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1、破骨细胞中p62/SQS下M1的信号传导通路及相关骨骼疾病,细胞生物学论文在人体正常的骨骼组织中，成骨细胞和破骨细胞通过调节骨构成与骨吸收共同维持骨骼的动态平衡；而骨质疏松的发生则是骨吸收和骨构成经过中的动态平衡被打破，使得骨组织构造和力学特征发生改变。当前的研究表示清楚，p 62/SQSTM 1 通过调控破骨细胞的信号传导通路，在骨代谢的调节及骨质疏松的构成中发挥重要的作用。1 p62/SQSTM1的概述及其作用机制。1.1 概述 人类的 p 62 基因位于 5 号染色体上，包含 8个外显子，编码含有 440 个氨基酸残基的 p 62 蛋白。Shin J 等1在 p 62 蛋白作用机制的研究
2、中，注意到 p 62 介入构成细胞内多泛素化蛋白质聚集体，据此将 p 62 蛋白命名为 sequestosome 1.p 62/SQSTM 1 是一个由 SQSTM 1 编码的多功能泛素结合蛋白，它的一级构造序列中至少包含 9 个带有构造性模体motif的构造域，可与其它蛋白质互相作用。这些构造域包括：N 末端的 PB 1 构造域，结合 aPKC、ERK、NBR 1、MAPKK 5MEK 5等，也能与 p 62 本身结合；1 个 ZZ 型锌指构造，可与 RIP 互相作用；1 个与肿瘤坏死因子受体相关因子 6TRAF 6结合的构造域TRAF 6-binding domain,TBS；1 个核定位
3、信号NLS和核输出信号NES模体；1 段与微管相关蛋白 1 轻链 3LC 3互相作用的 LC 3 作用域LIR；2 个位于 LIR 两侧的 PEST 序列；1 段与 Keap 1Kelch-like ECH-associated protein 1结合的Keap 1 作用区域KIR；1 个与 p 38 蛋白结合的构造域和 C 末端的泛素相关构造域UBA2.1.2 作用机制 p 62 作为一种信号转导途径中的支架和适配子蛋白，是细胞内多种蛋白复合物的主要成分。其多个构造域与其它蛋白质互相作用，介导多种细胞功能，包括细胞信号转导、受体内化、蛋白更新和基因转录调控等3.Morissette J,La
4、urin N4等的研究以为 p 62 在骨的生理调控中具有重要的作用。而p 62最明确的功能是其作为细胞内信号转导和NF-B选择性活化的支架蛋白5.P 62 作为一个穿梭因素，不管是在靶向泛素化的蛋白质降解还是在自体吞噬或蛋白酶体途径都扮演着重要的角色6-7.除此之外，与诸多的蛋白质互相作用，P 62 被以为是RANKL 激活信号传播的交换机，进而在破骨细胞起重要的作用8.2 破骨细胞中p62/SQSTM1的信号传导通路。2.1 P 62 介导 NF- B 的激活，促进破骨细胞的构成及活化 连接 RANKL 与 TRAF 6 介导 NF- B 激活是 P 62 支架蛋白的功能之一9.P 62
5、蛋白支架在 RANK 诱导信号中通过聚集和构成信号复合物，与其结合并激活 TRAF 6 发挥着重要的作用10.RANKL 与其受体 RANK 的结合导致 TRAF 6 聚集；而后 TRAF 6 通过激活 IB 激酶IKK复合体来使 NF- B活化11.而 p 62 与 TRAF 6 结合后，P 62-TRAF 6 复合体将与非典型蛋白激酶 CaPKC蛋白互相作用，通过 IB 激酶 B 的磷酸化IKKb调节 NF- B 的活化10,12-13.除此之外，TRAF 6 也和TGFB 激活的蛋白激酶 1TAK 1及接头蛋白 TAB 1、TAB 2构成复合物14.当 TAK 1 被激活时，它反过来磷酸
6、化 NF- B诱导激酶NIK，激活 IKK 复合物，使 NF- B 通路活化15-16.Liu W,Xu D 等17的研究显示 3 个 RANK-TRAF 结合基序介入了破骨细胞的构成和活化。除此之外，Shinohara M,Wada T 等18-19的研究也证实上述信号分子促进破骨细胞分化，存活和活动。2.2 P62与CYLD作用，负调节破骨细胞 p 62 作为一个接头蛋白，能与 CYLD 互相作用，促进 CYLD 与 TRAF 6 的结合，增加 CYLD 对 TRAF 6 分子的去泛素化作用20.CYLD 通过降低 TRAF 6 本身泛素化负调控 NF- B 的活性21-22.而Koval
