具有抑制作用的受体和细胞内的信号转导成分
作者：卢建
单位：第二军医大学病理生理教研室 上海 200433
关键词：
中国病理生理杂志0010245
细胞对受体和细胞内信号转导蛋白的功能有着严格和精确的调控，其目的是维持细胞的稳态，防止细胞接收某种过强的信号刺激导致细胞功能和代谢紊乱。
一、受体水平的抑制和拮抗
近年来的研究表明，一种受体可有不同的存在形式，如亚型或同种型(isoform)，其中的一些具有拮抗配体或抑制配体功能的作用，它们的存在可控制信号的强度，使调节更加精细和准确。
(一)具有抑制作用的膜受体
, 百拇医药
1.可溶性受体 膜受体中一部分以溶解或循环形式存在于血清和其他体液中，被称为可溶性膜受体。已发现绝大多数的细胞因子受体，如TNF-α受体、IL-1受体等以及部分粘附分子都有可溶性形式。可溶性受体能与膜受体竞争结合配体，从而阻断配体通过膜受体介导的信号转导，起相应配体拮抗剂的作用。如在炎症、自身免疫病、移植排斥反应等病理情况下，体液中可溶性细胞因子受体的含量可明显增高，它们通过与膜受体竞争结合细胞因子，阻断增高的细胞因子的活性，对炎症或免疫反应起调节作用。
2.诱饵受体 某些膜受体虽然能定位在膜上，但缺乏胞内区中具有信号转导作用的区段，故只能结合配体而无信号转导作用，这种受体称为诱饵受体(decoy receptor)。如IL-1受体分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅱ型受体就是缺乏胞内区的诱饵受体。它们主要分布于髓系白细胞和B淋巴细胞的表面，其作用是钝化IL-1的生物学功能，保护组织免受过度的损害。该型受体经适当刺激后，可以脱落成可溶性的受体，后者起拦截IL-1，阻断其与Ⅰ型受体结合的作用。此外，在介导细胞凋亡的死亡受体家族中也发现了起抑制凋亡的诱饵受体。
, 百拇医药
3.抑制性细胞表面受体 多亚基免疫识别受体，包括淋巴细胞抗原受体TCR、BCR以及某些FcR等的胞内亚单位中具有一个或多个被称为免疫受体酪氨酸依赖的活化型基序(ITAM)，受体与配体结合通过胞内非受体型酪氨酸蛋白激酶(PTK)使该基序磷酸化，磷酸化的该基序能与多种细胞内的信号转导蛋白，如含有SH2区的接头蛋白Shc和Grb-2\,PI-3K\,GAP等结合，导致信号的转导。近年来，又发现了一类与上述受体作用相反的，通过酪氨酸磷酸酶介导作用的抑制性细胞表面受体。这类受体的胞内区含有一个免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIMs)。已发现的该家族的成员包括CD22、成对的Ig样受体(PIR)、杀伤细胞抑制性受体(KIR)、细胞毒T细胞的抗原-4(CTLA-4)以及在各种组织细胞表面广泛存在的受体型信号调节蛋白(SIRP)。
含ITAM的抑制型受体只有在与含有ITAM的受体交联后才能发挥作用。当ITIM中的酪氨酸被一个含有ITAM的PTK磷酸化后，磷酸化的ITIM与含SH2区结构域的酪氨酸磷酸酶SHP-1、SHP-2等结合并激活它们，从而抑制具有ITAM基序的受体介导的信号转导。如作为酪氨酸磷酸酶的SHP-I能与KIR磷酸化的ITIM结合，使NK细胞溶细胞活性必需的信号分子脱磷酸，从而介导了抑制信号的转导。SHP-2亦可通过其SH2域与CTLA-4的ITIM样功能域结合，阻滞T细胞抗原受体的信号途径。实验已证明当用胰岛素、表皮细胞生长因子(EGF)和PDGF刺激细胞后，可观察到SIRP与SHP-1和SHP-2结合，以及抑制这些生长因子受体对MAPK的激活和抑制细胞增殖。最近我校已有工作表明肝癌组织中该受体的表达量比正常肝组织明显降低。
, http://www.100md.com
