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14-3-3蛋白的生物学功能

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2024年5月21日发(作者:脱夜梅)

医学研究杂志2008年l2月 第37卷第12期 ・综逑与进展・ 

14—3—3蛋白的生物学功能 

吕 靖 曹济民 

14—3—3蛋白家族是由多个高度保守但又各具特异性的 

K 一ATPase参与的胞吞作用中,通过多巴胺对三磷酸肌醇激 

成员构成的具有复杂功能的调节性蛋白家族,它们主要通过 

与磷酸化丝氨酸模体结合来发挥作用。14—3—3蛋白参与很 

多重要的细胞生理过程,如酶和细胞因子活性、离子通道、细 

胞骨架动力学调节,DNA损伤时细胞周期关卡的引发及维持, 

细胞增生、分化和凋亡调节等。 

目前在人类细胞及其他生物体中已发现有1O个以上14 

3—3蛋白家族成员…。在人类,已经鉴定出7个不同组织 

表型的异构体 ,它们各自具有不同的功能。14—3—3蛋白 

是高度酸性的二聚化的细胞内蛋白,主要与磷酸化丝氨酸模 

体结合。很多已鉴别出的14—3—3相互作用蛋白都有RSX- 

PSXP识别序列,其中X是可变的,但磷酸化的丝氨酸对于与 

14—3—3的结合是关键的。14—3—3与靶蛋白的结合通常 

发生在靶序列的第1个丝氨酸被磷酸化之后 。14—3—3 

与靶蛋白的结合通常导致靶蛋白的亚细胞定位的改变或其相 

关功能和活性的改变。目前研究较多的靶蛋白包括蛋白磷酸 

激酶Rafl、KSR1、ASR1、MEKK1、Bcr、Ca“/CaMK、PKC、蛋白 

磷酸酶Cdc25c、eCbl、BAD、A20、转录因子FKKHR1、MSN2、 

MS、GR、Tlx2、NFAT及端粒酶的催化亚基TERT等。14—3—3 

蛋白还与一些离子通道的活性有关,被认为是这些离子通道 

的辅助性受体蛋白。14—3—3蛋白在肿瘤及其他一些疾病的 

发病机制及诊疗中的意义也越来越受到重视。 

l4—3—3与多种酶的相互作用及联系 

1.14—3—3与Na 一K 一ATP酶及胞吞作用的关系:在 

对G蛋白偶联受体信号传导作出反应时,Na 一K 一ATP酶 

(Na 一K 一ATPase)在胞吞过程中所起的作用,受到(亚基 

的磷酸化及三磷酸肌醇激酶的结合所控制,而后者又与14—3 

3有密切的关系。用免疫共沉淀法处理14—3—3蛋白正常 

的细胞后,显微镜下显示,多巴胺可以促进14—3—3蛋白与 

胞质膜的联系,并有利于14—3—3蛋白与Na 一K 一AT— 

Pase的(亚基定位于同一个区域,其中(亚基N端的第18位 

丝氨酸对14—3—3蛋白的结合很关键。而在14—3—3突变 

的鼠肾脏细胞中,却发现多巴胺既不能降低Na 一K 一AT— 

Pase的活性,也不能促进胞吞作用。实验中还发现,在Na 一 

基金项目:国家自然科学基金(30125016,30370565);973项目 

(2006CB503806) 