7、enko A23等通过泛素化实验进一步证实 CYLD 通过抑制 NEMO、TRAF 2、TRAF 6 分子的泛素化，进而抑制 NF- B信号通路的活性。CYLD 负调节 IKK 和 JNK 的活化，并且在RANKL 诱导的破骨细胞构成的条件下显着上调它的表示出24.因而，CYLD 似乎是 RANK 在破骨细胞的信号通路中的一个关键的负调节点。除此之外，Jin W,Chang M 等24的实验还证实，由于CYLD 缺陷型小鼠对 RANKL 过度敏感，表现出严重的骨质疏松症与异常的破骨细胞分及更大更多的破骨细胞。2.3 P 62 调控 NFATc 1 和 ERK,调节破骨细胞的分化 RANKL 特
8、异且强烈地诱导 T 细胞核因子NFATc 1 的或NFAT 2的活化，它是破骨细胞分化的主要调节器25.这种诱导与 TRAF 6、c-Fos 等通路有关。而 TRAF 6 的活性是受 p 62 交互影响的，因而，p 62 在某种程度上间接控制 NFATc 1 的信号。在 RANKL 存在时，NFATc 1 的表示出升高，并引起破骨细胞的终末分化；NFATc 1 与 c 2Fos 协同促进了诸如 TRAP 和降钙素受体等破骨细胞特异性基因的表示出26.Takayanagi H27等在体外使用胚胎干细胞的破骨细胞分化实验中发现 NFATc 1 缺失的细胞表现出破骨细胞生成的缺陷。而 Matsuo
9、K 等28的报告还进一步指出一种活性形式的 NFAT 能够重建在 Fos 缺陷细胞中观察到的破骨细胞生成的损伤。由此可知，NFATc 1 在RANK 信号传导引起破骨细胞分化的经过中起着重要的作用。除此之外，Ang ES 等29的研究显示 RANKL 也诱导有助于破骨细胞分化和存活的 MEK/ERK 通路。而 P 62 在 NF- B、NFAT 的活化及 ERK 的磷酸化中起着重要作用30.2.4 P 62 和破骨细胞中 PDK 1/aPKC 的活化 DuranA 等31有关小鼠实验模型的研究指出：对 RANKL 的刺激可诱导 TRAF 6、P 62 和非典型 PKCSaPKCs之间构成三元复
10、合物，并以为 p 62 是破骨细胞构成中的一个重要因素。与此结果1PKC 、P-PKC / 及 P-PDK 1 与 P 62 有关联32.根据对PKC 的了解，像其他 aPKCs 一样，是 PDK 1 的基板，表示清楚了PDK 1 在 P 62-aPKC 信号通路中的作用，但也许还有其他的TRAF 6-P 62 信号通路。事实上，PDK 1 是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，是公认的调控多种细胞信号传导通路的主蛋白激酶，并且能够通过酪氨酸磷酸化Tyr 9 和 Tyr 373/376进一步激活。PDK 1 也被发现具有磷酸化，通过 cAMP、cGMP 依靠蛋级白激酶 C 激酶家族中的蛋白质包括新的和非典
11、型 PKCS,p 70 S 6K等的激活其他成员33.3 与p62/SQSTM1相关骨骼疾病。3.1 骨质疏松 众所周知，骨质疏松是由成骨细胞与破骨细胞失稳态所引起的骨骼疾病。研究表示清楚，成骨细胞可介入破骨细胞的分化和激活，而这些经过是由两个信号通路：一个通过M-CSF 及 NF- B 配体RANKL的受体激活剂激活；一个由 ITAM 介导的共刺激信号34.RANKL 是由成骨细胞、基质细胞和活化的淋巴细胞表示出的能与膜结合的 TNF 相关因子，其主要与破骨细胞外表的特异性受体 RANK 结合，进而刺激破骨细胞分化、活化和成熟，同时抑制破骨细胞凋亡。当前的研究已证实p 62 介入了 NF-
