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FXYD基因蛋白家族及FXYD6蛋白的研究现状

来源:《滨州医学院学报》 作者: 2009-8-25
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摘要: 【关键词】 FXYD基因蛋白。FXYD6。Na+K+ATP酶 FXYD基因家族蛋白是一类小分子的单跨膜蛋白, 有离子通道或离子通道调节的作用,和Na+K+ATP酶的结构功能密切相关。为适应不同组织的生理功能,Na+K+ATP酶动力学和FDXY基因蛋白的表达因组织部位的不同而异。...


【关键词】  FXYD基因蛋白;FXYD6;Na+K+ATP酶

 FXYD基因家族蛋白是一类小分子的单跨膜蛋白, 有离子通道或离子通道调节的作用,和Na+K+ATP酶的结构功能密切相关。为适应不同组织的生理功能,Na+K+ATP酶动力学和FDXY基因蛋白的表达因组织部位的不同而异。FXYD基因及其蛋白的生物学特性、生理功能和调节的研究,有助于进一步了解FXYD及其亚群的作用和功能。本文就FXYD基因家族蛋白特别是FXYD6的新近研究进行综述。

    1  FXYD基因蛋白家族

    1.1  FXYD基因蛋白家族的结构与命名  FXYD基因蛋白家族系指包含FXYD 结构的离子转运调节蛋白因子,属于不溶于水的小分子 (66~178氨基酸) I型膜蛋白, 其结构包含有细胞外固定的FXYD序列的单跨膜片段,为离子通道或离子通道调节器[1,2]。FXYD基因家族编码的信号序列含有35个氨基酸,初始序列为脯氨酸苯丙氨酸X酪氨酸天冬氨酸,根据氨基酸编写代码简写为PFXYD, 包括7个不变氨基酸,6个高度保守的氨基酸序列。其中脯氨酸在一些脊椎动物中不确定, X为可变氨基酸,通常是酪氨酸,也可以是谷氨酸、苏氨酸或组氨酸。至今已发现的FXYD家族蛋白有12个亚群成员[1~4],按发现时间顺序先后命名,分别表示为FXYD1、FXYD2、FXYD3、… …FXYD12。

    1.2  FXYD基因蛋白家族的组织表达  所有FXYD基因在胚胎早期均有表达, 广泛的分布于哺乳动物的组织内,成年后则主要在转运流动性液体和溶质的组织器官中表达,如肾、乳腺、胰腺、前列腺、结肠、肝、肺和胎盘;在电兴奋组织,如神经系统和肌肉中亦有表达[5]。但FXYD蛋白亚群的表达有其组织依赖性和特异性(表1),辅助性FXYD蛋白是调节Na+K+ATP酶的重要成分。根据分析标记的氨基酸顺序,对于保守的小分子的膜蛋白的分析,种系发生学研究鉴定发现有8个表达的FXYD 蛋白亚群, 包括FXYD2、 FXYD5、FXYD6、 FXYD7、 FXYD8、FXYD9、FXYD11 和 FXYD12。用定量PCR技术就不同FXYD蛋白亚群在鱼鳃、肾脏、小肠、心脏、肌肉、大脑和肝脏表达进行分析,提示FXYD5和FXYD9在各种组织均有表达,而另外6种蛋白亚群的表达则是呈散在性的分布。在神经兴奋性的组织中,FXYD5 和 FXYD9在大脑中高度表达,FXYD8在骨骼肌中表达。在渗透调节组织中,FXYD11主要在鱼鳃组织内表达,FXYD2 在肾脏中表达,而FXYD12在肾脏和小肠组织表达。几种FXYD的亚群基因在淡水三文鱼肾脏和鳃组织中表达有别于海水三文鱼,提示渗透调节的适应性。新近研究发现FXYD亚群基因在任何硬骨鱼中的表达及其盐浓度的调节有特异的组织依赖性[5]。

    1.3  FXYD蛋白和Na+K+ATP酶的协调作用  FXYD蛋白的功能为离子运输通道或离子通道调节器,Na+K+ATP酶的组织特异性调节亚群。FXYD蛋白常和Na+K+ATP酶的 α和β同工酶相互作用,通过调节Na+K+ATP酶对K+ 亲和力, 协助Na+K+ATP酶发挥作用[6]。 Na+K+ATP酶属于p型ATP酶蛋白家族,在催化反应中形成磷酸化反应,该酶位于浆膜内,利用水解ATP释放的能量,将细胞内的3个钠离子转运出细胞外,同时将2个钾离子转运到细胞内。Na+K+ATP酶是低聚物蛋白,催化反应的亚单位转运阳离子,水解蛋白,是强心苷药物反应的受体。II型糖化蛋白亚基在合成蛋白时和调节方面,参与协同蛋白分子插入正确的细胞膜的位置。已经鉴定Na+K+ATP酶参与维持钠钾离子的跨膜梯度,维护细胞的容积和膜势能,钠离子梯度提供依赖于钠离子的转运系统的能量,调节细胞内的pH值和细胞内钙离子浓度。 该酶存在于所有的细胞内保证细胞内动态平衡,保证特殊部位的细胞的功能。 FXYD10 位于细胞胞浆内,是和Na+K+ATP酶的反应部位,蛋白激酶的磷酸化部位,磷酸化反应参与胞浆内FXYD10 和Na+K+ATP酶作用的中度的结构改变[7]。  表1  FXYD基因蛋白家族的生物学特性