作者单位:100005 北京,中国医学科学院基础医学研究所/:It京 

协和医学院基础学院生理学与病理生理学系 

通讯作者:曹济民,电子信箱:caojimin@126.COB 

酶的激活需要激酶的(亚基的1个富含脯氨酸的结构域结合, 

而这一作用在14—3—3突变时受到阻止。14—3—3为将三 

磷酸肌醇激酶募集到Na 一K ATPase的正确位置使其参与 

胞吞过程的起到了关键性作用 。 

2.在拟南芥中14—3—3与H 一ATPase及其异构体之 

间相互作用的特异性:H 一ATPase是胞质膜处与14—3—3 

结合的主要靶蛋白。H 一ATPase的活性是由14—3—3与其 

磷酸化的c端结合所激活的。在非应激状态下,少于总数 

1%的14—3—3与H 一ATPase结合。但是在需要氢离子泵 

完全激活的条件下,如使用真菌毒素壳梭孢(菌)素时,参与 

H 一ATPase激活的14—3—3将会增至数个百分点。虽然拟 

南芥(Arabidopsis)中14—3—3家族成员蛋白都典型地包含有 

保守的序列,但是在发展渊源上它们有明显的多态性。在对 

若干拟南芥14—3—3/GFP融合物的测量分析中发现,14—3 

3在不同的亚细胞分区中有着不同的类型。用肽类或化学 

试剂能阻断不同的14—3—3与细胞相应的蛋白质的结合,进 

步证明了区域化14—3—3与各自的靶蛋白的作用的特异 

性。体外实验中,各14—3—3异构体都能与H 一ATPase结 

合。但在体内,14—3—3与H 一ATPase两者的异构体之间 

存在结合特异性。使用14—3—3的9种异构体的特异性抗 

体进行实验,发现在拟南芥叶里,GF14e、 、∞、X、‘P和O都 

存在,但被隔离的胞质膜处缺乏GF14X、‘p和e。使用所有14 

3—3和H 一ATPase异构体的特异性探针进行Northern 

blot分析时,发现大部分异构体的转录产物都存在。在mRNA 

水平,GF14e、 、x是在叶中高度表达的14—3—3异构体, 

而AHA1,3,11是高度表达的H 一ATPase异构体。不过在 

使用mass peptide fingerprinting实验方法时,AHA1与AHA2 

得分最高,而且它们的存在可以通过MS/MS得到证明 。 

3.14—3—3调控CAMKK的PKA磷酸化依赖性抑制作 

用:细胞内钙离子的浓度调节了许多生理过程,如细胞骨架的 

动力学反应和基因转录及突触的可塑性等。钙离子信号一部 

分是由Ca“/CaMK级联所转导的,该级联由CaMKK及其下 

游的CaMKI和CaMKIV组成。该级联还与其他信号转导途径 

相关联。如CaMP依赖的PKA通路中,PKA能直接磷酸化 

CaMKK的两个抑制性位点(108位的Thr及458位的Ser),从 

而抑制了CaMKK的活性。14—3—3与这一抑制作用有关。 

从共转染的异源细胞以及鼠的脑匀浆中都可通过免疫共沉淀 

法得到CaMKK与14—3—3。突变定位实验鉴定出CaMKK 

的磷酸化的第74位丝氨酸是14—3—3结合的主要位点。在 

】09・ 

综述与进展・ 

培养的鼠海马神经元以及快速海马切片中,当用forsklin处理 

使得PKA激活时,这种相互作用加强;而当使用PKA的抑制 

剂时,这种相互作用被阻断。在体外,14—3—3与CaMKK的 

相互作用有两个调节结果:一是直接抑制了CaMKK的活性, 

二是打破了抑制性磷酸化位点的第108位Thr的去磷酸化。 

当用forskolin刺激转染了CaMKK的239个人类胚胎肾细胞 

时,14—3—3共转染时第108位Thr的去磷酸化的抑制作用 

的程度,与使用蛋白磷酸酶的抑制作用的程度相当。因此,14 

3—3与CaMKK的结合稳定了PKA介导的磷酸化的抑制作 

用,这对CaMKI、CaMKIV、PKB及ERK信号转导通路都起了 

重要的调节作用 。 

4.14—3~3£与PKC ̄,的相互作用及其与缝隙连接活性 

的关系:在上皮细胞中,缝隙连接的活性是受PKC ̄/介导的对 

Cx43的磷酸化的调节的。胰岛素样生长因子I可以促进 

PKC,/移位及其对Cx43的磷酸化,从而提高缝隙连接的活性。 

而14—3—38可以通过抑制PKC7的活性来抑制间隙连接的 

活性。实验中鉴别出了PKC'y的c1结构域中两个负责与14 

3—3e相互作用的位点:clB1(由101~112位氨基酸残基 

