HSP22基因研究

摘要：HSPB8（HSP22）這個基因是熱休克蛋白家族成員（sHSP's），其突變與遺傳性周圍神經病有關。到目前為止， HSPB8的4個突變被證明引起2a型遠端遺傳性運動神經病（dHMN 2a；OMIM 158590）或者2L型腓骨肌萎縮癥（CMT2L；OMIM #608673），這篇綜述探討了最近關于HSPB8（HSP22）的研究進展。

關鍵詞：HSPB8（HSP22）；dHMN2a；CMT2L

1概述

熱休克蛋白（Heat shock proteins HSPs）， 又稱熱激蛋白，是一類功能性相關蛋白質，當細胞受到升高溫度或其他脅迫時它們的表達就會增長。這種表達的增長是受到轉錄調控的。熱休克蛋白戲劇性地上調控是熱休克反應的關鍵部分并且主要由熱休克因子引導。在從細菌到人類的幾乎所有生物中都發現了熱休克蛋白。熱休克蛋白的命名是依據他們的分子質量。例如，HSP60、HSP70與HSP90（被研究最多的熱休克蛋白）指的是熱休克蛋白家族的尺寸分別大約60、70與90 kDa。小到8 kDa的蛋白泛素，這種蛋白用于標記即將分解的蛋白質，也表現出熱休克蛋白的性質[1]。

HSP22（HSPB8）蛋白是小分子熱休克蛋白（Small heat shock proteins，sHSPs）超家族的主要成員之一，其分布十分廣泛，它位于第12號染色體，由3個外顯子組成，跨越約16kb，HSP22蛋白含有196個氨基酸， 等電點pH 4.3，分子量21.6KD，與其它小分子熱休克蛋白相似，它也由3部分組成：a-晶體蛋白區 86～176 aa、N端 1～85 aa、和C端177～196 aa[2-3]，HSP22在廣泛分布于體內多種組織中，但在骨骼肌、脊髓、感覺及運動神經元、心肌、腦組織、平滑肌中高度表達，在腎臟、前列腺及肺及表達較少，在睪丸、卵巢、肝臟、脾臟及胰腺中卻幾乎檢測不到[4]，其參與調節機體的多種生理生化過程，并具有\"分子伴侶\"的功能，可以在一定程度上阻止應激所誘導的變性蛋白異常聚集，并且促進異常聚集的蛋白在適當的條件下還原為自然狀態[5-6]。突變的HSPB8的分子伴侶活性明顯下降，且促進細胞內聚合體的形成，而蛋白的異常折疊，聚集形成的細胞內和細胞間的聚合體是神經變性疾病的共同病理特征。

2 HSP22基因的功能

2.1 HSP22基因的分子伴侶活性 HSP22具有分子伴侶的作用，無論在體內[2]還是體外，能夠通過與不同的蛋白結合，阻止變性所致或錯誤折疊的蛋白聚集，但這些聚合體通過什么機制從而導致細胞凋亡仍不清楚，目前認為HSP22的主要作用可能是分子伴侶的作用，這是它其他功能的基礎，研究發現，野生型的HSP22可以抑制硫氰酸生成酶、酒精脫氫酶、檸檬酸合成酶和胰島素的聚集，并能阻斷體內多谷氨酞胺蛋白質的聚集并促進多谷氨酞胺蛋白質的降解。

抗凋亡蛋白Bag3（Bd-2-associated athanogene）擁有Bag區域，是共分子伴侶家族蛋白之一，Bag3可與HSP22結合形成分子伴侶復合物，其中HSP22負責識別出錯誤折疊的蛋白，而擁有脯氨酸結構域的Bag3則通過此結構域吸引并激活巨噬細胞，并進一步依靠巨細胞自噬現象，從而促進錯誤折疊的蛋白降解。

2.2 HSP22基因的抗凋亡與促凋亡的雙向作用 研究發現，在前列腺癌細胞和黑色素瘤細胞中，HSP22的表達明顯減少，而在正常的前列腺細胞和黑色素細胞中表達量卻正常。最近的一項研究表面，HSP22可以通過激活轉化生長因子β激活激酶，從而誘導了黑色素瘤細胞的凋亡。但HSP22在大多數雌激素受體陽性的乳腺癌細胞和胃癌細胞中的含量明顯增加，起到了一個抗凋亡的作用，繼而導致腫瘤增殖。所以HSP22蛋白究竟起促凋亡作用還是抗凋亡作用，最終取決于不同組織來源的腫瘤細胞，過度表達的HSP22可以阻斷Sam68介導的rev response element （RRE）或Constitutive transport element（CTE）依賴的激活途徑。因此，HSP22通過與Sam68結合，在基因表達的轉錄后過程中起作用，從而調節細胞的凋亡。

