轉(zhuǎn)錄因子c-Maf在腎臟疾病中的作用研究進(jìn)展

張甲倩，喬軍，邱夢婷，張升校，李小峰

山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，太原 030000

c-Maf(musculoaponeurotic fibrosarcoma)是一種具有堿性亮氨酸拉鏈域(basic leucine zipper，b-Zip)的轉(zhuǎn)錄因子，在感染或炎癥引起組織損傷時起保護(hù)作用[1]。在腎臟中，轉(zhuǎn)錄因子c-Maf不僅參與腎臟的正常發(fā)育，還參與腎臟疾病相關(guān)的病理生理過程，與腎臟疾病的發(fā)生密切相關(guān)，是一個潛在的治療 靶點[2]。

1 轉(zhuǎn)錄因子c-Maf與c-Maf蛋白的結(jié)構(gòu)及功能

轉(zhuǎn)錄因子c-Maf是病毒癌基因v-Maf在細(xì)胞內(nèi)的同源基因，又稱原癌基因c-Maf[3]。v-Maf是從雞纖維肉瘤中分離出來的禽類反轉(zhuǎn)錄病毒AS42的轉(zhuǎn)化基因，c-Maf可用v-Maf特異性DNA探針在人類和禽類的基因組中檢測到[3]。c-Maf基因片段位于人類染色體16q23.2，含27個外顯子，其編碼的c-Maf蛋白包含了保守的堿性結(jié)構(gòu)域及b-Zip，是b-Zip轉(zhuǎn)錄因子超家族中的成員。按照分子量大小可將Maf家族蛋白分為兩大類：一類是大Maf蛋白，其分子通常由≥200個氨基酸組成，包括c-Maf、MafA、MafB、神經(jīng)視網(wǎng)膜亮氨酸拉鏈(neural retinal leucine zipper，Nrl)、S-Maf (somite Maf)、L-Maf (lens specific Maf)；另一類是小Maf，通常是由＜200個氨基酸組成的蛋白，包括MafF、MafG、MafK、MafT等[4-6]。

c-Maf蛋白屬于大Maf蛋白家族，結(jié)構(gòu)域從N端到C端分別為酸性轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域、組氨酸/甘氨酸重復(fù)結(jié)構(gòu)域、高度保守的擴(kuò)展同源區(qū)及b-Zip結(jié)構(gòu)域[7-8]。位于c-Maf蛋白N端的酸性轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域有促進(jìn)轉(zhuǎn)錄激活的功能，含有由脯氨酸、絲氨酸及色氨酸殘基組成的P/S/T酸性結(jié)構(gòu)，可直接活化相應(yīng)的基因。小Maf蛋白缺乏該轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域，只能與具有轉(zhuǎn)錄激活活性的b-Zip蛋白結(jié)合。高度保守的擴(kuò)展同源區(qū)由疏水氨基酸組成，是Maf蛋白區(qū)別于其他b-Zip超家族成員的特殊結(jié)構(gòu)，可識別比其他b-Zip轉(zhuǎn)錄因子更長的DNA序列[9]。C端的b-Zip結(jié)構(gòu)域是c-Maf及其家族成員與其他b-Zip家族同源性最高的區(qū)域，c-Maf通過該結(jié)構(gòu)可形成同源二聚體或異源二聚體后再與DNA上相應(yīng)的反應(yīng)元件結(jié) 合[3,7]。但組氨酸/甘氨酸重復(fù)結(jié)構(gòu)域的具體功能尚未明了。

c-Maf是特異性轉(zhuǎn)錄因子，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)一系列重要蛋白的表達(dá)，在真核生物細(xì)胞的增殖、分化、周期調(diào)控、凋亡等進(jìn)程中均發(fā)揮重要作用[10]。 在細(xì)胞核內(nèi)，c-Maf蛋白首先與含有b-Zip的大Maf蛋白、激活蛋白-1(activator protein-1，AP-1)家族蛋白等轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合形成同源或異源二聚體，然后與靶基因上的特異性Maf反應(yīng)元件(Maf responsive element，MARE)結(jié)合，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活的功能，調(diào)控相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄[11-13]。MARE有兩種：一種是由13個堿基組成的回文序列TRE(TPA responsive element，T-MARE，TGCTGACTCAGCA)；另一種是由14個堿基組成的回文序列CRE(cAMP responsive element，C-MARE，TGCTGACGTCAGCA)[14]。它們序列相似，只差一個堿基，兩翼均為GC對稱結(jié)構(gòu)。Maf蛋白通過b-Zip結(jié)構(gòu)中的保守堿性結(jié)構(gòu)與兩翼的GC序列結(jié)合，中間的核心序列被AP-1家族蛋白c-Jun/c-Fos等識別或被環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMP-response element binding protein，CREB)等蛋白識別[3]。