组成)及clB5(由141~151位氨基酸残基组成)。体外及体 

内实验都显示,clB1和(或)c1B5的合成肽能直接竞争性地 

与14—3—3£结合,导致内源性的PKC3,从与14—3—3e的结 

合中游离释放出来,PKC7的活性及其磷酸化作用被激活,并 

且转移至细胞膜,导致缝隙连接的活性受到抑制。与对照组 

相比,使用了c1B1或c1B5合成肽来处理的缝隙连接的活性 

至少减少了5倍。用100mmol/L的c1B1或c1B5肽处理时, 

与对照组相比,Cx43的形成下降了10或4倍。因此,PKC7的 

活性及其定位是受到它的clB1结构域与14—3—3e结合所 

调节的。与这些PKC3,结构域相对应的合成肽可以竞争性地 

与14—3—3£结合,导致间隙连接的活性受到抑制。合成肽 

可以用来调节间隙连接的活性…。 

5.14—3—3调节DYRKIA的活性:DYRKIA是与唐氏综 

合征(down syndrome)导致的智力发育迟滞有关的酶。用酵母 

双杂交法寻找能调节DYRKIA活性的蛋白质时,鉴定出14—3 

3是与DYRKIA相互作用的蛋白质,它们之间的作用与已 

经得到证实的YaklP和Bmhl/2p的相互作用类似。在体外 

和体内实验中,l4—3—3与DYRKIA的结合都需要DYRKIA 

的N端,而且都依赖于DYRKIA的磷酸化状态。在体外,14— 

3—3的结合以剂量依赖的方式增加了DYRKIA的活性;在体 

内,抑制14—3—3结合的小肽Sc138降低了14—3—3的活 

性。可见,DYRKIA的活性可以通过与14—3~3的相互作用 

而受到调节 。 

二、14—3—3与信号转导关键蛋白Grbl0的联系 

Grbl0是受体蛋白的一种,在受体酪氨酸激酶的信号转导 

过程中起重要作用。Grbl0的表达水平可影响Akt的活性。 

Grbl0可在将Akt重新定位于细胞膜时起到受体蛋白的作用。 

用酵母双杂交法可检测出Grbl0的一个搭档蛋白14—3—3。 

14—3—3/Grbl0的相互作用需要Grbl0的磷酸化。只有磷酸 

1】0・ 

J Med Res,Dec 2008,Vo1.37 No.12 

化形式的Grbl0可以与内源性的14—3—3发生免疫共沉淀。 

Grbl0发生磷酸化的位点可能位于经典的14—3—3结合模体 

RSVSEN,因为这个位点突变后Grbl0便失去与14—3—3结 

合的能力。因而,Grbl0存在有两种不同的磷酸化状态,当第 

428位丝氨酸发生磷酸化时与14—3—3组成复合物。有证据 

表明Akt直接与Grbl0结合,在体外实验中能磷酸化Grbl0。 

因而,存在1个包括由Grbl0、14—3—3与Akt组成的磷酸化 

调节复合物在内的调节性通路 。 

三、14—3—3与c—Abl及细胞程序化凋亡的关系 

C—Ab!酪氨酸激酶在胞质与胞核都存在。细胞核的C— 

Abl被不同基因毒性物质激活,引导细胞凋亡。在DNA损伤 

应答中,胞质的C—Abl被送至胞核发挥作用。C—Abl通过与 

14—3—3结合而滞留于胞质。C—Abl的第735位Thr的磷酸 

化提供了与14—3—3直接结合的位点。在对DNA损伤作出 

应答时,C—junN端激酶(jnk)的激活引导了14—3—3的磷酸 

化,使得14—3—3离开C—Abl。非磷酸化的14—3—3变异 

体抑制了DNA损伤诱导的C—Abl往胞核的运输及细胞凋 

亡。可见14—3—3是细胞内e—Abl定位及基因毒性应激的 

关键性调节因子,并与细胞凋亡有关 。 

四、14—3—3的功能性双性槽在细胞动力学中的作用 

过去曾认为,14—3—3B结合于p一整合素(以下简称为 

整合素),14—3—3B的过度表达促进了细胞的伸展及移位 

但在后来的实验中发现,14—3—3B的与其他配体相互作用 

的位于双性槽外面的第60位丝氨酸的突变,虽然抑制了l4— 

3—3p与整合索的相互作用,但是并不防碍14—3—3p促进 

细胞伸展及移位。这表明,l4—3—3B与整合素的相互作用 

对于它在细胞动力学中的作用并不是必需的。实验中还发 

现,14—3—3B的双性槽(groove)中数个关键氨基酸残基的突 

变,尽管不影响14—3—38与整合素的相互作用,却破坏了14 

3—3B与其磷酸化丝氨酸的配体Raf及Cas之间的相互作 

用。对突变体LF(129位Arg与130位Tyr换成了Leu及Phe) 

