋白的異化途徑中D-泛酰巰基乙胺的水解，使其中一個酰胺連接骨架的水解，產(chǎn)生泛酸(維生素B5)和巰基乙胺(高效抗氧化劑)[1]，參與氧化應(yīng)激反應(yīng)。目前人類對該酶家族的結(jié)構(gòu)域知之甚少，已經(jīng)鑒定出VNN基因有3種亞型[2]，分別為VNN1、VNN2和VNN3。VNN3與其他成員具有非常高的核苷酸序列相似性，與其他成員不同的是VNN3的酶活性尚未得到證實。有報道發(fā)現(xiàn)，在人類中性粒細(xì)胞中，VNN基因家族中的VNN2和VNN3存在多種剪接變異體，以VNN3為主，表明人類中性粒細(xì)胞中的VNN基因除具有的典型酶活性外，可能還有其他作用[3]。研究表明，VNN3基因與多種疾病關(guān)系密切，從多方面影響疾病的發(fā)生、發(fā)展。因此，本文就近年來VNN3基因與疾病關(guān)系研究進展予以綜述。

1 VNN3基因的結(jié)構(gòu)和功能

VNN3基因位于人類6號染色體q23～24上，由7個外顯子組成。在對人類VNN3基因cDNA序列進行分析發(fā)現(xiàn)，由于VNN3的核苷酸序列中的第681處缺少一個核苷酸A，導(dǎo)致移碼突變，這種突變會在核苷酸822～824處引入終止密碼子，該密碼子編碼具有274個氨基酸(aa)的截短蛋白質(zhì)，由此說明VNN3可能并不編碼先前報道的完整的VNN3蛋白[4]。另外，在人類中性粒細(xì)胞中表達(dá)的VNN3 mRNA序列中存在至少9個不同長度的VNN3剪接變異體，而且沒有一個剪接變異體成功將開放式閱讀框延伸到外顯子7，進而導(dǎo)致VNN3基因可能編碼一種短肽(pantetheinase-associated gene expressed in leukocytes，PAGEL/VNN3)或者一種分泌蛋白，而不是完整的VNN3蛋白，且與泛酰巰基乙胺酶具有不同功能[3]。研究發(fā)現(xiàn)，VNN3基因產(chǎn)物如果是VNN蛋白家族的成員，應(yīng)該具有泛酰巰基乙胺酶活性。然而，目前的研究表明抗氧化劑褪黑素(Melatonin，MLT)并不能下調(diào)VNN3基因，而能下調(diào)另一個已經(jīng)明確參與抗氧化的超氧化物歧化酶2基因(superoxide dismutase 2，SOD2)[5]，其中機制暫不明確。目前在多種哺乳動物組織中均能檢測出有活性的VNN3，而在人組織中，VNN3基因在肝臟和血液中的表達(dá)水平較高，在銀屑病表皮、腎臟、胃腸道和呼吸道等組織中也均有表達(dá)[1]。

2 VNN3與腫瘤性疾病的關(guān)系

VNN3基因在人體多種組織中表達(dá)，參與多種細(xì)胞功能，如增殖、凋亡、自噬、基因表達(dá)等，從而參與腫瘤性疾病的形成過程。

2.1 VNN3與腎透明細(xì)胞癌的關(guān)系腎透明細(xì)胞癌(clear cell renal cell carcinoma，ccRCC)是最常見和最具侵襲性的腎癌亞型[6]。有研究發(fā)現(xiàn)，VNN3基因可作為預(yù)測ccRCC預(yù)后的一種新的生物學(xué)標(biāo)志物[7]。該研究通過收集來自癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas，TCGA)和國際癌癥基因組聯(lián)盟(International Cancer Genome Consortium，ICGC)隊列的共537例ccRCC患者信息，進行卡普蘭-邁耶曲線(Kaplan-Meier curves)分析評估，發(fā)現(xiàn)VNN3基因的高表達(dá)與腎透明細(xì)胞癌不良預(yù)后相關(guān)聯(lián)。提示了VNN3基因可作為一種新的生物學(xué)標(biāo)志物用于確定ccRCC患者的預(yù)后。然而，VNN3基因如何參與ccRCC發(fā)生、發(fā)展，以及VNN3的血漿水平是否與ccRCC相關(guān)，仍需要進一步的研究來闡明。