2 c-Maf與腎臟的病理生理

2.1 近端腎小管細(xì)胞的分化 Imaki等[15]研究發(fā)現(xiàn)，16 d胚胎小鼠近端腎小管中即存在c-Maf mRNA表達(dá)，并持續(xù)至出生后4周。c-Maf基因在孕晚期胎兒的腎臟中表達(dá)，出生后在近端腎小管細(xì)胞和足細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，提示c-Maf在發(fā)育后期的功能分化中可能發(fā)揮比早期更重要的作用[15]。c-Maf敲除小鼠的一個突出表型特征是近端腎小管及肝細(xì)胞的胞質(zhì)體積較小，提示c-Maf基因的表達(dá)可能與腎、肝細(xì)胞的發(fā)育或分化有關(guān)[15]。此外有研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合雜合子c-Maf突變小鼠(Maf-/R291Q)擴(kuò)張的小管中含有嗜酸性粒細(xì)胞，可發(fā)展為顯著的腎小管腎炎[16]。 雖然這種細(xì)胞結(jié)構(gòu)失調(diào)的確切機(jī)制仍未闡明，但從目前的研究結(jié)果來看，c-Maf轉(zhuǎn)錄因子對胚胎細(xì)胞的發(fā)育、分化有一定的促進(jìn)作用，至少對近端腎小管的分化是有作用的[2,15]。

2.2 腎臟的抗氧化 在炎癥誘導(dǎo)的組織損傷等應(yīng)激條件下，c-Maf可能參與了抗細(xì)胞凋亡或死亡[17]， 并可調(diào)節(jié)抗氧化酶基因的表達(dá)以應(yīng)對氧化反應(yīng)[18]。 通過DNA微陣列檢測c-Maf基因敲除小鼠腎臟中c-Maf mRNA的表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)血漿谷胱甘肽過氧化物酶-3(GPX-3)表達(dá)水平下調(diào)。GPX-3是一種抗氧化酶，將小鼠腎小管培養(yǎng)細(xì)胞mIMCD3暴露于H2O2引起氧化應(yīng)激，采用實時PCR檢測顯示，c-Maf、GPX-3的mRNA表達(dá)在氧化應(yīng)激時呈時間和劑量依賴性增高，提示c-Maf可能與腎臟中GPX-3介導(dǎo)的抗氧化系統(tǒng)有關(guān)。將含c-Maf-cDNA的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染mIMCD3細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GPX-3的mRNA和蛋白表達(dá)量均明顯高于對照組[17]。因此，c-Maf可能是GPX-3在腎臟表達(dá)的一個積極轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，可調(diào)節(jié)腎臟的抗氧化途徑，尤其在缺血、氧化等應(yīng)激條件下，c-Maf/GPX-3軸可能發(fā)揮了重要作用。