的分析表明,不像野生型14~3—3B,LF不能刺激细胞伸展与 

移位。这提示了功能性的两性槽对于14—3—3B对细胞的调 

节作用是必需的。因而是功能性的双性槽,而不是与整合素的 

作用,是14~3—3B在细胞动力学方面发挥作用的关键。 

五、14—3—3与K 通道 

1.14—3—3对大麦胚芽的K 通道的调节及其与生长发 

育的关系:种子的萌芽经历两个阶段:最初的吸入阶段及随后 

的生长阶段。在大麦中,后一阶段(生长阶段)在胚芽出现时 

比较明显。对于生长阶段的继续进行来说,激活性物质(主要 

是K )是很关键的。大麦胚芽中存在着内向和外向两种K 

通道。脱落酸(abseisic acid,ABA)激素可抑制大麦的萌芽,而 

Fc(fusicoccin)则是已经被广泛认同的萌芽刺激因子。ABA 

阻止K 内流并降低内向K 通道的活性。而FC则促进K 

内流并降低外向K 通道的活性。这两种K 通道都受14—3 

3的调控,组成一个完整的信号转导途径。14—3—3对这 

两种K 通道的作用是相反的:内向K 通道的激活完全依赖 

医学研究杂志2008年12月 第37卷第12期 

于14—3—3,而外向K 通道的活性可被14—3—3下调了 

60%。如果再与前述的14—3—3调节浆膜H 一ATPase的 

活性相联系,可推测14—3—3是调节细胞的渗透压泵的最初 

的因子。 

・综述与进展・ 

影响最大的,它的活性的增加使得复极化时外向离子流的速 

率加快,从而加速了动作电位的复极化进程,缩短了动作电位 

的时程。内源性PKA更倾向于被运送到细胞膜附近时磷酸 

化通道。PKA是通过AKAPs定位于胞膜的。胞膜附近相对 

丰富的可供利用的14—3—3£或许会改变HERG维持磷酸化 

状态的可能性。反过来,细胞内其他14—3—38的靶蛋白与 

HERG竞争性结合14—3—3£,决定了该处可供与HERG结合 

的14—3—3£的浓度。14—3—3s通过与HERG的动态性联 

2.14—3—3£与人心肌细胞HERG钾通道的相互作用: 

对复杂的心血管变化作出及时的适应性的心脏节律的变化需 

要对膜兴奋性的动态性调节。离子通道建立并调节了心肌细 

胞的膜电位及兴奋性。通道活性的精细调控对于调节心脏节 

律是必需的。心脏节律的紊乱可由不正常的离子通道活性引 

起。HERG基因编码了通道的极性形成亚基,后者形成IKr 

(快速激活延迟整流K 流)。IKr的特殊性在于对心肌动作 

电位复极化作出反应及相应的调节,因而它对于心脏节律的 

调控是关键的。HERG蛋白的突变可以导致长QT综合征 

(LQTS)。LQTS的节律性紊乱通常是应激诱导的,提示B一 

肾上腺素能的增强性应激与心脏离子通道活性有关。应激激 

动B一肾上腺素受体,导致cAMP水平升高,cAMP可直接或 

间接通过PKA的磷酸化来调节HERG的K 通道。 

已经发现越来越多的第2亚基及辅助性结合蛋白,与离 

子通道相关联并调节离子通道的表达、转运及活性。相当一 

部分离子通道存在于由激酶、磷酸酶及信号转导分子组成的 

动态的大分子复合物中。对于HERG通道,实验中发现了B 

肾上腺素能信号转导与HERG通道活性的改变之间联系起 

来的一个重要蛋白14—3—38。HERG/IK可能存在于一个包 

括14—3—38,还可能包括AKAPs在内的大分子信号转导复 

合物中。这个复合物通过将不同路径对通道活性的调节进行 

协调,动态地调节了膜的兴奋性。 

14—3—38同时与HERG通道的N端及c端结合,提高 

了HERG的活性,这一作用需要PKA对HERG的磷酸化及14 

3—38的二聚化。l4—3—3£与HERG之间的相互作用还 

可以阻止磷酸酶从细胞内释放,稳定了通道的PKA磷酸化状 

态的时间,从而导致了B一。肾上腺素受体对HERG通道活性 

的刺激作用的增强。14—3—3£定位于17号染色体,17P13. 