2.2 VNN3與肝癌的關(guān)系肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是全球癌癥相關(guān)死亡的第二大原因，丙型肝炎病毒(hepatitis C virus，HCV)和/或乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)的慢性感染是HCC發(fā)展的主要危險因素[8]。表皮生長因子受體(Epidermal growth factor receptor，EGFR)在肝細(xì)胞中高度表達(dá)，在肝硬化和HCC組織中過度表達(dá)，其中EGFR的激活與HCC預(yù)后不良相關(guān)[9]。有進一步研究表明，EGFR的激活對丙型肝炎病毒進入肝細(xì)胞過程至關(guān)重要[10]。最新研究發(fā)現(xiàn)，VNN3基因在丙型肝炎病毒感染肝癌細(xì)胞中的表達(dá)以劑量依賴方式隨著病毒滴度的增加而增加，并且這種趨勢在VX-950(一種阻斷丙型肝炎病毒NS3/4A蛋白酶的丙型肝炎病毒復(fù)制抑制劑)的存在下被消除，提示其可能編碼其中具有致癌、促炎、促纖維化和或促血管生成活性的蛋白質(zhì)。另外，通過不同濃度的EGFR、EREG或AREG刺激Huh7.5.1肝癌細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，VNN3基因的表達(dá)以劑量依賴方式隨著刺激因子濃度增加而增加。由此可見，VNN3基因在丙型肝炎病毒刺激與EGFR作用下的表達(dá)模型表現(xiàn)出一致性。因此認(rèn)為，在病毒進入過程中，丙型肝炎病毒誘導(dǎo)的EGFR-ERK信號刺激許多與丙型肝炎病毒相關(guān)的肝臟發(fā)病機制相關(guān)的蛋白質(zhì)的分泌，而VNN3基因在其中表達(dá)增高，提示VNN3基因很可能編碼其中的分泌蛋白[11]。

2.3 VNN3基因與腫瘤性細(xì)胞增殖的關(guān)系細(xì)胞增殖是生物重要的生命特征。研究表明，各種疾病都會出現(xiàn)異常的細(xì)胞增殖。KLF15和NOTCH1是調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞增殖的重要基因[12-13]。據(jù)報道，VNN3基因可通過調(diào)節(jié)KLF15和NOTCH1影響1,4-苯醌(1,4-BQ)誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖從而參與苯毒性，表明其可能作為苯毒性的潛在生物學(xué)標(biāo)志物[14]。有研究發(fā)現(xiàn)，VNN3基因可通過調(diào)節(jié)beclin1和Bcl-2的磷酸化調(diào)節(jié)1，4-苯醌誘導(dǎo)的自噬和凋亡，提示VNN3基因可能是苯誘導(dǎo)的血液毒性的一種新的早期敏感生物標(biāo)志物[15]。

3 VNN3基因與非腫瘤性疾病的關(guān)系

VNN3基因的過表達(dá)也參與了許多非腫瘤性疾病的發(fā)生、發(fā)展。

3.1 VNN3基因與炎癥性皮膚病的關(guān)系皮膚作為人體最大的器官，被覆于整個體表，臨床上炎癥性皮膚病(如：特應(yīng)性皮炎、銀屑病、接觸性皮炎等)存在慢性、多復(fù)發(fā)、劇烈瘙癢等特點[16]。有研究發(fā)現(xiàn)，VNN1基因和VNN3基因在Th1細(xì)胞因子集落(IFN-g、TNF-a和IL-1)和IL-17刺激下表達(dá)顯著上調(diào)，推測VNN1基因和VNN3基因的過度表達(dá)能引起半胱胺水平升高，從而抑制半胱氨酸蛋白水解酶3(cysteine proteolytic enzyme 3，Caspase-3)和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(transglutaminase，TGase)活性，導(dǎo)致銀屑病的發(fā)生[17]。此外，VNN3基因還可參與Th17/Th1因子誘導(dǎo)的炎癥性皮膚病[18]。但是，目前還沒有關(guān)于VNN1基因和VNN3基因的高表達(dá)是否會導(dǎo)致銀屑病表皮中代謝物(如：半胱胺、泛酸)水平增加的研究，關(guān)于VNN3在正常皮膚和銀屑病皮膚中的作用，顯然是一個有待進一步研究的領(lǐng)域。

