CD147研究现状.pdf
《CD147研究现状.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《CD147研究现状.pdf(35页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、CD147 研究现状 摘要: 在多种癌组织中, MMPs 的表达主要由癌细胞相关的细胞外 基质 金属 蛋 白 酶诱 导 子 (extracellular matrix metalloproteinase inducer,Emmprin, CD147)介导的癌 -基质相互作用来调节。 CD147 分子是一个高度糖基化的跨膜蛋白,属于IgSF 类 CAM ,与细胞 -细 胞及细胞 -ECM 相互作用密切相关 22。 CD147 分子的表达在原发性 乳腺癌、卵巢癌等人类肿瘤中显著上调23-28,能够刺激基质细胞 MMPs 的生产,但对MMPs 的生理性抑制剂MMPs 组织抑制子 (tissue in
2、hibitorof metalloproteinases ,TIMPs )的表达没有影响, 从而调节由 MMPs 激活介导的胶原平衡 29, 促进 ECM 降解与重建, 促进癌细胞的侵袭与转移。CD147 分子是一种广泛存在于细胞表面 的属于免疫球蛋白超家族的糖蛋白, 参与机体多种生理和病理的过 程。CD147 是一种在细胞中高度表达的胞膜监视分子,能刺激肿瘤 细胞周围的成纤维细胞及肿瘤细胞产生基质金属蛋白酶(MMPs ) 。 正常组织中CD147 的出现和调节也伴随着MMPs 表达的升高,这 一现象提示CD147 介导的MMPs 诱导作用是非肿瘤生理或病理 状态下的一种常见调节机制。 影响
3、CD147 水平及其MMPs 诱导活 性包括生长因子、激素、糖基化、膜脱落等。研究发现,CD147 分子是一个多功能分子,在胚胎发育、神经系统功能、损伤修复、炎 症发生、肿瘤进展等生理、 病理状态下均发挥重要作用,尤其是在癌 发生发展过程中,该分子参与了多个关键步骤,且其功能作用提示, 该分子可能是参与癌基质交互作用的一类重要分子。 CD147 分子的研究概况 CD147 分子是一种高度糖基化的、 广泛表达于造血及非造血细胞系, 分子量为50-60kDa 的跨膜糖蛋白,属免疫球蛋白超家族 (IgSF)成员。 最早在 1989 年,Altruda F 等首次克隆出一个新的小鼠跨膜糖蛋白 gp42
4、 基因,与组织相容性抗原有同源区,属于免疫球蛋白超家族成 员,具有潜在粘附分子的特性。随后,Miyauchi 等人及其他实验组 分别独立地发现此分子, 并证实该分子是一个功能分子,参与细胞间 相互作用, 在肿瘤细胞可刺激MMP 分泌,促进肿瘤侵袭和转移, 因 而又被命名为细胞外基质金属蛋白酶诱导因子(Extracellular matrix metaloproteinase inducer , EMMPRIN) 。在基因组计划中, 其基因命 名为 Basigin (在人缩写为 BSG,鼠为 Bsg) 。编码 CD147 的基因定 位于 人 19 号 染 色 体 19p13.360 ,与 主 要
5、 组 织 相 容 性 复 合 体 ( Majorhistocompatibility complex, MHC )II 类链及 Ig链 V 区基因有一定同源性 61,62。人 CD147 分子曾有多种不同 的命名,包括肿瘤细胞刺激因子(Tumor cell stimulation factor, TCSF ),EMMPRIN63,64 、M665 、Basigin62 和 Neurothelin66,67,与小鼠Basing/gp42 、大鼠OX-47/CE-9 、鸡 HT7/5A11 等不同种属抗原有较高同源性。 第六届人类白细胞分化抗 原协作组会议将来自各实验室不同的命名统一为新的CD 编
6、号 CD147,分属内皮细胞组 68。 (一) 结构特征 CD147 分子属单次跨膜的糖蛋白, 从克隆的 cDNA 序列得知 CD147 分子的 mRNA 长度大约1.7Kb, N 端起始码之前有约115 个核苷酸 为非编码区, 编码区编码269 个氨基酸,21 个氨基酸为信号肽, 中 间 185 个氨基酸构成胞外结构域, 从 206-229 共 24 个氨基酸为跨 膜区, C 端 39 个氨基酸为胞内结构域,跨膜区包括3 个亮氨酸 (206、213、220)和一个苯丙氨酸 (227), 且每隔 7 个氨基酸出现一次, 为典型的亮氨酸拉链结构。 跨膜区的带电残基及亮氨酸拉链结构是一 个潜在的蛋