3,它所编码的14—3—3s异构体是14—3—3各种异构体中, 

在心脏表达最丰富的类型。酵母双杂交法证明了HERG的钾 

离子通道与14—3—3E存在着相互作用。在体外实验中,这 

相互作用被R18肽(1个对靶蛋白HERG有高亲和力的14 

3—3的竞争性抑制剂)所阻断。进一步的实验表明,HERG 

蛋白与14—3—38的结合部位位于215—375位氨基酸残基, 

包括PKA的磷酸化位点280RRA(P)SSD285。HERG有4个 

磷酸化位点:¥283、¥890、T895JI及S1137。实验证明,¥283与 

S1137介导了与14—3—3£的结合。在1个HERG通道四聚 

体中有8个潜在的14—3—3£结合位点。HERG与14—3— 

3s之间的相互作用的发挥需要14—3—38二聚化并直接与 

HERG的相应位点结合。14—3—3£与HERG的相互作用使 

得在电压依赖性激活中往超极化方向增加了11mV的振幅, 

在原来的(2O~lOOmV的电变化范围的基础上增加了15%到 

45%,提高了HERG/IKr的活性。而IKr又是对心脏动作电位 

系,为心脏在对应激作出恰当的电生理反应提供了一个调节 

机制。 

总之,14—3—3£与HERG之间的相互作用增强了肾上 

腺素对HERG K 通道活性的刺激作用为对膜的兴奋性及心 

脏节律性的控制的可塑性提供了一个独特的机制 J。 

六、14—3—3与肿瘤 

14—3—3与肿瘤密切相关,这是因为它不仅与端粒和端 

粒酶的活性相关,而且在G:细胞周期关卡中发挥了重要的作 

用,从而确保了基因的完整性、DNA损伤的及时修复及细胞的 

存活。 

1.14—3—3与端粒及端粒酶活性的关系:有报道指出,14 

3—3 ̄r的下调与端粒酶的持续性活性及P161NK4a肿瘤抑 

制基因的大量下调相伴随。还有实验显示,两个14—3—3tr 

基因都失活时,细胞出现端粒重复序列丢失,提高了染色体端 

端相连及末端非相互移位的频率。这些现象与端粒的G带悬 

突的数量减少以及核基质与端粒的关系的改变有关。 

2.14—3—3 ̄r与G 细胞周期关卡的关系:14—3—3 ̄r在 

功能水平上与P53引导的G,细胞周期关卡有关,14—3—3 ̄r 

引发及维持了DNA损伤后的G 期停顿,使得在从G 期进入 

M期之前,DNA得到修复。Cdc25C磷酸酶的去磷酸化作用可 

以激活cyclinB1/Cdc2复合物,而14—3—3 通过结合于 

Cdc25c的216位的Ser残基来使得Cdc25c磷酸酶失活。14— 

3—3 还将Cdc2限定于胞质,防止它在G:后期移位至核。 

在未经处理的循环周期的细胞,偶发的染色体断裂或者端粒 

之间的融合会被G 细胞周期关卡捕获,细胞周期发生停顿, 

接着这些突变了的染色体结构在进入M期之前进行修复。 

但如果这些细胞的14—3—3 ̄r在维持G 细胞周期关卡方面 

有缺陷,这些细胞在进入M期时突变的染色体结构就会没有 

得到恢复,进而在有丝分裂时导致细胞凋亡 。 

七、14—3—3与其他疾病的关系 

14—3—3可作为从神经脱髓鞘疾病病人中挑选出很可能 

发展为更严重的复杂性硬化者的标志物。编码14—3—3家 

族的基因中YWHAZ基因的SNPrs983583G/A与狂妄型精神分 

裂症有重要的联系,YWHAZ基因是一个潜在的狂妄型精神分 

裂症的易感性基因。总之,14—3—3是癌症与多种人类疾病 

的研究的焦点之一。14—3—3蛋白可能会在诊断与治疗人类 

疾病中发挥越来越大的作用。 

参考文献 

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(收稿:2008—09—12) 