(二)具有抑制作用的核受体 核受体是一类配体依赖性的转录调节因子，与配体结合后，能激活或抑制基因的转录。研究表明，某些核受体的同种型有受体同源性拮抗剂的作用。如甲状腺素受体(TR)分为TRα和β两型，分别由位于不同染色体的TRα和TRβ基因编码。两基因各生成两种同种型(isoform)。TRα的前体mRNA可因转录后加工过程中的剪接不同产生TRα1和TRα2；两受体的差别在C端，已证明TRα1 C末端的40个氨基酸为T3结合所必需，而TRα2缺乏C末端这40个氨基酸，故它不能与T3结合。但它能与其他亚型TR形成二聚体，并能抑制后者的转录激活作用(dominant negative effect)，起一种内源性TR抑制因子作用。
GR也有α和β两种同型(isoform)。二者的差别在C-端的727位氨基酸残基之后，GRα具有完整的激素结合区，具有激素结合及转录调节功能，而GRβ无完整的激素结合区，不能同激素结合，对其存在的可能生物学意义一直不清楚。考虑到GRβ分布广泛，并且能与GRα形成异二聚体，因此我们推测GRβ极有可能是通过干扰GRα的转录功能而发挥作用的。
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为证明以上假设，我们以人骨肉瘤细胞系HOS-8603为细胞模型，用RT-PCR方法证明在该细胞中有GRβmRNA的表达。并证明该种受体也受地塞米松的向下调节。在此基础上，我们将报告基因CAT与GRβ共转染HOS-8603细胞，结果表明，GRβ的过量表达能明显抑制糖皮质激素对报告基因CAT的诱导。GRβ表达量越高，抑制效果加愈明显。
我们的以往的研究结果表明，糖皮质激素能抑制HOS-8603细胞的增殖，这种作用与地塞米松可诱导该细胞p21基因的表达有关。我们将GRβ在HOS-8603细胞进行了稳定过度表达。发现稳定过度表达的GRβ也能抑制糖皮质激素对该细胞的增殖抑制作用和诱导p21表达的作用。上述实验结果进一步表明示GRβ可能是GRα的内源性抑制因子。为进一步探讨GRβ是否在激素抵抗过程中发挥了作用。我们研究了对GC治疗敏感和不敏感的肾病综合征患者外周血白细胞GR的状况。我们首先用放射配体结合法测定了白细胞GRα的数量，结果显示，激素抵抗型患者、激素敏感型患者及健康对照GR的数量无明显差异；用RT-PCR检测GR的mRNA，发现激素敏感型患者与健康对照白细胞GRα/GRβ比值无明显差异，而激素抵抗型患者GRα/GRβ比值较前两组人明显降低。提示部分肾病综合征患者出现激素抵抗可能是由于GRβ表达增多，使糖皮质激素的作用难以发挥的结果。
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二、具有抑制作用的信号转导蛋白
机体除存在受体水平的调控外，对细胞内信号转导蛋白也存在不同的层次的抑制和拮抗，可见信号调节的严密性和精确性。
1.G蛋白水平的抑制与拮抗 三聚体的G蛋白有刺激型的和抑制型的，两种作用正好相反；小G蛋白有刺激其活性和抑制其活性的蛋白，前者称为GDP解离刺激因子(GDS)，它能使小G蛋白释放GDP，结合GTP；后者即GTP酶激活蛋白(GAP)，能激活小G蛋白的GTP酶，水解与其结合的GTP，使小G蛋白转为GDP结合的非活性形式。G蛋白偶联受体与其配体结合后，激活的信号通路可激活的下游的G蛋白偶联受体激酶(GRK)，该酶可使受体磷酸化，后者与一种抑制蛋白(arrestin)结合，导致受体的脱敏。
2.蛋白激酶和磷酸酶 对于磷酸化反应来说，蛋白激酶和磷酸酶本来就是作用相反的，在多数情况下作用相互拮抗。已在促红细胞生成素受体(EPOR)的胞质尾区发现一个负调节功能域。研究证明酪氨酸磷酸酶SHP-1能结合在负调节功能域的第429位的磷酸化酪酸残基(pY429)上。结合后可能通过使JAK2脱磷酸化而终止EpoR信号传递。已报道EpoR的负调节功能域的缺失突变可使人的红系祖细胞在体外表现出对Epo的高度敏感，并可发生良性的红细胞增多症。由于SHP-1也可与IL-3 Rβ链和c-Kit相互作用，因此它也可能参与其他细胞因子受体的负调节。
