Tafazzin基因在 Barth綜合征及腫瘤中的研究進展

趙成偉，王大維，王 浩

Tafazzin基因在 Barth綜合征及腫瘤中的研究進展

趙成偉，王大維，王 浩

Tafazzin蛋白屬于酰基轉移酶，在機體細胞中廣泛存在，在正常心肌細胞中負責調節磷脂酰基轉移，參與心磷脂重建，并可調控骨細胞、脂肪細胞及肌細胞的分化。研究發現，Tafazzin基因突變與多種疾病如 Barth綜合征、直腸癌等發生、發展有關；現就Tafazzin基因的結構、功能及臨床方面的研究作一綜述。

腫瘤；Barth綜合征；Tafazzin；文獻綜述

酰基轉移酶是一類催化脂肪酸在酰基供體及受體之間轉移的酶［1］，Tafazzin蛋白作為酰基轉移酶的一員，在體內參與多種生化過程，如催化心磷脂與磷脂酰膽堿、心磷脂與磷脂酰乙醇胺、磷脂酰膽堿與磷脂酰乙醇胺、磷脂酰膽堿與磷脂酸之間的酰基轉移，并負責重建心磷脂等［2］，其基因突變可導致 Barth綜合征等疾病，并與某些腫瘤的發生、發展有關，現就其結構、功能及臨床方面的研究作一綜述。

1 Tafazzin基因的結構

Tafazzin基因位于Xq28染色體，由意大利科學家 Bione等［3］于1996年發現并命名，由 11個外顯子和 10個內含子組成［4］。在外顯子 1、4的上游分別含有 1個啟動子，外顯子1中的 ATG序列可合成含 30個疏水殘基的疏水氮末端區域，起到膜錨定作用；外顯子4上游的 ATG序列可合成親水區域，形成外露的表面環，與其他蛋白反應［3，5－7］。在哺乳動物中 Tafazzin蛋白半衰期較短，僅為3～6 h［8］。

Tafazzin蛋白位于線粒體內外膜之間，在心肌及骨骼肌線粒體中高表達［5，9－10］。其種類多樣，在不同物種之間具有種屬特異性［5］，根據氨基末端長度不同，在果蠅中 Tafazzin蛋白可分為A、B、C三個類型；在人體中 Tafazzin蛋白可分為全長型，外顯子5缺乏型，外顯子7缺乏型，外顯子5、7同時缺乏型［11］；在鼠組織中 Tafazzin蛋白可分為外顯子 5缺乏型，外顯子5、9同時缺乏型；在鼠心臟中僅表達外顯子5缺乏 型［5］。

Debnath等［12］用同源重建法模擬 Tafazzin蛋白的晶體結構，發現 Tafazzin蛋白由3個相互平行的 β鏈構成一平面，在此平面上伸出2個氨基酸殘基（HIS69、ASP74）形成一凹槽，Tafazzin蛋白可利用此凹槽與甘油磷酰膽堿結合。

2 Tafazzin基因的功能

2．1 Tafazzin蛋白與酰基轉移Tafazzin蛋白的不同區域有著不同的催化功能，63～217區段氨基酸形成的結構域可促進磷酸鹽的酰基轉移，41～215區段氨基酸形成的結構域主要負責磷脂生物合成過程中的酰基轉移，且在酰基轉移的過程中無需輔酶 A的參與［12－13］。Abe等［14］認為，Tafazzin蛋白作為酰基轉移酶，可催化磷脂酰膽堿中的亞油酰基及棕櫚油酰基轉移到單溶性心磷脂中，并指出位于HX4D序列上的 H77對 Tafazzin蛋白發揮重要的催化作用。