梗阻性黄疸并发急性肾衰竭机制的研究概况 

张喜平 沈延飞 黄鑫梅 

梗阻性黄疸(obstructive jaundice,OJ)是一种主要由胆道 

结石、胆管狭窄、胆管癌、壶腹周围癌等引起的临床征象。除 

能引起肝脏的明显损害外,对其他脏器及组织均有不同程度 

的损害,且影响治疗的效果。急性肾衰竭(acute renal failure, 

ARF)是梗阻性黄疸患者常见的死亡原因之一。据文献报道, 

内毒素水平的升高与0J时机体的免疫功能受抑有关。彭兵 

等 研究发现无论术前还是术后,OJ患者血液中的白细胞介 

素一6(IL一6)、白细胞介素一8(IL一8)、肿瘤坏死因子(TNF 

一 

)等炎症介质均明显高于对照组(P<0.05),对机体免疫 

功能的下降有着直接影响,而且炎症介质的释放,还可引起肾 

在接受手术的0J患者中ARF发生率约有8%~9%,病死率 

更高达68% ,本文对0J时ARF的发生机制做一综述。 

血液动力学改变,加重肾脏低灌注 ,从而对肾脏造成一定程 

度损害。 

内毒素血症 

内毒素血症还可直接激活凝血因子Ⅺ和Ⅻ启动内源性凝 

血系统,诱导前列腺素与血栓素等的产生 ,从而引起肾小球 

和肾小管周围纤维蛋白沉积,它还可以通过肾交感神经兴奋 

性来激活肾素一血管紧张素系统,提高血管对儿茶酚胺的敏 

感性,引起血管收缩…,从而加重。肾脏缺血、缺氧,直接导致肾 

内毒素是肠内的革兰阴性菌细胞壁上的一种脂多糖,正 

常情况下,来自胆汁的胆酸、胆盐和分泌型免疫球蛋白A(sl— 

gA),均能抑制肠内菌群过度繁殖和内毒素产生,维持黏膜屏 

障的完整,阻止内毒素的吸收。0J时肠一肝循环中断,缺乏 

胆盐及slgA,肠腔内革兰阴性菌过度增生,菌群失调,微生态 

紊乱,内毒素产生增多,加上肠黏膜屏障功能受损,内毒素从 

肠道吸收增多,同时又由于胆汁反流人血,高浓度胆红素的毒 

功能损害。综上所述,0J时内毒素血症的发生可通过直接和 

间接的途径来影响肾脏的功能,对ARF的产生有着较大的影 

响。还有研究表明 术前应用胆酸钠或抗内毒素制剂等进行 

性作用,肝库普弗细胞功能受到抑制,不能有效阻止门静脉血 

中内毒素溢入外周,从而形成肠源性内毒素血症(endotox— 

抗内毒素治疗可有效降低术后血中内毒素水平,有效地改善 

肾功能。因此,保护肠道黏膜,调整肠道菌群的紊乱,减少肠 

emia,ETM) 。肝脏是降解内毒素、杀灭细菌的主要场所,而 

内毒素血症的形成,又加重了肝细胞损伤。有研究表明 ,内 

毒素是引起0J免疫功能受抑的主要原因之一,0J患者血液 

基金项目:浙江省中医药卫生科技计划项目(2004C142);杭问市 

科技计划项目(2005224) 

道内毒素的吸收,提高肝脏Kupffer细胞及机体免疫功能以增 

强内毒素的清除作用,对抑制并发症的发生有着积极的作 

用 。 

二、免疫功能下降 

0J时存在全身免疫功能下降,尤其是细胞免疫机能降低 

的问题。有研究证实内毒素是引起0J时免疫功能受抑的主 

要原因之一 ,主要涉及的细胞因子有TNF一 、IL一1、IL一 

2、IL一6、IL一8等。其中IL一1、IL一6、IL一8主要来源于单核 

作者单位:310006杭州市第一人民医院普外科(张喜平);浙江 

中医药大学(沈延飞、黄鑫梅) 

通讯作者:张喜平,电子信箱:zxp99688@yahoo.tom 

112・ 

2024年5月21日发(作者:脱夜梅)

医学研究杂志2008年l2月 第37卷第12期 ・综逑与进展・ 

14—3—3蛋白的生物学功能 

吕 靖 曹济民 

14—3—3蛋白家族是由多个高度保守但又各具特异性的 

K 一ATPase参与的胞吞作用中,通过多巴胺对三磷酸肌醇激 

成员构成的具有复杂功能的调节性蛋白家族,它们主要通过 

与磷酸化丝氨酸模体结合来发挥作用。14—3—3蛋白参与很 

多重要的细胞生理过程,如酶和细胞因子活性、离子通道、细 

胞骨架动力学调节,DNA损伤时细胞周期关卡的引发及维持, 

细胞增生、分化和凋亡调节等。 

目前在人类细胞及其他生物体中已发现有1O个以上14 

3—3蛋白家族成员…。在人类,已经鉴定出7个不同组织 

表型的异构体 ,它们各自具有不同的功能。14—3—3蛋白 

是高度酸性的二聚化的细胞内蛋白,主要与磷酸化丝氨酸模 

体结合。很多已鉴别出的14—3—3相互作用蛋白都有RSX- 

PSXP识别序列,其中X是可变的,但磷酸化的丝氨酸对于与 

14—3—3的结合是关键的。14—3—3与靶蛋白的结合通常 

发生在靶序列的第1个丝氨酸被磷酸化之后 。14—3—3 

与靶蛋白的结合通常导致靶蛋白的亚细胞定位的改变或其相 

关功能和活性的改变。目前研究较多的靶蛋白包括蛋白磷酸 

激酶Rafl、KSR1、ASR1、MEKK1、Bcr、Ca“/CaMK、PKC、蛋白 

磷酸酶Cdc25c、eCbl、BAD、A20、转录因子FKKHR1、MSN2、 

MS、GR、Tlx2、NFAT及端粒酶的催化亚基TERT等。14—3—3 

蛋白还与一些离子通道的活性有关,被认为是这些离子通道 

的辅助性受体蛋白。14—3—3蛋白在肿瘤及其他一些疾病的 

发病机制及诊疗中的意义也越来越受到重视。 

l4—3—3与多种酶的相互作用及联系 

1.14—3—3与Na 一K 一ATP酶及胞吞作用的关系:在 

对G蛋白偶联受体信号传导作出反应时,Na 一K 一ATP酶 

(Na 一K 一ATPase)在胞吞过程中所起的作用,受到(亚基 

的磷酸化及三磷酸肌醇激酶的结合所控制,而后者又与14—3 

3有密切的关系。用免疫共沉淀法处理14—3—3蛋白正常 

的细胞后,显微镜下显示,多巴胺可以促进14—3—3蛋白与 

胞质膜的联系,并有利于14—3—3蛋白与Na 一K 一AT— 

Pase的(亚基定位于同一个区域,其中(亚基N端的第18位 

丝氨酸对14—3—3蛋白的结合很关键。而在14—3—3突变 

的鼠肾脏细胞中,却发现多巴胺既不能降低Na 一K 一AT— 

Pase的活性,也不能促进胞吞作用。实验中还发现,在Na 一 

基金项目:国家自然科学基金(30125016,30370565);973项目 

(2006CB503806) 