12、B 的激活。因而，p 62/SQSTM 1 通过介入的信号传导通路激活破骨细胞，与骨质疏松的发生及构成密切相关。3.2 Paget 骨病 Paget 骨病PDB是以骨更新异常为主要特征的人类慢性代谢性骨骼疾病，它主要表现为：骨无序代谢增加和破骨细胞过度活泼踊跃。Cundy T,Naot D 等35的报告指出40%的家族性或偶发 PDB 病例被检测出 p 62 突变体。而 SarahL Rea 等36的报告更是显示：到当前为止，已有 28 个 PDB 相关的 p 62 突变体被发现。很多 PDB 突变体位于 p 62 的 UBA 构造域，UBA 构造域的突变导致 p 62 与泛素化的 TRAF
13、6 的互相作用受损，或 p 62 与泛素化的 TRAF 6 的去泛素化酶 CYLD 的互相作用受损，进一步促进 RANKL 刺激 NF- B 的激活，结果造成破骨细胞生成量增加37-38.进而导致 Paget 骨病的发生。4 结束语与瞻望。p 62/SQSTM 1 通过介导 NF- B 的激活、NFATc 1 和ERK 的调控等信号通路，促进破骨细胞的激活及分化，在骨质疏松、Paget 骨病等相关骨骼疾病的发生及发展中起重要的作用。任何直接或间接调节 p 62 的机制，其对破骨细胞活化的重要性是毋庸置疑的；但 p 62 在破骨细胞中影响确实切机制仍有待充分确定。然而，p 62/SQSTM 1
14、作为一个多功能蛋白分子，其构造中的多个特殊功能构造域可与其它蛋白质互相作用，显示出p 62 蛋白的多功能特征及调节机制的多样性。因而，进一步研究和讨论 p 62 复杂而严密的调控机制，能帮助我们更深切进入地认识骨质疏松、Paget 骨病等相关骨骼疾病的生理和病理机制，进而为相关骨骼疾病的防治提供新的思路及方向。以下为参考文献。1 Shin J.P 62 and the sequestosome,a novel mechanism for proteinmetabolismJ.Arch Pharm Res,1998,216：629-633.2 Lin X,Li S,Zhao Y,et al.In
15、teraction domains of p 62:a bridge betweenp 62 and selective autophagyJ.DNA Cell Biol,2020,325：220-227.3 Moscat J,Diaz-Meco MT,Wooten MW.Signal integration and diversificationthrough the p 62 scaffold proteinJ.Trends Biochem Sci,2007,32:95-100.4 Morissette J,Laurin N,Brown JP.Sequestosome 1:mutation
16、frequencies,haplotypes,and phenotypes in familial Paget s disease ofboneJ.J Bone Miner Res,2006,21Suppl 2：38-44.5 Geetha T,Wooten MW.Structure and functional properties of the ubiquitinbinding protein p 62J.FEBS Lett,2002,512:19-24.6 Hocking LJ,Mellis DJ,McCabe PS,et al.Functional interactionbetween
17、 sequestosome-1/p 62 and autophagy-linked FYVE containingprotein WDFY 3 in human osteoclastsJ.Biochem Biophys ResCommun,2018,402:543-548.7 Seibenhener ML,Geetha T,Wooten MW.Sequestosome 1/p 62?more thanjust a scaffoldJ.FEBS Lett,2007,581:175-179.8 McManus S,Roux S.The adaptor protein p 62/SQSTM 1 in osteoclastsignaling pathwaysJ.J Mol Signal,2020,7:1.