7、白相互作用基序,很可能介导 CD147 分子参与形成信号 转导多肽链或膜转运蛋白成份69。胞外 4 个半胱氨酸形成2 个二硫 键构成 IgSF 典型的半球型结构域 (41, 87, 126, 185) (图 1) 。在转录 起始位点的相关区域未发现TATA 或 CAAT 盒,但发现转录起始位 点位于CpG 岛中,尤其在 -247+6 核苷酸处较多。从结构上分析 CD147 分子属免疫超家族成员之一,成熟的蛋白包括2 个 IgSF 结 构域,一个包含带电荷Glu 残基的跨膜区和胞内功能域,N 未端的 IgSF 结构域属于 C2 型,而靠近胞膜的 IgSF 结构域属于 V 型,这在 IgSF 中是
8、很特殊的,因为大多数具有C2、 V2 型结构域的 IgSF 成员, 具有相反的排列方式,在鸡中,其第2 个 domain 亦属于 C2 型。 在跨膜区内存在带电荷的Glu 残基,这在单次跨膜蛋白的跨膜区是 极其少见的, 除了在膜上与其它多肽相关联的蛋白以外,在人、鼠和 鸡 CD147 的跨膜部分是相当保守的62。在小鼠出现了编码不同N 未端的 cDNA 克隆,这种异源性可能是由于不同方式的剪切造成 的。此外,胞膜外区还有三个相似的N-糖基化天冬酰氨序列,用 Endo-F 糖苷酶消化可使CD147 分子量减少20ku,表明此分子存在 大量翻译后修饰, 主要是蛋白质的糖基化64-67。其糖基化程度
9、具有 组织特异性,所以在不同组织纯化的CD147, 分子量可由40ku-68ku 不等。如小鼠basigin 经糖苷酶处理后分子量为32ku,在其肾组织 表达的basigin 可为38-43ku,而在其肝、小肠、脾等器官表达的 basigin为 40ku70。另外,在不同种属中,蛋白分布不同,其糖基 化方式亦有不同,不同的糖基化方式在不同组织中又使蛋白发挥不同 的功能。连有不同标志的CD147 表达载体的共转染实验显示 CD147 分子能通过N 末端的Ig 样区域以顺式依赖的形式在浆膜 上相互联系, 形成同寡聚体, 从而增加细胞表面CD147 的整体亲和 力14。抗第一个Ig 位点和这一区域接
10、下来20 个氨基酸肽链的抗 体能抑制CD147 的活性,这一抑制作用可能是通过干扰CD147 寡 聚体形成而发挥作用的,此Ig 位点具有诱导MMPs 的活性15。 CD147 分子的跨膜区和胞内段序列在种属间是高度保守的,提示这 两个区域对CD147 的功能发挥非常重要。研究表明,环亲和素60 (cyclophilin 60, CyP60 ) 可作为分子伴侣参与CD147 在细胞内的转 运, CD147 分子跨膜区第211 位脯氨酸残基对此作用至关重要 111,112 ; 其跨膜区及胞内结构域可与MCT1 和 MCT4 发生相互作 用,作为分子伴侣参与两者从细胞内向胞膜的转运113。CD147
11、 胞 内区域在各种属之间也高度保守,可能与向胞内转导信号有关。 但有 文献报道 18同型肿瘤细胞之间的相互作用诱导MMPs 的产生也需 要 CD147 的胞内区。对胞浆结构域的研究目前尚无全面的分析, Schlosshauer-B等曾用双标记实验检测到CD147 与 F-肌动蛋白 (actin)共同存在,发现膜表面CD147 的表达与细胞骨架中微丝蛋白 有关71,而是否有磷酸化位点,如何传递信号等功能尚为未知。 CD147 与糖基化 CD147 分子是一个高度糖基化的I 型跨膜蛋白,属于免疫球蛋白超 家族类粘附分子,核心蛋白由269 个氨基酸残基组成,分子量约为 27KD,依其糖基化程度不同,
12、存在高糖基化及低糖基化两种形式的 蛋白,前者分子量为45-65KD,后者为约35KD102 。一般认为 CD147 分子的高糖基化形式为成熟蛋白,而其低糖基化形式为翻译 后修饰过程中的过渡形式。CD147 分子由细胞外两个Ig 结构域,一 个由 24 个氨基酸残基组成的跨膜区, 和一个由40 个氨基酸残基组 成的胞内结构域组成 74;其胞外有三个 N-连接的糖基化位点, 一个 位于近 N 端的第一个 Ig 结构域,两个位于近胞膜端的第二个Ig 结构 域;基因突变实验显示,三个位点在高糖基化和低糖基化形式的 CD147 蛋白中均发生糖基化,只是糖基化的程度不同(图1) 。 CD147 分子的胞外