作者单位:100005 北京,中国医学科学院基础医学研究所/:It京 

协和医学院基础学院生理学与病理生理学系 

通讯作者:曹济民,电子信箱:caojimin@126.COB 

酶的激活需要激酶的(亚基的1个富含脯氨酸的结构域结合, 

而这一作用在14—3—3突变时受到阻止。14—3—3为将三 

磷酸肌醇激酶募集到Na 一K ATPase的正确位置使其参与 

胞吞过程的起到了关键性作用 。 

2.在拟南芥中14—3—3与H 一ATPase及其异构体之 

间相互作用的特异性:H 一ATPase是胞质膜处与14—3—3 

结合的主要靶蛋白。H 一ATPase的活性是由14—3—3与其 

磷酸化的c端结合所激活的。在非应激状态下,少于总数 

1%的14—3—3与H 一ATPase结合。但是在需要氢离子泵 

完全激活的条件下,如使用真菌毒素壳梭孢(菌)素时,参与 

H 一ATPase激活的14—3—3将会增至数个百分点。虽然拟 

南芥(Arabidopsis)中14—3—3家族成员蛋白都典型地包含有 

保守的序列,但是在发展渊源上它们有明显的多态性。在对 

若干拟南芥14—3—3/GFP融合物的测量分析中发现,14—3 

3在不同的亚细胞分区中有着不同的类型。用肽类或化学 

试剂能阻断不同的14—3—3与细胞相应的蛋白质的结合,进 

步证明了区域化14—3—3与各自的靶蛋白的作用的特异 

性。体外实验中,各14—3—3异构体都能与H 一ATPase结 

合。但在体内,14—3—3与H 一ATPase两者的异构体之间 

存在结合特异性。使用14—3—3的9种异构体的特异性抗 

体进行实验,发现在拟南芥叶里,GF14e、 、∞、X、‘P和O都 

存在,但被隔离的胞质膜处缺乏GF14X、‘p和e。使用所有14 

3—3和H 一ATPase异构体的特异性探针进行Northern 

blot分析时,发现大部分异构体的转录产物都存在。在mRNA 

水平,GF14e、 、x是在叶中高度表达的14—3—3异构体, 

而AHA1,3,11是高度表达的H 一ATPase异构体。不过在 

使用mass peptide fingerprinting实验方法时,AHA1与AHA2 

得分最高,而且它们的存在可以通过MS/MS得到证明 。 

3.14—3—3调控CAMKK的PKA磷酸化依赖性抑制作 

用:细胞内钙离子的浓度调节了许多生理过程,如细胞骨架的 

动力学反应和基因转录及突触的可塑性等。钙离子信号一部 

分是由Ca“/CaMK级联所转导的,该级联由CaMKK及其下 

游的CaMKI和CaMKIV组成。该级联还与其他信号转导途径 

相关联。如CaMP依赖的PKA通路中,PKA能直接磷酸化 

CaMKK的两个抑制性位点(108位的Thr及458位的Ser),从 

而抑制了CaMKK的活性。14—3—3与这一抑制作用有关。 

从共转染的异源细胞以及鼠的脑匀浆中都可通过免疫共沉淀 

法得到CaMKK与14—3—3。突变定位实验鉴定出CaMKK 

的磷酸化的第74位丝氨酸是14—3—3结合的主要位点。在 

】09・ 

综述与进展・ 

培养的鼠海马神经元以及快速海马切片中,当用forsklin处理 

使得PKA激活时,这种相互作用加强;而当使用PKA的抑制 

剂时,这种相互作用被阻断。在体外,14—3—3与CaMKK的 

相互作用有两个调节结果:一是直接抑制了CaMKK的活性, 

二是打破了抑制性磷酸化位点的第108位Thr的去磷酸化。 

当用forskolin刺激转染了CaMKK的239个人类胚胎肾细胞 

时,14—3—3共转染时第108位Thr的去磷酸化的抑制作用 

的程度,与使用蛋白磷酸酶的抑制作用的程度相当。因此,14 

3—3与CaMKK的结合稳定了PKA介导的磷酸化的抑制作 

用,这对CaMKI、CaMKIV、PKB及ERK信号转导通路都起了 

重要的调节作用 。 

4.14—3~3£与PKC ̄,的相互作用及其与缝隙连接活性 

的关系:在上皮细胞中,缝隙连接的活性是受PKC ̄/介导的对 

Cx43的磷酸化的调节的。胰岛素样生长因子I可以促进 

PKC,/移位及其对Cx43的磷酸化,从而提高缝隙连接的活性。 

而14—3—38可以通过抑制PKC7的活性来抑制间隙连接的 

活性。实验中鉴别出了PKC'y的c1结构域中两个负责与14 