2.3 足細(xì)胞功能的失調(diào) 足細(xì)胞也稱腎小球內(nèi)臟上皮細(xì)胞，是維持正常腎濾過屏障的關(guān)鍵。c-Maf誘導(dǎo)蛋白是一種pleckstrin同源性及富含亮氨酸重復(fù)序列結(jié)構(gòu)域的蛋白[19]，在特發(fā)性腎病綜合征患者足細(xì)胞中其表達(dá)增加[20]。小鼠足細(xì)胞中含過量c-Maf誘導(dǎo)蛋白時，可在無形態(tài)改變、炎癥損害或細(xì)胞浸潤的情況下產(chǎn)生蛋白尿[20]。過量的c-Maf誘導(dǎo)蛋白可阻斷足細(xì)胞信號傳導(dǎo)，通過阻止跨膜蛋白與酪氨酸激酶Fyn的相互作用，降低離體和體內(nèi)腎病蛋白的磷酸化。此外，c-Maf誘導(dǎo)蛋白還能抑制Fyn與細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)因子N-WASP(Neural-Wiskott Aldrich syndrome protein)間的相互作用及非催化區(qū)域酪氨酸激酶銜接蛋白(Nck)與腎病蛋白間的相互作用，這可能是特發(fā)性腎病綜合征患者細(xì)胞骨架紊亂及足突消失的原因之一[20]。有研究發(fā)現(xiàn)，c-Maf誘導(dǎo)蛋白/Fyn/RhoA/cofilin-1信號通路可能與足細(xì)胞損傷后肌動蛋白紊亂及足細(xì)胞足突擴(kuò)散有關(guān)[21]，靜脈注射靶向c-Maf誘導(dǎo)蛋白的小干擾RNA可防止脂多糖誘導(dǎo)的小鼠蛋白尿[20]。這些結(jié)果均表明，c-Maf誘導(dǎo)蛋白是足細(xì)胞疾病分子發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵成分。雖然c-Maf誘導(dǎo)蛋白參與了足細(xì)胞的損傷過程，c-Maf誘導(dǎo)蛋白或c-Maf相關(guān)的轉(zhuǎn)錄活性可影響足細(xì)胞功能，其表達(dá)失調(diào)可引起蛋白尿，但這一過程的分子機(jī)制尚未完全闡明[22]。

3 c-Maf與腎臟疾病

3.1 c-Maf與痛風(fēng) 痛風(fēng)是一種由高尿酸血癥引起的、以急性炎癥性關(guān)節(jié)炎為主要特征的多因素疾病，其患病率逐年升高且呈年輕化趨勢[23]。一項針對東亞人群腎功能相關(guān)性狀全基因組關(guān)聯(lián)研究的Meta分析結(jié)果確定了血清尿酸(uric acid，UA)水平與肌肉腱膜纖維肉瘤癌基因(c-Maf)單核苷酸多態(tài)性之間的關(guān)系[24]。Higashino等[25]研究了日本男性人群的c-Maf與痛風(fēng)易感性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，rs889472(一個常見的變體c-Maf)與痛風(fēng)易感性有關(guān)。腎臟是調(diào)節(jié)血尿酸穩(wěn)態(tài)的主要器官，腎小球自由過濾后，UA通過近端腎小管的尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)體重吸收后再分泌[26-27]， 過高的UA水平可導(dǎo)致高尿酸血癥、痛風(fēng)、痛風(fēng)性腎結(jié)石等疾病[28]。c-Maf在人[2]及小鼠[15]腎臟的近端小管中均有表達(dá)，對近端腎小管細(xì)胞的發(fā)育、分化起重要作用。尿酸鹽主要在近端腎小管細(xì)胞中吸收，而c-Maf作為一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，可影響腎臟的尿酸代謝及調(diào)節(jié)，與痛風(fēng)的發(fā)生密切相關(guān)。

c-Maf作為近端腎小管細(xì)胞的重要轉(zhuǎn)錄因子可影響其發(fā)育和分化，并參與腎臟尿酸的調(diào)節(jié)。此外，c-Maf與糖尿病等疾病也存在相關(guān)性[29-31]。近端腎小管細(xì)胞在葡萄糖及鈉、氯、碳酸氫根等離子的吸收中發(fā)揮了重要作用，c-Maf通過影響近端腎小管細(xì)胞的發(fā)育和分化，從而影響尿酸的調(diào)節(jié)和代謝。異常的葡萄糖、碳酸氫根離子等的代謝吸收是否可間接干擾尿酸的代謝，以及與痛風(fēng)易感性的關(guān)系仍有待后續(xù)進(jìn)一步研究。