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3.对JAK-STAT通路有抑制作用的蛋白，如能结合JAK1、JAK2和JAK3并抑制它们的磷酸化的JAK结合蛋白(JAB)、STAT3诱导的STAT3活性抑制剂1(SSI-1)以及细胞因子信号转导1抑制剂(SOCS-1)等。后者能特异性地抑制gp130和STAT3的磷酸化，并能抑制细胞因子的促增殖效应。
4.其他 Smad家族是介导TGFβ受体超家族信号转导的重要成分，它们能将TGFβ家族的信号从受体直接转给核内的靶基因。最近发现Smad家族中的Smad 6和7与激活的Ⅰ型TGFβ受体(TβR-1)结合后，能阻止其他Smad与受体结合及其后的信号转导，起Smad拮抗剂的作用。细胞凋亡蛋白的抑制物(cellular inhibitor of apoptosis protein, cIAP)是杆状病毒的凋亡蛋白抑制物家族的同源性蛋白，在淋巴组织中表达很高，cIAP能通过与TRAF家族蛋白的N端结合，抑制TNF受体家族诱导细胞凋亡的信号转导通路。
三、信号转导的负反馈
, 百拇医药
信号被细胞接收并在细胞内转导的过程中，一些激活的下游信号分子能降低上游信号分子的激活状态和信号转导能力，这被称为负反馈作用。如PLC激活后能产生双信使分子IP3和DAG，后者能激活PKC。PKC对该信号系统具有负反馈作用，已证明PKC能磷酸化导致它们激活的上游的某些生长因子受体或G蛋白偶联受体，致使受体的亲和力降低。PKC还能磷酸化PLCβ和PLCγ，从而阻止它们的激活。
四、信号转导通路间的拮抗作用
在细胞信号转导系统中，不同信号通路间的相互拮抗的例子也比比皆是。例如损伤和应激常可同时启动细胞保护和凋亡的信号转导，这两种作用相互拮抗的信号通路的强度对比与细胞的最终命运有关。, http://www.100md.com
单位：第二军医大学病理生理教研室 上海 200433
关键词：
中国病理生理杂志0010245
细胞对受体和细胞内信号转导蛋白的功能有着严格和精确的调控，其目的是维持细胞的稳态，防止细胞接收某种过强的信号刺激导致细胞功能和代谢紊乱。
一、受体水平的抑制和拮抗
近年来的研究表明，一种受体可有不同的存在形式，如亚型或同种型(isoform)，其中的一些具有拮抗配体或抑制配体功能的作用，它们的存在可控制信号的强度，使调节更加精细和准确。
(一)具有抑制作用的膜受体
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1.可溶性受体 膜受体中一部分以溶解或循环形式存在于血清和其他体液中，被称为可溶性膜受体。已发现绝大多数的细胞因子受体，如TNF-α受体、IL-1受体等以及部分粘附分子都有可溶性形式。可溶性受体能与膜受体竞争结合配体，从而阻断配体通过膜受体介导的信号转导，起相应配体拮抗剂的作用。如在炎症、自身免疫病、移植排斥反应等病理情况下，体液中可溶性细胞因子受体的含量可明显增高，它们通过与膜受体竞争结合细胞因子，阻断增高的细胞因子的活性，对炎症或免疫反应起调节作用。
2.诱饵受体 某些膜受体虽然能定位在膜上，但缺乏胞内区中具有信号转导作用的区段，故只能结合配体而无信号转导作用，这种受体称为诱饵受体(decoy receptor)。如IL-1受体分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅱ型受体就是缺乏胞内区的诱饵受体。它们主要分布于髓系白细胞和B淋巴细胞的表面，其作用是钝化IL-1的生物学功能，保护组织免受过度的损害。该型受体经适当刺激后，可以脱落成可溶性的受体，后者起拦截IL-1，阻断其与Ⅰ型受体结合的作用。此外，在介导细胞凋亡的死亡受体家族中也发现了起抑制凋亡的诱饵受体。