    2  FXYD6蛋白

    2.1  FXYD6蛋白的结构和表达部位  FXYD6基因定位于11号染色体长臂(11q23.3),作为FXYD蛋白家族组成之一,FXYD6蛋白是含FXYD 域离子运输调控因子6,其跨膜蛋白含有35个恒定不变的氨基酸保守序列,推断的FXYD6蛋白含95个氨基酸,其氨基酸的分布顺序是:信号肽1~18氨基酸,胞外区19~38氨基酸,跨膜区39~56氨基酸,胞内区57~95氨基酸。细胞分布部位而言,FXYD6分布于细胞的胞外区、细胞膜和细胞融入膜;其组织器官分布,FXYD6广泛的分布于除血液以外的几乎所有组织,但在大脑组织中有高表达,特别是额叶前部皮质、 杏仁核、 下丘脑、海马和小脑枕叶[8],参与出生后神经的兴奋性。日本学者报告FXYD6 和大鼠跨膜蛋白FXYD1 有48.1%的同源性。用纯化大鼠FXYD6蛋白碳端序列的多克隆抗体进行发生学研究,结果提示在大鼠出生后3周FXYD6的表达在大脑最高,并一直延续到成年大鼠,提示FXYD6对于生后大脑和成熟大鼠大脑的神经元的兴奋性有很大的作用。

    2.2  FXYD6和精神病的易感性  根据对于伦敦大学496例病人和488例正常人的研究,发现在DXYD6基因内或旁有7个微小卫星或单核苷酸多形性标志和精神病易感性有关,一些单倍体等位基因和精神病发生有关,报告染色体11q22~q24 区域存在有患精神病的易感基因区域,认为FXYD6基因的碱基对改变或基因的促进子控制子区域变化引起FXYD6蛋白的功能异常,提高对于精神病的易感性[9]。然而,日本学者研究2 026名日本人(906例精神病患者,1 120例正常对照),发现精神病患者和正常人在等位基因、遗传型基因方面无相关性,认为FXYD6 对于日本人发生精神病无相关性[10]。

    2.3  FXYD6与内耳听神经的平衡功能  Na+K+ATP酶是内耳耳蜗势能产生和维持的重要酶,FXYD6调节内耳内的Na+K+ATP酶, RTPCR研究提示FXYD6以2个剪接变体(splice variant)的方式存在,当在蟾蜍卵母细胞表达FXYD6后,该2个剪接变体蛋白和Na+K+ATP酶反应。FXYD6在和内淋巴自身平衡有关的各种表皮细胞,听神经元旁边的表皮细胞上表达。FXYD6和Na+K+ATP酶的反应有助于产生和维持内淋巴的内耳蜗势能和离子成分[11]。

    2.4  FXYD6和肿瘤  研究提示FXYD3在许多肿瘤组织中高度表达,而新近的研究亦显示FXYD6在一些肿瘤组织内表达,但是否有可能作为肿瘤诊断的标志物尚需进一步研究。 有人通过差异显示PCR方法[12,13],发现人FXYD6 mRNA表达与胆管癌分化程度呈负相关;人FXYD6蛋白与胆管癌分化相关,从正常胆管、高分化胆管癌到低分化胆管癌,hFXYD6 表达量依次递增。原位RTPCR检测表明人FXYD6基因定位于胆管癌上皮细胞胞浆内,在肿瘤细胞中的表达明显高于在正常胆管细胞中的表达。人FXYD6基因在胆管癌的转化、演进过程中可能起重要作用[14]。研究[14]提示人FXYD6反义核酸抑制人胆管癌QBC939细胞体外增殖活性,但对其侵袭能力无明显影响。FXYD6在病理诊断明确的人胰腺癌组织内有明显的表达[15]。

【参考文献】
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作者单位:解放军总医院全军肝胆外科研究所 北京市 100853;2 解放军第二炮兵总医院肝胆胃肠研究所


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