3.2 VNN3基因與心血管疾病的關(guān)系心血管疾病是中國病患的主要死因之一，早期診斷、早期評估和早期治療能明顯提升患者的生存率[19]。據(jù)報道，VNN3基因在急性冠脈綜合征患者外周血中表達(dá)顯著升高，且其敏感性和特異性明顯高于心肌肌鈣蛋白T，提示其可能作為預(yù)測心肌梗死的新的生物學(xué)標(biāo)志物。此外，中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞的比率(neutrophil-to-lymphocyte ratio，NLR)被認(rèn)為是預(yù)測許多心血管疾病預(yù)后的指標(biāo)[20]。有研究發(fā)現(xiàn)VNN3的高表達(dá)與慢性心力衰竭患者的NLR升高呈正相關(guān)，提示其可能是預(yù)測慢性心力衰竭患者預(yù)后的新的生物學(xué)標(biāo)志物[21]。因此，VNN3基因可能在急性冠脈綜合征、慢性心力衰竭疾病的診斷和預(yù)后評估方面有著重要的作用，同時為此類疾病的診治開辟新的方向。

3.3 VNN3基因與其他疾病的關(guān)系胃腸道急性移植物抗宿主病(acute graft-versus-host-disease，aGVHD)是異基因造血干細(xì)胞移植(hematopoietic stem cell transplantation，HSCT)后的致命并發(fā)癥[22]。到目前為止，仍未發(fā)現(xiàn)能對aGVHD進行診斷的血漿生物學(xué)標(biāo)志物。有研究發(fā)現(xiàn)，在腸道aGVHD小鼠模型的血漿和腸上皮組織中發(fā)現(xiàn)VNN3基因的表達(dá)均顯著上調(diào)，而在環(huán)孢素治療后血漿中VNN3基因的表達(dá)下調(diào)，表明血漿VNN3基因不僅可以作為aGVHD診斷的生物學(xué)標(biāo)志物，而且可以作為治療效果的評價指標(biāo)[23]。

瘧疾對全球健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，估計每年有3～5億病例，死亡人數(shù)超過100萬。在非洲流行地區(qū)，瘧疾占兒童死亡率的25%[24]。有研究表明，VNN3基因缺陷的小鼠表現(xiàn)出對血液階段瘧疾的易感性增加(寄生蟲血癥增加，存活率降低)，用泛酰巰基乙胺酶的反應(yīng)產(chǎn)物半胱胺來補充VNN3基因缺陷小鼠后，部分突變體小鼠的瘧疾易感性被糾正。因此，補充半胱胺可能是提高青蒿素和青蒿素類復(fù)方療法的療效的一種新方法[25]。

系膜增生性腎炎是一種全球常見的腎臟疾病，嚴(yán)重危害人類的健康[26]。有研究表明，在VNN3基因在小鼠的抗Thy1腎炎動物模型中，VNN3基因的血清蛋白質(zhì)水平在系膜增殖誘導(dǎo)腎損傷期出現(xiàn)明顯下降，提示其可能是系膜增殖誘導(dǎo)腎損傷的候選生物學(xué)標(biāo)志物，為未來的系膜增生性腎炎評估模型提供了基礎(chǔ)[27]。

雖然小鼠的VNN3基因和人的VNN3基因在染色體區(qū)域的聚集具有保守的同源性，但是目前尚無證據(jù)支持小鼠的VNN3基因與人的VNN3基因具有同樣的生物活性。

4 小結(jié)

長期以來，各種腫瘤性疾病和非腫瘤性疾病的發(fā)生機制一直在被人類深入研究，但是其中機制仍極其復(fù)雜，仍有不少疾病的病因和有效的治療方法尚未得到明確的肯定。VNN3基因作為一種新的生物學(xué)標(biāo)志物，其參與細(xì)胞的增殖、凋亡、自噬等過程，且在多種疾病中具有相對特異性的表達(dá)，對于分子水平診斷、預(yù)測疾病的嚴(yán)重程度及預(yù)后具有一定的價值。然而，VNN3的研究仍處于起步階段，國內(nèi)外研究報道極少，且目前對VNN3的研究并不夠完善，仍需大量研究VNN3在疾病發(fā)生發(fā)展中的作用，以及VNN3的結(jié)構(gòu)域、表達(dá)模式、生物學(xué)活性及具體功能等。