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3.抑制性细胞表面受体 多亚基免疫识别受体，包括淋巴细胞抗原受体TCR、BCR以及某些FcR等的胞内亚单位中具有一个或多个被称为免疫受体酪氨酸依赖的活化型基序(ITAM)，受体与配体结合通过胞内非受体型酪氨酸蛋白激酶(PTK)使该基序磷酸化，磷酸化的该基序能与多种细胞内的信号转导蛋白，如含有SH2区的接头蛋白Shc和Grb-2\,PI-3K\,GAP等结合，导致信号的转导。近年来，又发现了一类与上述受体作用相反的，通过酪氨酸磷酸酶介导作用的抑制性细胞表面受体。这类受体的胞内区含有一个免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIMs)。已发现的该家族的成员包括CD22、成对的Ig样受体(PIR)、杀伤细胞抑制性受体(KIR)、细胞毒T细胞的抗原-4(CTLA-4)以及在各种组织细胞表面广泛存在的受体型信号调节蛋白(SIRP)。
含ITAM的抑制型受体只有在与含有ITAM的受体交联后才能发挥作用。当ITIM中的酪氨酸被一个含有ITAM的PTK磷酸化后，磷酸化的ITIM与含SH2区结构域的酪氨酸磷酸酶SHP-1、SHP-2等结合并激活它们，从而抑制具有ITAM基序的受体介导的信号转导。如作为酪氨酸磷酸酶的SHP-I能与KIR磷酸化的ITIM结合，使NK细胞溶细胞活性必需的信号分子脱磷酸，从而介导了抑制信号的转导。SHP-2亦可通过其SH2域与CTLA-4的ITIM样功能域结合，阻滞T细胞抗原受体的信号途径。实验已证明当用胰岛素、表皮细胞生长因子(EGF)和PDGF刺激细胞后，可观察到SIRP与SHP-1和SHP-2结合，以及抑制这些生长因子受体对MAPK的激活和抑制细胞增殖。最近我校已有工作表明肝癌组织中该受体的表达量比正常肝组织明显降低。
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(二)具有抑制作用的核受体 核受体是一类配体依赖性的转录调节因子，与配体结合后，能激活或抑制基因的转录。研究表明，某些核受体的同种型有受体同源性拮抗剂的作用。如甲状腺素受体(TR)分为TRα和β两型，分别由位于不同染色体的TRα和TRβ基因编码。两基因各生成两种同种型(isoform)。TRα的前体mRNA可因转录后加工过程中的剪接不同产生TRα1和TRα2；两受体的差别在C端，已证明TRα1 C末端的40个氨基酸为T3结合所必需，而TRα2缺乏C末端这40个氨基酸，故它不能与T3结合。但它能与其他亚型TR形成二聚体，并能抑制后者的转录激活作用(dominant negative effect)，起一种内源性TR抑制因子作用。
GR也有α和β两种同型(isoform)。二者的差别在C-端的727位氨基酸残基之后，GRα具有完整的激素结合区，具有激素结合及转录调节功能，而GRβ无完整的激素结合区，不能同激素结合，对其存在的可能生物学意义一直不清楚。考虑到GRβ分布广泛，并且能与GRα形成异二聚体，因此我们推测GRβ极有可能是通过干扰GRα的转录功能而发挥作用的。
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为证明以上假设，我们以人骨肉瘤细胞系HOS-8603为细胞模型，用RT-PCR方法证明在该细胞中有GRβmRNA的表达。并证明该种受体也受地塞米松的向下调节。在此基础上，我们将报告基因CAT与GRβ共转染HOS-8603细胞，结果表明，GRβ的过量表达能明显抑制糖皮质激素对报告基因CAT的诱导。GRβ表达量越高，抑制效果加愈明显。