3 HSP22基因與遺傳性周圍神經病的相關性研究

近年來的研究發現，HSP22發生的A421G， G423C點突變可以導致dHMN 2a的發生， 而G423T點突變可以導致CMT2L的發生。有一項實驗發現，在兩個不相關的家系的114個CMT先證者中，發現了同一位置的突變 C582T。結構分析發現G423T位于HSP22中的α晶體蛋白區的β7折疊鏈的起始部分，此位點在小熱休克蛋白家族中一般為精氨酸或賴氨酸。αB晶體蛋白或αA晶體蛋白在這個位點的突變分別導致了結蛋白相關性疾病或白內障的發生。

A421G， G423C和G423T這三個位點的突變增加了細胞內的蛋白聚合體形成的可能，突變的HSP22可與野生型、自身及其它的小分子熱休克蛋白發生相互作用，推測出這些異常的相互作用可能與其誘導形成聚合體有關。

A421G突變導致了至少一個胰蛋白酶作用位點的缺失，通過對突變HSP22的結構分析可以發現A421G突變導致蛋白的二級結構中的無規則結構增加和折疊鏈減少，并且，突變可能通過影響蛋白的三級和二級結構，影響了蛋白質的穩定性，使突變的蛋白易于水解。

Joy Irobi等通過細胞培養發現，在遠端遺傳性運動神經病患者的皮膚成纖維細胞中，突變的HSP22可引起蛋白聚集及線粒體膜電位的降低。LiSJ等發現，在致死性熱休克療法中HSPB8起著重要的保護細胞的作用，而K141N突變可以破壞這種保護作用。

4討論

2004年唐北沙教授等將一個來自中國湖南和湖北的常染色體顯性遺傳的CMT2型大家系定位在12q24.2～12q24.3的6.8 cm區域，命名為CMT2L型（OMIM號608673），并于2005年在該定位區間發現了小分子熱休克蛋白22基因（Small heat shock protein 22， HSP22，又稱HSPB8）的423G→T錯義突變，導致氨基酸K141N的替換。該突變與疾病表型共分離，家系外200名正常人未檢測到此突變，證實了HSP22為CMT2L型的致病基因。我們研究的下一步是完善該CMT2L大家系所有后代的基因診斷，并建立CMT隨訪制度，對CMT2L家系患者隨訪，了解病程和疾病發展規律，同時在隨訪過程中發現新患者，對該CMT2L大家系后代進行遺傳咨詢和生育指導。

參考文獻：

[1]Morimoto， R.I.， Regulation of the heat shock transcriptional response： cross talk between a family of heat shock factors， molecular chaperones， and negative regulators. Genes Dev， 1998. 12（24）： p. 3788-96.

[2]Carra， S.， et al.， HspB8， a small heat shock protein mutated in human neuromuscular disorders， has in vivo chaperone activity in cultured cells. Hum Mol Genet， 2005. 14（12）： p. 1659-69.

[3]Shemetov， A.A.， A.S. Seit-Nebi and N.B. Gusev， Structure， properties， and functions of the human small heat-shock protein HSP22 （HspB8， H11， E2IG1）： a critical review. J Neurosci Res， 2008. 86（2）： p. 264-9.

[4]Kappe， G.， et al.， Characterization of two novel human small heat shock proteins： protein kinase-related HspB8 and testis-specific HspB9. Biochim Biophys Acta.2001，1520（1）： 1-6.

[5]Sun，Y. and T.H. MacRae， The small heat shock proteins and their role in human disease. FEBS J，2005. 272（11）：2613-2627.

[6]沈翔，趙永波.遺傳性運動感覺性周圍神經病的研究進展[J].臨床神經電生理學雜志，2007，（2）.

[7]胡蓉，康麗，陳自然.siRNA抗肝癌國內研究進展[N].內江師范學院學報，2010.

[8]汝海龍，陳敏明.抗腫瘤中藥誘導細胞凋亡研究進展[D].黑龍江醫學，2002.

[9]章城亮，樂奕，王嘉磊，等.維生素E琥珀酸酯的抗腫瘤作用研究進展[J].中國食品添加劑，2007.

[10]黃素貞，朱仰撐，路曉欽，腫瘤多藥耐藥的中藥逆轉劑研究進展[J].中國中醫藥科技 2003.

[11]徐韜，許瑞安.中藥及其有效成分抗腫瘤作用機制研究進展[J].華僑大學學報（自然科學版） 2009/04

[12]楊秋萍.神經內科患者護理安全隱患分析及對策探討[J].中國醫藥指南，2012.

[13]尚芙蓉，蔡和倫.神經內科住院患者醫院感染危險因素分析[J].湖北醫藥學院學報，2011.

編輯/肖慧