2．2 Tafazzin基因與骨細胞、脂肪細胞及肌細胞的分化Tafazzin蛋白可通過 Hippo信號通路調節骨細胞、脂肪細胞及肌細胞的分化［15］。在骨細胞分化過程中，Tafazzin蛋白中的 WW結構域（38～40個氨基酸殘基結構域，包含2個色氨酸殘基）通過與 Runt相關轉錄因子 2中的PPXY（P：脯氨酸、X：任意氨基酸、Y：酪氨酸）結合促進骨組織的發生、發展及改建；在脂肪細胞分化過程中，Tafazzin蛋白可通過與過氧化物增殖子激活型受體 γ（PPARγ）中的 PPXY模塊結合從而抑制 PPARγ的活性，而 PPARγ是脂肪形成過程中的關鍵轉錄因子［15］，因此 Tafazzin蛋白在脂肪形成過程中起負調節作用；在肌細胞分化過程中，Tafazzin蛋白依靠其分子結構中的 WW結構域與成肌分化因子 1相互作用，從而激活肌酸激酶基因轉錄，誘導肌細胞終末分化［15］。

2．3 Tafazzin基因與男性生育Cadalbert等［16］發現男性X染色體如發生 Tafazzin基因突變，將引起男性不育。敲除Tafazzin基因的胚胎干細胞不具備分化成精子細胞的能力，其不能進入減數分裂的粗線期，并出現不同程度的 DNA損害；敲除 Tafazzin基因的睪丸尺寸小于對照組，這可能會干擾減數分裂的過程，影響精子的形成。

2．4 Tafazzin基因與線粒體自噬Hsu等［17］發現 Tafazzin基因在調節線粒體功能及自噬作用方面起重要作用。線粒體自噬作用是在活性氧、營養缺乏及細胞衰老等外界刺激的作用下，細胞內的線粒體發生去極化后出現損傷，損傷的線粒體被特異性的包裹進自噬體中并與溶酶體融合，從而完成損傷線粒體的降解，維持細胞內環境的穩定［18］。線粒體自噬作用缺陷可能是導致線粒體功能異常的常見病因。Tafaz-zin基因缺陷不改變自噬小泡的生物合成，但會影響線粒體自噬程序啟動從而引起線粒體自噬功能障礙，削減線粒體氧化磷酸化功能，并升高其氧化壓力［17］。

3 Tafazzin基因與 Barth綜合征

Tafazzin基因易發生突變，且突變種類多樣。人類基因突變數據庫顯示在104種 Tafazzin基因突變體中，35.6%為錯義突變、12.5%為無意義突變、18.3%為拼接異常突變、19.2%為微刪除突變、7.7%為微嵌入突變、6.7%為基因重組突變［19］。Tafazzin基因易突變可能與其所處的微環境有關，序列分析顯示：Tafazzin基因中含有大量的 ALU序列，而大量重復的ALU序列可促進基因重組的發生［20］。

Barth綜合征是一種與 X染色體相關的心肌及骨骼肌病變，主要表現為身材矮小，心肌、骨骼肌病變、嗜中性粒細胞減少癥、線粒體功能異常以及呼吸鏈功能障礙，不能耐受強運動等［21－22］。雖然 Tafazzin基因與 Barth綜合征的確切關系尚不清楚，但 Tafazzin基因突變可引起心磷脂重建障礙，從而導致呼吸鏈結構損傷，這可能是引起 Barth綜合征的重要原因［6］。正常情況下，Tafazzin蛋白可催化亞油酸與心磷脂結合，當 Tafazzin基因突變或功能異常時，將影響心磷脂重建，進而導致成熟的心磷脂減少，單溶性心磷脂升高，磷脂／單溶性心磷脂比率降低，導致Barth綜合征［6，23］。

動物實驗亦表明，Tafazzin基因與Barth綜合征有關。Khuchua等［21］通過向斑紋魚體內注射藥物，抑制Tafazzin基因的表達，引起斑紋魚心臟、骨骼肌發育異常等類似Barth綜合征的表現；而向病變的斑紋魚胚胎內注射正常的 Tafazzin mRNA后，上述癥狀消失。最近，在2個Tafazzin基因表達抑制的鼠模型中，心肌及骨骼肌均表現為心磷脂含量減低，單溶性心肌磷脂升高，2個鼠模型均表現為線粒體功能異常、心肌及骨骼 肌 功 能障 礙 等 類似 Barth綜 合 征［24－25］。Ye等［23］在酵母實驗中發現，敲除 Tafazzin基因將引起酵母呼吸鏈受損，進而導致生長遲緩及生命周期縮短。

