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 医药卫生

netrin-1及其受体的研究进展

发布时间:2019-11-08 点击: 来源:医学争鸣
Netrins家族是最早在神经系统中发现的可溶性神经导向因子[1],其中以神经轴突导向因子Netrin-1最具代表性。Netrin-1作为一种分泌蛋白,结构上与层粘连蛋白(Laminnin)相似,最初被发现在神经系统中广泛表达。Netrin-1通过与其依赖性受体DCC(deleted in colorectai caner, DCC)及UNC5H(UNC5 homolog, UNC5H)结合,参与神经轴突的定向迁移、生长和诱导神经元的发育分化[2]。近年来的研究证明,Netrin-1受体基因在人类多种肿瘤中表达下调。DCC和UNC5H不与Netrin-1结合时诱导细胞凋亡,结合时则抑制肿瘤细胞的凋亡。近年来的研究发现:在急性肾损伤(AKI)时,损伤处的肾小管上皮细胞的Netrin-1表达显著上调。Netrin-1参与急性肾损伤的发生,通过与其受体结合抑制细胞凋亡和炎症的发生。Netrin-1在患者的尿液中可被检出,Netrin-1能否成为急性肾损伤的早期标志物及治疗药物已成为急性肾损伤相关研究的热点[3]
1. Netrin-1蛋白的结构
神经轴突导向因子Netrin-1属于Netrins家族,最早发现于20世纪。1994年,Serafini等首次在鸡脑组织中发现Netrin-1[3],之后发现其在鸡、小鼠、爪蟾、斑马鱼、以及人体内广泛存在。神经轴突导向因子Netrin-1的结构高度保守,分子量约80 kD,是一种与层粘连蛋白C短臂相关的可分泌蛋白。Netrin-1的N末端450个氨基酸与层粘连蛋白的N末端相似,但C末端的150个氨基酸却与层粘连蛋白不同。C末端因富含碱性氨基酸序列,可作为结合肝素、硫酸乙酰肝素糖蛋白和膜糖脂的结合位点,从而与细胞基质和细胞膜表面的成分相互作用,因此分泌的Netrins的扩散由其表达水平和周围组织结合位点的浓度所决定[4]。Netrin-1包括6个可识别结构域:从N端到C端方向依次是信号肽SP(Signal peptide)、与层粘连蛋白VI结构域相似的结构域LamNT(Lamin in N-terminal domain)、3个保守的表皮生长因子样重复(Lam EGF)和末端的Netrin-CT(Netrin C- termianl domain)结构域,其中,Netrin-CT在不同种属之间的变化最大[5]
2. Netrin-1受体
Netrin-1通过与免疫球蛋白样跨膜受体结合,依赖受体传递信号[6]。当Netrin-1存在时,通过与其依赖性受体结合,参与神经轴突的定向迁移、生长和诱导神经元的发育分化,在神经系统外调控血管形成、细胞迁移和抑制细胞凋亡等[7, 8]。当受体不与配体结合时,它们则促进细胞的凋亡[9]。Netrin-1受体根据结构分为两大类,一类是结直肠癌缺失基因(deleted in colorectal cancer,DCC)[10]及其类似物neogenin,另一类则是UNC5同源物(UNC5 homolog,UNC5H),包括UNC5A、UNC5B、UNC5C(也可以称为UNC5H1-3),二者都包括细胞外区、跨膜区和细胞内区等3个功能结构域,都是依赖性受体[11],此外还有新近发现的Netrin-1受体、唐氏综合症细胞黏附分子[12]以及腺苷A2b受体[13]
2.1结直肠癌缺失蛋白(deleted colorectai careinoma, DCC)
DCC基因定位于人染色体18q21.3,DCC蛋白为I型跨膜糖蛋白,主要由3个功能区组成。胞外区由4个免疫球蛋白样结构域和6个III型纤维连接蛋白(fibronectin, FN)功能域组成,跨膜区富含疏水性氨基酸,胞内区依次为P1, P2, P3结构域。。DCC在脊髓联合神经元轴突生长锥向底板生长时、跨过后及随后生长到腹部索(funiculus)时表达,具有与Netrin-1直接结合的活性,结合位点包括netrins的laminin结构域和DCC胞外区第五个FN功能域,继而引发下游胞内P3结构域二聚化,传递吸引性信号、介导轴突向netrin-1高浓度区域生长[14]。研究表明DCC蛋白的P3结构域可能在神经元迁移、轴突投射和胶质细胞群的迁移和定位发挥作用,从而参与皮质发育、分层以及胼胝体的形成[15]。体外实验表明抗DCC抗体能阻碍Netrin-1依赖性神经元轴突的生长。缺乏UNC-40、Frazzled( 果蝇) 和DCC 可导致本应由Netrin-1 吸引的轴突生长方向错误。敲除DCC小鼠的表型与缺乏Netrin-1非常类似。这些表明DCC家族是传递神经元轴突导向生长的关键分子。DCC也是一种肿瘤抑制基因,最初在结肠肿瘤中发现存在DCC缺陷,后来发现在胃、前列腺、卵巢、食道和血液等多种肿瘤中表达也有减少或缺失,DCC敲除的小鼠在恢复其表达后能抑制肿瘤生长。
2.2. UNC5同源蛋白(UNC5H
UNC5H在人类中有4个成员:UNC5A, UNC5B, UNC5C 及UNC5D。在啮齿动物中称UNC5H1, UNC5H2, UNC5H3 及UNC5H4。UNC5H 的胞外含有2 个免疫球蛋白结构域和2个血小板反应蛋白结构域( thrombospondin type 1, T SP-1),胞内依次为ZU-5( ho-mologous to aportion of Zona Occludens 21) , DB ( DCC binding domain), DD ( death domain) 。UNC5H传递Netrins 的排斥性作用—介导轴突远离Netrins 生长。UNC5H 胞内区能独自起特异性排斥作用,而由Netrin-1 促发的UNC5H ( DB 段) 和DCC( P1 区) 蛋白胞内区结合后,本由DCC 介导的吸引作用转为排斥作用。UNC5H3 参与小脑颗粒细胞和浦肯野细胞迁移及皮质脊髓束的轴突导向[15]。UNC5H 的死亡结构域突变会引起UNC5H 的神经突起排斥,野生型的UNC5H1 将导致神经元死亡[16]