3.2 c-Maf與腎病綜合征 腎病綜合征(nephrotic syndrome，NS)可由多種病因引起，以腎小球基底膜通透性增高為主要特征[32]，表現(xiàn)為大量蛋白尿、低蛋白血癥、高度水腫和高脂血癥。足突消失是NS常見的超微結(jié)構(gòu)改變，以大量尿蛋白丟失為特征性表現(xiàn)。足細(xì)胞過度產(chǎn)生c-Maf誘導(dǎo)蛋白的轉(zhuǎn)基因小鼠可發(fā)展為NS，而沉默c-Maf誘導(dǎo)蛋白則可防止脂多糖誘導(dǎo)的小鼠產(chǎn)生蛋白尿，進(jìn)一步阻止其發(fā)展為NS，提示c-Maf誘導(dǎo)蛋白在NS中起重要作用[20]。NS患者足細(xì)胞c-Maf誘導(dǎo)蛋白的豐度增加，在微小病變腎病綜合征、局灶性和節(jié)段性腎小球硬化及膜性腎病(membranous nephropathy，MN)中，足細(xì)胞是損傷的主要靶點[20]。c-Maf誘導(dǎo)蛋白可影響腎小球足細(xì)胞，控制腎臟濾過屏障對蛋白質(zhì)的通透性，因此可將其作為潛在的治療靶點。MN是一種起病隱匿的腎小球疾病，為成人常見的NS的病理類型，其組織學(xué)特征是毛細(xì)血管基底膜彌漫性增厚，腎小球基底膜上皮下或基底膜內(nèi)沉積免疫復(fù)合物，臨床表現(xiàn)為蛋白尿[33-34]。該疾病的主要病因尚不清楚，但位于腎小球基底膜外層的足細(xì)胞抗體可導(dǎo)致免疫復(fù)合體的沉積。MN蛋白尿的發(fā)生與足細(xì)胞表型改變及基底膜完整性破壞有關(guān)[35]，c-Maf誘導(dǎo)蛋白的上調(diào)與足細(xì)胞功能障礙密切相關(guān)，參與了MN足細(xì)胞的損傷過程。Sendeyo等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在人MN和c-Maf誘導(dǎo)蛋白轉(zhuǎn)基因小鼠中c-Maf誘導(dǎo)蛋白過度表達(dá)時，可觀察到突觸素下調(diào)，死亡相關(guān)蛋白激酶及整合素連接激酶的豐度增加。最近的研究發(fā)現(xiàn)，c-Maf誘導(dǎo)蛋白可在實驗性腎小球腎炎大鼠模型的足細(xì)胞中過度表達(dá)，而在人體中過度表達(dá)可表現(xiàn)出重度蛋白尿及膜性腎病，接受免疫治療后患者蛋白尿可明顯 減少[20,22]。

研究表明，c-Maf誘導(dǎo)蛋白在被動型Heymann腎炎(簡稱PHN)動物模型中的表達(dá)與蛋白尿的發(fā)生密切相關(guān)。在PHN誘導(dǎo)早期，存在免疫復(fù)合物沉積但未引起蛋白尿，但是當(dāng)?shù)?次注射抗巨噬細(xì)胞多克隆抗體后即過度產(chǎn)生c-Maf誘導(dǎo)蛋白，此時蛋白尿非常明顯[22]。這表明c-Maf誘導(dǎo)蛋白并非是在PHN早期誘導(dǎo)產(chǎn)生的，其過度產(chǎn)生可損傷足細(xì)胞，而非免疫復(fù)合物的沉積導(dǎo)致的足細(xì)胞損傷。由此可見，c-Maf誘導(dǎo)蛋白是足細(xì)胞疾病的關(guān)鍵因素，可能是一個靶向治療的“熱點”。

4 小結(jié)與展望

調(diào)控c-Maf基因表達(dá)的上下游分子及靶基因仍在深入研究中，這對于完全闡明c-Maf基因在腎臟疾病發(fā)生發(fā)展中的作用、利用c-Maf進(jìn)行腎臟疾病的輔助診斷和預(yù)后判斷、探究膜性腎病等的病因和合理治療方案，以及將c-Maf作為一個新的治療靶點等均具有十分重要的意義。因此，針對c-Maf基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入研究，了解轉(zhuǎn)錄因子c-Maf的分子結(jié)構(gòu)及其在腎臟疾病中的作用機(jī)制，可為腎臟疾病的早期診斷、治療及預(yù)后判斷提供一種可靠的分子依據(jù)。