另外在新生兒心肌成纖維母細胞實驗也發現，Tafazzin基因敲減可增加活性氧產物，增加DNA及蛋白合成，導致細胞多核化及細胞肥大，促進膠原分泌等。Tafazzin基因敲減可通過上述機制影響新生兒心室成纖維細胞的細胞周期，進而導致 Barth綜合征中心肌纖維化及擴張型心肌病的發生 ［26］。

Barth綜合征患者存在線粒體超微結構異常及呼吸鏈損傷等病理表現。電鏡結果顯示，Tafazzin基因敲減的鼠心臟細胞中，線粒體表現為洋蔥皮樣改變，形成較大的空泡等形態學表現［25］。Claypool等［2］認為 Tafazzin蛋白可通過維持ADP／ATP載體功能來調節心磷脂的過氧化反應，其無論在心磷脂酰基鏈建立及維持過程中均起重要作用，Tafazzin蛋白低表達或功能異常引起心磷脂水平降低以及單溶性心磷脂升高，從而導致線粒體脊結構異常及呼吸鏈缺陷。

Ferri等［19］發現 Tafazzin基因排序可幫助診斷 Barth綜合征，也可幫助辨別雜合子攜帶者，利于產前診斷。他們通過對6例患者進行基因測序，發現每例患者都攜帶一種 Tafazzin突變基因，且不同 Tafazzin基因型對應不同的臨床表現：第一種可引起呼吸抑制乳酸酸中毒、呼吸窘迫及中性粒細胞減少癥；第二種可引起輕度發紺、中性粒細胞減少癥、乳酸酸中毒及擴張型心肌病；第三種可引起擴張型心肌病；第四種可引起肌無力及心衰；第五種可引起血氧飽和度下降合并發紺及心動過緩，血氣分析表現為乳酸酸中毒；第六種可引起頻繁的惡心嘔吐、生長發育遲緩及乳酸酸中毒。

4 Tafazzin基因與腫瘤

Makaryan等發現Tafazzin基因敲減促進細胞凋亡反應，因此 Tafazzin基因過表達可能會導致細胞凋亡抑制和細胞異常增生，提示 Tafazzin基因過表達可能是促進腫瘤發生、發展的重要因素。另有研究表明 Tafazzin基因缺陷影響線粒體自噬作用的啟動，導致線粒體自噬缺陷，可引起細胞內損傷和老化線粒體的大量聚集，從而促進腫瘤的發展［17，27］。最近有關直腸癌的文獻報道，Tafazzin基因在早期直腸癌中的表達高于正常黏膜，在Ⅰ～Ⅲ期腫瘤中的表達高于Ⅳ期腫瘤，在非黏液性腫瘤中的表達高于黏液性腫瘤，因此 Tafazzin基因可能在直腸癌的發生、發展及病理分型中起重要作用，并發現在術前放療組的術前活檢標本中，Tafazzin高表達者其遠處轉移率比 Tafazzin低表達者高，且與患者年齡、性別等因素無關。因此，在術前活檢標本中 Tafazzin基因高表達的患者適合于術前放療。此外，有文獻報道，在甲狀腺癌中Tafazzin基因也存在高表達現象［28］。

5 結語

綜上所述，Tafazzin基因具有調控骨細胞、脂肪細胞及肌細胞分化的功能，且與男性生育活動有關；其蛋白產物屬于酰基轉移酶，可催化酰基轉移，促進心磷脂重建；易發生突變，從而導致Barth綜合征等疾病，影響線粒體自噬作用并與某些腫瘤的發生、發展有關；利用 Tafazzin基因測序協助診斷 Barth綜合征有重要價值。

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R 730

：A

1001－7399（2017）01－0078－03

10.13315／j.cnki.cjcep.2017.01.019

接受日期：2016－11－02

河北省科技廳課題（1627751D）

河北醫科大學第三醫院口腔外科，石家莊 050000

趙成偉，男，碩士研究生。E-mail：1228326100＠qq.com

王大維，男，碩士生導師，副教授，副主任醫師，通訊作者。

E-mail：davi6789＠163.com