我们的以往的研究结果表明，糖皮质激素能抑制HOS-8603细胞的增殖，这种作用与地塞米松可诱导该细胞p21基因的表达有关。我们将GRβ在HOS-8603细胞进行了稳定过度表达。发现稳定过度表达的GRβ也能抑制糖皮质激素对该细胞的增殖抑制作用和诱导p21表达的作用。上述实验结果进一步表明示GRβ可能是GRα的内源性抑制因子。为进一步探讨GRβ是否在激素抵抗过程中发挥了作用。我们研究了对GC治疗敏感和不敏感的肾病综合征患者外周血白细胞GR的状况。我们首先用放射配体结合法测定了白细胞GRα的数量，结果显示，激素抵抗型患者、激素敏感型患者及健康对照GR的数量无明显差异；用RT-PCR检测GR的mRNA，发现激素敏感型患者与健康对照白细胞GRα/GRβ比值无明显差异，而激素抵抗型患者GRα/GRβ比值较前两组人明显降低。提示部分肾病综合征患者出现激素抵抗可能是由于GRβ表达增多，使糖皮质激素的作用难以发挥的结果。
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二、具有抑制作用的信号转导蛋白
机体除存在受体水平的调控外，对细胞内信号转导蛋白也存在不同的层次的抑制和拮抗，可见信号调节的严密性和精确性。
1.G蛋白水平的抑制与拮抗 三聚体的G蛋白有刺激型的和抑制型的，两种作用正好相反；小G蛋白有刺激其活性和抑制其活性的蛋白，前者称为GDP解离刺激因子(GDS)，它能使小G蛋白释放GDP，结合GTP；后者即GTP酶激活蛋白(GAP)，能激活小G蛋白的GTP酶，水解与其结合的GTP，使小G蛋白转为GDP结合的非活性形式。G蛋白偶联受体与其配体结合后，激活的信号通路可激活的下游的G蛋白偶联受体激酶(GRK)，该酶可使受体磷酸化，后者与一种抑制蛋白(arrestin)结合，导致受体的脱敏。
2.蛋白激酶和磷酸酶 对于磷酸化反应来说，蛋白激酶和磷酸酶本来就是作用相反的，在多数情况下作用相互拮抗。已在促红细胞生成素受体(EPOR)的胞质尾区发现一个负调节功能域。研究证明酪氨酸磷酸酶SHP-1能结合在负调节功能域的第429位的磷酸化酪酸残基(pY429)上。结合后可能通过使JAK2脱磷酸化而终止EpoR信号传递。已报道EpoR的负调节功能域的缺失突变可使人的红系祖细胞在体外表现出对Epo的高度敏感，并可发生良性的红细胞增多症。由于SHP-1也可与IL-3 Rβ链和c-Kit相互作用，因此它也可能参与其他细胞因子受体的负调节。
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3.对JAK-STAT通路有抑制作用的蛋白，如能结合JAK1、JAK2和JAK3并抑制它们的磷酸化的JAK结合蛋白(JAB)、STAT3诱导的STAT3活性抑制剂1(SSI-1)以及细胞因子信号转导1抑制剂(SOCS-1)等。后者能特异性地抑制gp130和STAT3的磷酸化，并能抑制细胞因子的促增殖效应。
4.其他 Smad家族是介导TGFβ受体超家族信号转导的重要成分，它们能将TGFβ家族的信号从受体直接转给核内的靶基因。最近发现Smad家族中的Smad 6和7与激活的Ⅰ型TGFβ受体(TβR-1)结合后，能阻止其他Smad与受体结合及其后的信号转导，起Smad拮抗剂的作用。细胞凋亡蛋白的抑制物(cellular inhibitor of apoptosis protein, cIAP)是杆状病毒的凋亡蛋白抑制物家族的同源性蛋白，在淋巴组织中表达很高，cIAP能通过与TRAF家族蛋白的N端结合，抑制TNF受体家族诱导细胞凋亡的信号转导通路。
三、信号转导的负反馈
, 百拇医药
信号被细胞接收并在细胞内转导的过程中，一些激活的下游信号分子能降低上游信号分子的激活状态和信号转导能力，这被称为负反馈作用。如PLC激活后能产生双信使分子IP3和DAG，后者能激活PKC。PKC对该信号系统具有负反馈作用，已证明PKC能磷酸化导致它们激活的上游的某些生长因子受体或G蛋白偶联受体，致使受体的亲和力降低。PKC还能磷酸化PLCβ和PLCγ，从而阻止它们的激活。
四、信号转导通路间的拮抗作用
在细胞信号转导系统中，不同信号通路间的相互拮抗的例子也比比皆是。例如损伤和应激常可同时启动细胞保护和凋亡的信号转导，这两种作用相互拮抗的信号通路的强度对比与细胞的最终命运有关。, http://www.100md.com