13、第一个Ig 结构域是该分子的重要功能结构域, 参与该分子同源二聚的形成、该分子与31 和 61 integrin 及 CD98 分子的相互作用,在细胞与细胞的同型粘附、细胞与细胞 外基质的粘附及刺激MMPs 分泌的功能中发挥作用;该结构域与神 经细胞粘附分子( neural cell adhesion molecule ,NCAM )的第四个 Ig 结构域高度同源,认为可与寡甘露糖结合。第二个Ig 结构域参予 与小窝蛋白 -1(caveolin-1 )的相互作用,小窝蛋白-1 可选择性地与 低糖基化修饰的CD147 结合,从而阻止CD147 分子低糖形式向高 糖形式的转换,减少其在细胞表面的簇
14、集和对MMPs 的诱导作用 108 ; 该 结 构 域 二 硫 键 的 保 持 对 维 持 单 羧 酸 转 运 子 ( monocarboxylate transporter, MCT) 家族的 MCT1 和 MCT4 的 催化活性是必不可少的109;胞外 180 位脯氨酸和181 位甘氨酸, 对环亲和素 A(cyclophilin A, CyPA )与 CD147 分子的相互作用起关 键作用 110。 这些特点表明,CD147 分子不同结构域可与不同分子发生相互作用, 提示其在不同的信号刺激诱导下, 可能参与组成细胞中多种蛋白复合 物,为其多种不同的功能作用提供了一定结构基础,也说明该分子可
15、 能需在复杂而精细的调节机制下发挥特定的功能。 2 外显子/内含子结构BSG 位于人 19 号染色体 p13.3 位置上, Bsg 位于小鼠10 号染色体上。CD147 基因序列包括转录起始位点的5 端 942 个碱基,所有的外显子序列和内含子区域。mRNA 全长大约 1.6kb,cDNA 约 70 个核苷酸组成, 其中 33 个对应于编码序列, 剩 余 37 个对应于5-UTR 。转录起始位点位于第1 核苷酸处, 序列 ag+1cggttgga 。CD147 基因由8 个外显子编码,长度为10.8kb, Exon1(107bp)与 Exon2(154bp)被 Intron1(约 6.5 kb
16、)隔开, 该内含子是EMMPRIN基因中最大的内含子序列。Intron2 大约 0.7kp,是基因中第二大干扰序列。Exon3 (83bp)与 Exon4 (138bp) 被 0.3kb 的 Intron3 所分隔开。 Intron4 大约 0.65 kb,Exon5 是 276bp,Intron5 约 550bp,Exon6 非常短,只有25bp,Intron6 约 0.25kb,Exon7 是 69bp,Intron7 约 0.3kb,最后一个外显子是 Exon8 约 736bp(如图 2) 。 2.1.2.2 mRNA 结构 Exon1 编码 5非翻译区( 5-UTR ) ,信号肽 及第
17、一个Ig 结构域1/3 密码子。 Exon2 和 Exon3 编码第一个Ig 结构域的大部分,Exon2 编码52 个密码子,约占IgI 的 66%, Exon3 编码 27 个密码子,约占Ig 的 34%。Exon4 和 Exon5 编 码第二个Ig 结构域, Exon4 编码 46 个密码子,约为45%, Exon5 是“结合”外显子,编码剩余55%的 Ig 结构域,以及跨膜 结构域的24 氨基酸残基和一小部分胞内结构域。Exon6 和 7 编码 胞内结构域, Exon7 也编码终止密码子和3-UTR 的 5 个核苷酸 残基。 Exon8 编码剩余的3-UTR (图 3) 。 (二)在体内
18、的分布 CD147 在体内分布非常广泛, 同种基因产生的不同类型的CD147 是由于不同形式的糖基化所致, 而异源基因的CD147 则是由于编 码其 DNA 中 N-端序列不同所致 14,19。存在于机体不同系统中的 CD147 能够参与各种不同的生理过程并具有多种不同的生理功能。 研究发现CD147 在正常细胞中不表达或仅有极低的表达, 其中主 要是角化细胞表达较低水平的CD147。Chen20等发现 , 10 周人胚 皮肤中无CD147 的表达 ; 20 周时,在基底细胞表达少量CD147 的 同时, 皮肤附属器干细胞和毛基质细胞有大量CD147 的表达 ; 幼儿 和成人皮肤中 , CD1
