細胞間隙連接\\(GJ\\)是細胞間直接進行物質交流的唯一膜通道結構[1].它由相鄰細胞膜上間隙連接蛋白\\(Cx\\)形成的半通道\\(連接子\\)對接而成,目前所鑒定出的20多種Cx中,以Cx43表達最廣泛.研究發現,在腫瘤和轉化細胞中,普遍存在Cx43表達異常、細胞間隙通信\\(GJIC\\)功能缺陷,這與Cx43合成、運輸、定位等過程多種相關蛋白有關[17~20].本文就細胞骨架蛋白、非受體酪氨酸蛋白激酶Src、細胞支架蛋白\\(ZO-1\\)及泛素蛋白成員CIP75等相關蛋白與Cx43相互作用,及其對細胞間連接通信的影響作一綜述.
1 、Cx43與細胞骨架蛋白
由微絲、微管和中間絲形成的細胞網絡骨架結構,在維持細胞形態結構等多種生命活動中發揮著重要功能.通過GST分析與免疫共定位法,發現Cx43通過C末端直接與細胞骨架微管蛋白\\(MT\\)相互作用[1-2],Cx43的C末端近膜區域35個氨基酸與MT結合后,細胞間Cx43斑點發生改變,但并未影響GJIC功能[2].用秋水仙堿破壞MT后,與Cx43的作用受抑制,明顯提高了Cx43周轉[3].細胞的另一骨架蛋白\\(肌動蛋白絲\\(F-actin\\)\\)也參與Cx43調控.研究發現,通過細胞松弛素阻斷F-actin組裝后對GJ形成的影響并不明顯[4],這是由于F-actin主要是通過大腦發育條調蛋白Drebrin來調控的Cx43的[5].Drebrin作為肌動蛋白的結合蛋白,在細胞受到胞外信號誘導時,它可通過與細胞質膜上Cx43的C末端相互作用,促使其定位于細胞膜上形成GJIC.有實驗以siRNA 敲除Drebrin后,發現Cx43表達下調,原GJ斑發生內在化,造成相鄰細胞間的連接受損[5].
2 、Cx43與ZO-1ZO-1
是膜相關鳥苷酸激酶成員之一,在各種上皮細胞中均表達,分子質量225 ku,其N末端含PDZl~3、1個GUK和1個SH3結構域,而C 末端含α基序和1個富含脯氨酸的末端[6].其中,與天然結構蛋白Connexin家族結合的主要是PDZ 結構域[7].研究發現,ZO-1在接觸細胞附近呈散點分布,能與該處的Cx43結合,且能隨Cx43內在化進入細胞內部最終由溶解酶降解[8].ZO-1在起始GJ形成及維持其穩定過程中發揮重要功能,通過sRNAi敲除ZO-1或阻斷ZO-1與Cx43結合后,Cx43在細胞膜上的表達下調,且形成不具功能的GJ斑,最終下調GJIC[9-10].雖然ZO-1與Cx43相互作用對形成GJ的調控機制尚不清楚,但在某些細胞中發現,ZO-1通過介導Cx43與F-actin相互作用直接或間接起始GJ的形成[4].ZO-1通過第2個PDZ 區域直接與Cx43的C末端19個氨基酸殘基相互作用,在細胞膜表面與Cx43結合,介導形成GJ斑[11].通過將與ZO-1結合的Cx43 C末端缺失,或將與Cx43結合的PDZ進行位點突變后,ZO-1仍能與Cx43相互作用,并最終形成功能性GJIC[12].有發現,下調ZO-1水平后GJ斑增加,而該過程并非因Cx43表達水平改變引起[13],這表明ZO-1不僅僅通過第二個PDZ功能域影響GJIC.此外,ZO-1還能作為橋梁連接肌動蛋白絲F-actin與Cx43在形成與維持穩定的GJ中發揮重要功能[4].因此,ZO-1主要通過錨定細胞骨架、參與Cx43內在化、調控Cx43在膜上的斑點等形式維持GJ的穩定性[14],進而發揮其在GJIC形成等過程中的功能.
3 、Cx與Src
Src是由原癌基因src編碼的具有酪氨酸激酶活性的蛋白,主要以病毒癌基因表達蛋白v-Src和細胞癌基因表達蛋白c-Src兩種形式存在.分子量60 ku,其結構從氨基端到羧基端依次為SH3、SH2結構域\\(參與大分子直接作用以及傳遞信號\\)、1個PTK功能域、1個保守的由70個氨基酸組成的C末端[14].研究發現,在多種腫瘤細胞中Src過表達.Src主要通過刺激信號通路,傳輸存活和增殖信號改變細胞骨架網絡,影響細胞粘附、遷移和入侵誘發腫瘤轉化.機體細胞內,多種受體蛋白家族活化Src后通過多種機制影響Cx43表達[16].Src能直接磷酸化Cx43:Src的SH3區域與Cx43富含脯氨酸區域結合后,使Cx43的Tyr265位點磷酸化,此后與Src SH2區域結合,磷酸化Cx43的Tyr247位點,從而阻斷GJIC[15].研究發現,磷酸化Tyr247或者Tyr265不足以關閉Cx43通道[17],這可能是由于Src磷酸化Try265、Try247后,Cx43構象發生改變,也許該過程影響Cx43與SH2區域的蛋白結合,從而影響通道開啟.研究表明,Src通過募集有絲分裂原激活蛋白激酶促使Cx43Ser殘基磷酸化,繼而阻斷GJIC.
Src能通過活化磷脂酶C后激活PKC也能直接磷酸化PKC后,進而使Cx43的S368和S372位點發生磷酸化[19],影響GJIC的功能,導致腫瘤發生.Src活化后能作為效應因子調控多個信號途徑間接磷酸化Cx43Ser位點,下調GJIC.Src也能聯合其他酶類如PKA等調控GJIC[20].配體蛋白Cas也能被Src利用后與Cx43相互作用抑制GJIC形成[21].在治療腫瘤過程中,主要通過增強Cx43表達或者抑制Src,有效降低Src對GJIC的影響.
4 、Cx43與泛素蛋白
CIP75CIP75是一種新的含有泛素樣結構域\\(UbL-UBA\\)蛋白家族成員,分子質量75 ku,最初定位于內質網附近.CIP75 C末端含UBA結構域,而UbL位于N-末端.泛素蛋白參與蛋白酶體途徑主要是通過UBA與靶蛋白的氨基團或靶蛋白的Cys、Ser和Thr等殘基相連,靶蛋白被泛素化修飾后,經蛋白酶體途徑而降解[22].研究表明,蛋白酶體與Cx43的下調有關,Cx43泛素化也與 Cx43的周轉以及穩定性密切相關[23].CIP75主要通過UBA區域與Cx43富含脯氨酸的C末端結合,使內質網Cx43轉移到細胞質中,然后CIP75 的UbL與胞質19 S蛋白酶體亞基結合,啟動蛋白酶體途徑從而下調Cx43的表達[23].此外,細胞內CIP75過表達及其轉錄后的修飾均能顯著影響Cx43合成.因此,CIP75通過下調細胞質中Cx43表達水平,進而影響細胞間隙連接通訊功能.Cx43相關蛋白細胞骨架蛋白,ZO-1與Cx43直接相互作用影響Cx43在細胞膜上的錨定和定位;Src通過多種途徑磷酸化Cx43最終抑制GJIC功能;CIP75促使Cx43表達下調,影響細胞的間隙連接通訊.因此,深入研究Cx43與相關蛋白的作用,對探索細胞的生命活動及細胞異常病變有重要意義.
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