內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡機制的研究進(jìn)展

賀雨潔，張夢雨

（西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 咸陽 712100）

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）是哺乳動物細(xì)胞內(nèi)的膜性細(xì)胞器，發(fā)揮合成和修飾蛋白、糖類等營養(yǎng)物質(zhì)的作用也對胞內(nèi)Ca2+濃度有一定調(diào)節(jié)作用。當(dāng)ER穩(wěn)態(tài)被打破，細(xì)胞轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ERS）狀態(tài)，ER折疊蛋白工作紊亂，新生蛋白減少，出現(xiàn)未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）維持穩(wěn)態(tài)。ERS時間過長或程度激烈，UPR會激活細(xì)胞凋亡信號，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)的信號通路

哺乳動物細(xì)胞ER上存在3個感應(yīng)并跨膜傳遞UPR信號的蛋白結(jié)構(gòu)體：肌醇酶1、活化轉(zhuǎn)錄因子-6和R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白激酶。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊或錯誤折疊蛋白大量堆積引發(fā)ERS，GRP78、ATF-6和PERK的綜合感應(yīng)蛋白解離，轉(zhuǎn)而結(jié)合未折疊蛋白。這些信號感應(yīng)蛋白激活會傳遞給下游信號，實現(xiàn)相關(guān)基因表達(dá)即UPR。

2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的特點

大多數(shù)ERS誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡會經(jīng)由線粒體內(nèi)源性凋亡途徑，主要通過線粒體膜電位在鈣離子出入后改變，導(dǎo)致細(xì)胞色素c流向胞體外，激活機體細(xì)胞凋亡的蛋白酶活化因子1和caspases因子而實現(xiàn)。敲除小鼠Apaf一1基因，ERS仍能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，證明除線粒體內(nèi)源性凋亡途徑，可能還存在其他凋亡途徑。

3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的信號通路

3.1 以PERK信號通路誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

PERK是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上跨膜感受蛋白，能在ERS時發(fā)生磷酸化，帶動底物真核起始因子2d（elF2d）在51絲氨酸位置磷酸化，抑制細(xì)胞蛋白合成，減輕ER壓力。ATF-4選擇性表達(dá)，增強氨基酸代謝和相關(guān)蛋白合成，強化細(xì)胞生存能力。PERK通路通過驅(qū)動內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上跨膜感受蛋白，傳導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號，實現(xiàn)細(xì)胞自我保護(hù)和控制誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡信號的作用。

3.2 以IRE信號通路誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

IRElα是連接內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)和細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)膜蛋白，主要由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)N端跨膜感受域和細(xì)胞質(zhì)中C端效應(yīng)作用域構(gòu)成。C端對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中內(nèi)切核糖核酸酶和蛋白激酶活性有感應(yīng)，能在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊蛋白積聚時發(fā)生磷酸化；磷酸化的IRElα與哺乳動物XBP-1剪切蛋白結(jié)合或自身降解以控制mRNA表達(dá)，調(diào)節(jié)蛋白合成。XBP-1在UPR效應(yīng)下協(xié)同ERAD基因，共同強化ER恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的能力，也有避免細(xì)胞凋亡的作用。

3.3 以ATF-6信號通路誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

真核細(xì)胞ER跨膜蛋白ATF-6，具有ATF-6D與ATF-6B兩個等位基因，均表達(dá)為Ⅱ型跨膜蛋白。ATF-6位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜部分，在ERS時轉(zhuǎn)入高爾基體上，通過與UPR靶基因的ERS反應(yīng)元件啟動子部分結(jié)合，誘導(dǎo)細(xì)胞合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白（GRP78，GRP94和Ca2+-ATP酶等）。合成蛋白在修復(fù)ER上Ca2+轉(zhuǎn)運體、排放積蓄活性氧后，能促進(jìn)ER恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。ATF-6過度表達(dá)還會增強CHOP mRNA表達(dá)作用，通過CHOP表達(dá)的阻斷作用加重細(xì)胞凋亡。

3.4 以microRNAs誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

miRNA參與動植物基因轉(zhuǎn)錄后的蛋白表達(dá)，在ERS中，CHOP因子影響miRNA-708表達(dá)，誘導(dǎo)表達(dá)的miRNA-30c也能抑制ERS的XBP-1通路。研究表明，肝癌患者癌細(xì)胞中miRNA-214、miRNA-199a-3p和miRNA-199a-5p含量降低，會抑制病變肝細(xì)胞自然凋亡。

3.5 以鈣離子信號誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

蛋白正確折疊需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)Ca2+高濃度和相應(yīng)氧化環(huán)境。Ca2+濃度降低會誘導(dǎo)ERS，進(jìn)一步影響細(xì)胞中需Ca2+信號傳遞的多種生理病理反應(yīng)及調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡。