受体相互作用蛋白1泛素化调控的研究进展

作者:未知

  摘 要 受体相互作用蛋白1(receptor-interactingprotein1,RIP1)是细胞死亡信号传导的关键调节因子,其功能涉及维持免疫應答和稳定的组织稳态。最近的研究表明RIP1的泛素化修饰对于调节其功能至关重要。本文对RIP1的结构功能和泛素化调节进行了简单总结,并重点对几种参与RIP1泛素化调节的酶的进行了阐述。
  关键词 程序性死亡 受体相互作用蛋白1 泛素化修饰
  中图分类号:R329.2 文献标识码:A
  细胞程序性死亡是多细胞生物体内一个关键且活跃的生化途径,细胞凋亡(apoptosis)和程序性坏死(necroptosis)是两种主要的细胞自主死亡形式,在维持细胞内环境稳态中发挥了重要作用。细胞凋亡是半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cysteinylaspartate specific protease,caspase)依赖性的,其信号通路已研究得较为清楚,而程序性坏死是caspase非依赖性的,其信号转导通路尚未完全明确。研究表明,受体相互作用蛋白(receptor-interacting protein,RIP)家族在调控细胞存活、凋亡和程序性坏死通路中起着重要的作用。
  受体相互作用蛋白1(receptor-interactingprotein1,RIP1)是RIP家族中第一个被报道的成员,其在细胞凋亡和程序性坏死中的重要调控作用引起广大学者的关注。对RIP1的结构、功能以及其与细胞存活和程序性死亡的关系的探索对于多种疾病的研究具有重要的意义。
  蛋白质泛素化是蛋白质翻译后修饰的一种,可改变蛋白质的功能性质。近年来,随着各界学者对蛋白质组学研究的不断深入,对RIP1泛素化调控机制的研究也逐步展开,已取得一定成果。
  1受体相互作用蛋白1(RIP1)的基本结构和功能
  1.1RIP1的结构
  RIP1是决定免疫受体下游细胞命运的关键分子。它最初通过酵母双杂交技术鉴定为Fas相互作用蛋白质和肿瘤坏死因子受体1(tumornecrosisfactor,TNFR1)信号传导复合物中的衔接蛋白。它的分子量为76kDa,编码671个氨基酸(aa),是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,由一个N-末端激酶结构域(kinasedomain,KD)组成,中间结构域(intermediatedomain,ID)和C-末端死亡结构域(deathdomain,DD)。自RIP1发现以来,已发现其他6种具有丝氨酸/苏氨酸激酶结构域的RIP样蛋白(RIP2-7)构成RIP家族。但其他RIP家庭成员无法弥补RIP1在细胞中缺乏,表明RIP1在生物体代谢过程中具有独特的作用。
  1.2RIP1的功能
  RIP1是TNFR1介导的NF- B(nuclearfactor B)信号传导的关键衔接蛋白激活,研究已确定RIP1在多种细胞信号通路中传导细胞存活或死亡。这些包括死亡受体(Fas,TNFR1,DR4,DR5等)介导的丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)激活,细胞凋亡和坏死;Toll样受体(TLR)3-和(TLR)-4介导的NF- B和MAPK活化,细胞凋亡和坏死和遗传毒性应激诱导的NF- B活化,凋亡和坏死。RIP1在信号传导中有独特地位,它将不同刺激激活的信号传递给不同的途径。
  在TNF信号通路中,RIP1会同时传导促进细胞存活以及细胞死亡的信号。这些相反的细胞功能由不同修饰的RIP1介导。在TNF与TNFR1结合后,RIP1被募集到受体复合物I中。其中它作为支架蛋白促进细胞存活,部分地通过激活经典的NF- B途径使细胞存活。特定条件可以激活RIP1的激酶活性然后调节2种可能的细胞溶质死亡诱导复合物的组装,即复合物IIb(RIP1-FADD-Caspase-8)和坏死体(RIP1-RIP3-MLKL)。这两种复合物分别驱动TNF介导的细胞凋亡或坏死性凋亡。
  2 RIP1的泛素化修饰
  RIP1的泛素化在促进NF- B介导的促炎途径的激活和抑制RIP1激酶活性的激活中起主导作用。泛素化可以通过八种二聚泛素连接类型之一发生:Lys6,Lys11,Lys27,Lys29,Lys33,Lys48,Lys63或Met1。靶蛋白上可以在特定位点,以特定类型的连接和泛素链长度与泛素结合蛋白形成复合物而实现不同的信号传导。RIP1过表达时,它的泛素化位点有Lys115,570,603和626,而TNF刺激后RIP1在Lys377发生泛素化。用TNF处理细胞纯化得到的TNFR1复合物中分离的RIP1的质谱分析显示RIP1含有线性Met1-连接的和Lys11-,Lys48-和Lys63-连接的泛素链。Lys48-连接的多聚泛蛋白链可被26S蛋白酶体识别,RIP1的Lys48连接的泛素化会引发其蛋白酶体降解并起到下调RIP1介导的信号传导的作用。而RIP1的Lys63连接和线性泛素化链已被证明可促进其信号传导。RIP1通过Lys48-和Lys63-连接的泛素化动态调节响应TNF的刺激。
  3 RIP1泛素化的调控
  3.1 TRAF2,cIAP1/cIAP2对RIP1泛素化的调控
  TNF受体相关因子(TRAF)2是TNF信号通路中的常见信号传导组分。TNF结合后的受体三聚化导致TNFR1相关信号复合物的组装,其被称为复合物I。在复合物I中,衔接蛋白TNFR相关的死亡结构域蛋白(TRADD)和RIP1通过它们各自的死亡结构域募集。TRADD反过来招募衔接蛋白TRAF2。TRAF2允许E3连接酶参与凋亡的细胞抑制剂1和2(c-IAP1和c-IAP2)。c-IAP1/2促进其自身和RIP1与K63,K48和K11链的泛素化,这对TNFR1复合物的形成十分重要。由c-IAP1/2缀合的多聚泛素链允许线性泛素化装配复合物(linearubiquitinassemblycomplex,LUBAC)募集了包括线性泛素化链连接的RIP1,TNFR1,TRADD和NEMO在内的几种分子。   LUBAC由衔接蛋白SHANK相关的RH-结构域相互作用物(SHARPIN)和血红素氧化物IRP2泛素连接酶1(HOIL1)和E3酶HOIL1-相互作用蛋白(HOIP)组成。LUBAC可以募集和保留由IKK1,IKK2和衔接子NEMO(IKK ;IKK复合物)和泛素结合蛋白TAB2/3及其相关激酶TAK1组成的激酶复合物。TAB2/3特异性结合K63连接泛素链,而NEMO可与线性,K63和K11连接的多聚泛素链结合。激酶复合物的募集导致NF- B和MAPK信号传导的激活及促炎细胞因子和促生存蛋白的表达,如cFLIP,c-IAP2。
  3.2 A20、CYLD对RIP1泛素化的调控
  RIP1上的特异性多泛素化模式使其保持在复合物I中以便适当地下游激活NF- B和MAPK,这不仅通过E3连接酶的激活而且通过不同的泛素结合域(DUB)的负调节来微调。去泛素化酶肿瘤坏死因子 诱导蛋白3(TNFAIP3或A20)和去泛素化酶CYLD在TNF信号传导中的重要性在体外和体内已经被证实了。A20在TNF刺激后转录上调,并可以从RIP1信号转导复合物中去除K63和K48连接的泛素链。通过与HOIP的结合,CYLD被募集到复合物I中。CYLD通过去除复合物I组分上的K63连接和线性多聚泛蛋白链来限制NF- B活化信号通路。
  3.3 USP2a对RIP1泛素化的调控
  去泛素化酶USP2的基因由于可变剪接而产生三种不同的亚型。这些亚型具有不同的N-末端,但有相同的C-末端催化核心。41-kDaUSP2同种型可诱导293T细胞凋亡。69-kDa剪接异构体USP2a是USP2基因最常见的同种型,且USP2的短同种型会影响cFLIP的表达水平。研究發现siRNA对USP2a的下调可以促进NF-kB的活化,并保护细胞免受TNF诱导的细胞死亡。USP2a在配体结合后被募集到TNFR1复合物中。它从两个关键蛋白RIP1和TRAF2处释放K63泛素链,从而介导该受体可触发的细胞死亡信号。USP2a的下调导致转录因子NF-kB的I B 抑制剂的稳定性丧失,促进细胞存活途径的激活。
  4 RIP1泛素化研究的意义
  细胞程序性死亡存在于人类多种疾病中,尤其在恶性肿瘤的发生、发展及治疗上起着重要作用,选择性的诱导肿瘤细胞凋亡为目标的理论和技术成为目前治疗恶性肿瘤的主要策略之一。受体相互作用蛋白家族是细胞信号转导中的研究热点,其最主要的成员RIP1是决定细胞生死的交叉点。RIP1有多个结构域,在细胞信号转导中的作用更为复杂,其活性异常所导致的后果及其与疾病的关系等都需要进一步的研究。期盼对RIP1翻译后修饰的进一步研究能为临床应用提供新的靶点,以便提高疗效,并达到有效治疗肿瘤的目的。
  (通讯作者:葛源)
  参考文献
  [1] Meylan,E.&K.Burns,et al. RIP1 is an essential mediator of Toll-like receptor 3–induced NF- B activation[J].Nature Immunology,2004(05):503.
  [2] Ofengeim,D.&J.Yuan.Regulation of RIP1 kinase signalling at the crossroads of inflammation and cell death[J].Nat Rev Mol Cell Biol,2013(14):727-736.
  [3] Varfolomeev, E.&T.Goncharov,et al. c-IAP1 and c-IAP2 are critical mediators of tumor necrosis factor alpha (TNFalpha)-induced NF-kappaB activation[J].The Journal of biological chemistry,2008(283):24295-24299.
  [4] Mahul-Mellier,A.L.&E.Pazarentzos,et al.De-ubiquitinating protease USP2a targets RIP1 and TRAF2 to mediate cell death by TNF[J].Cell Death Differ,2012(19):891-899.
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