19、47 表达于表皮基底层、 毛囊外根鞘细胞和毛基质 细胞,而随细胞的分化 ,表达逐渐减少。 这充分说明 ,在角质形成细胞中 CD147 的表达与细胞的分化状态密切相关。在正常人的精原细胞分 化的初始阶段即有CD147 的表达 ,在获能精子的头部也发现有 CD147 的表达,这使得精子更易于与卵子结合21。CD147 表达于人 的月经周期时的子宫内膜上,且黄体酮增强其表达和糖基化22。 CD147 还表达于类风湿关节炎的单核/巨噬细胞中,最终导致软骨组 织、骨组织的破坏 23。CD147 还与脑局部缺血有关。 CD147 过量 表达,损伤脑基底膜,随之引起脑缺血24。除此之外 ,在血液系统、 消化
20、系统、泌尿系统等均存在CD147 的表达 ,它们在不同的组织中 发挥着不同的作用。 在肿瘤组织中, 尤其是恶性肿瘤组织中 , CD147 表达常较高。 CD147 通过刺激( vascular endothelial growth factor ,VEGF )的产生诱导 血管形成 , 通过刺激MMPs 的产生促进肿瘤的侵润和转移25,通 过透明质酸上调ErbB2 信号产生多药耐药 26。目前 CD147 已在 肺癌细胞、肝癌细胞、恶性胶质瘤细胞、食道癌细胞、喉癌细胞、乳 腺癌细胞、淋巴瘤、头颈、鳞癌细胞、前列腺癌细胞27-35等检测出 来。 (三)分子的功能 CD147 分子表达于各种胚胎和成
21、熟组织器官,然而不同的分子具有 不同的表达谱,发挥不同的功能。比如embigin 和 neurothelin的表 达就具有很大的限制性72,73。 Embigin 高表达于着床前后的胚胎组 织。在着床后早期胚胎组织中,embigin高表达于外胚层,随着胚胎 的发育其表达逐渐下降。在成熟的器官中,表达水平非常低。 Neurothelin只是表达于神经组织。EMMPRIN高表达于肿瘤组织。 生精作用 免疫组化定位研究显示74,75,成年小鼠睾丸组织中, 在减数分裂前 期 Bsg 高表达于细线期精母细胞,并逐渐增强。精子细胞胞质和胞 浆的表达检测结果显示,Bsg大多表达在9-11 级精细胞和精细胞的
22、 鞭毛部位。免疫电镜检测显示, Bsg不只表达于精母细胞和精细胞膜, 还表达于属滋养细胞的sertoli 细胞膜上, sertoli 细胞直接与精母细 胞和精细胞相接触。Bsg 表达于出生后精母细胞和精细胞的发育过 程,而不表达于精原细胞。 实验性隐睾症模型显示, 生精上皮只含有 精原细胞和 sertoli细胞,而且没有Bsg的表达。隐睾症模型经 手术逆转后7 天,又出现生精细胞,同时Bsg表达阳性。在不育小 鼠既没有精母细胞又没有精细胞产生,在生精小管没有检测到Bsg 的表达。结果表明, Bsg的表达伴随精母细胞在生精小管的产生,参 与了 sertoli 细胞和精子细胞在特定生精阶段的相互作
23、用。应用间接 免疫荧光监测了Bsg在附睾的头、体、尾部的表达76。结果显 示 Bsg表达于附睾头部精母细胞的主段,当经过附睾体尾部时,Bsg 表达于细胞中间段。同时Bsg 的分子大小由表达于睾丸时的37kDa 减小到附睾尾部的26kDa。抗 Bsg 抗体可明显抑制其与卵细胞的结 合,抑制卵细胞的受精效率, 并具剂量依赖性。 在体外试管受精条件 下,Bsg可在获能精细胞头部检测到。以上结果表明精子在附睾中的 运行过程中, Bsg分子经历了分子的加工和去糖基化过程。精子获能 后 Bsg 在其头部的表达可能在精子获能和精卵结合过程中起到促进 或直接参与的作用。 胚胎发育 Bsg参与了早期的胚胎发生,
24、 特别是受精卵着床阶段 73,77,78。缺乏 Bsg表达的胚胎在着床以前的发展过程都是正常的。但在诱导蜕膜反 应之前 Bsg (-/-)。小鼠胚胎发育死亡,表明Bsg在着床阶段参与了胎 儿-母体之间的相互作用。Bsg 高表达于内细胞团、滋养层、以及 4.35-7.7 天之前的胚胎组织。同时表达于怀孕3.85-7.5 天的子宫内 膜和蜕膜。滋养层细胞和子宫内膜细胞表面的Bsg 分子同型相互作 用可能是胚胎着床的关键步骤。Bsg还可能与 integrin相互作用参与 其中。Bsg 表达于卵丘细胞子宫内膜上皮细胞,表明Bsg 可能直接 参与了卵细胞的成熟和着床过程。 卵细胞和卵丘细胞之间的相互作用
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- CD147 研究 现状
链接地址:https://www.31doc.com/p-5196601.html