3—3e相互作用的位点:clB1(由101~112位氨基酸残基 

组成)及clB5(由141~151位氨基酸残基组成)。体外及体 

内实验都显示,clB1和(或)c1B5的合成肽能直接竞争性地 

与14—3—3£结合,导致内源性的PKC3,从与14—3—3e的结 

合中游离释放出来,PKC7的活性及其磷酸化作用被激活,并 

且转移至细胞膜,导致缝隙连接的活性受到抑制。与对照组 

相比,使用了c1B1或c1B5合成肽来处理的缝隙连接的活性 

至少减少了5倍。用100mmol/L的c1B1或c1B5肽处理时, 

与对照组相比,Cx43的形成下降了10或4倍。因此,PKC7的 

活性及其定位是受到它的clB1结构域与14—3—3e结合所 

调节的。与这些PKC3,结构域相对应的合成肽可以竞争性地 

与14—3—3£结合,导致间隙连接的活性受到抑制。合成肽 

可以用来调节间隙连接的活性…。 

5.14—3—3调节DYRKIA的活性:DYRKIA是与唐氏综 

合征(down syndrome)导致的智力发育迟滞有关的酶。用酵母 

双杂交法寻找能调节DYRKIA活性的蛋白质时,鉴定出14—3 

3是与DYRKIA相互作用的蛋白质,它们之间的作用与已 

经得到证实的YaklP和Bmhl/2p的相互作用类似。在体外 

和体内实验中,l4—3—3与DYRKIA的结合都需要DYRKIA 

的N端,而且都依赖于DYRKIA的磷酸化状态。在体外,14— 

3—3的结合以剂量依赖的方式增加了DYRKIA的活性;在体 

内,抑制14—3—3结合的小肽Sc138降低了14—3—3的活 

性。可见,DYRKIA的活性可以通过与14—3~3的相互作用 

而受到调节 。 

二、14—3—3与信号转导关键蛋白Grbl0的联系 

Grbl0是受体蛋白的一种,在受体酪氨酸激酶的信号转导 

过程中起重要作用。Grbl0的表达水平可影响Akt的活性。 

Grbl0可在将Akt重新定位于细胞膜时起到受体蛋白的作用。 

用酵母双杂交法可检测出Grbl0的一个搭档蛋白14—3—3。 

14—3—3/Grbl0的相互作用需要Grbl0的磷酸化。只有磷酸 

1】0・ 

J Med Res,Dec 2008,Vo1.37 No.12 

化形式的Grbl0可以与内源性的14—3—3发生免疫共沉淀。 

Grbl0发生磷酸化的位点可能位于经典的14—3—3结合模体 

RSVSEN,因为这个位点突变后Grbl0便失去与14—3—3结 

合的能力。因而,Grbl0存在有两种不同的磷酸化状态,当第 

428位丝氨酸发生磷酸化时与14—3—3组成复合物。有证据 

表明Akt直接与Grbl0结合,在体外实验中能磷酸化Grbl0。 

因而,存在1个包括由Grbl0、14—3—3与Akt组成的磷酸化 

调节复合物在内的调节性通路 。 

三、14—3—3与c—Abl及细胞程序化凋亡的关系 

C—Ab!酪氨酸激酶在胞质与胞核都存在。细胞核的C— 

Abl被不同基因毒性物质激活,引导细胞凋亡。在DNA损伤 

应答中,胞质的C—Abl被送至胞核发挥作用。C—Abl通过与 

14—3—3结合而滞留于胞质。C—Abl的第735位Thr的磷酸 

化提供了与14—3—3直接结合的位点。在对DNA损伤作出 

应答时,C—junN端激酶(jnk)的激活引导了14—3—3的磷酸 

化,使得14—3—3离开C—Abl。非磷酸化的14—3—3变异 

体抑制了DNA损伤诱导的C—Abl往胞核的运输及细胞凋 

亡。可见14—3—3是细胞内e—Abl定位及基因毒性应激的 

关键性调节因子,并与细胞凋亡有关 。 

四、14—3—3的功能性双性槽在细胞动力学中的作用 

过去曾认为,14—3—3B结合于p一整合素(以下简称为 

整合素),14—3—3B的过度表达促进了细胞的伸展及移位 

但在后来的实验中发现,14—3—3B的与其他配体相互作用 

的位于双性槽外面的第60位丝氨酸的突变,虽然抑制了l4— 

3—3p与整合索的相互作用,但是并不防碍14—3—3p促进 

细胞伸展及移位。这表明,l4—3—3B与整合素的相互作用 

对于它在细胞动力学中的作用并不是必需的。实验中还发 

现,14—3—3B的双性槽(groove)中数个关键氨基酸残基的突 

变,尽管不影响14—3—38与整合素的相互作用,却破坏了14 

3—3B与其磷酸化丝氨酸的配体Raf及Cas之间的相互作 

用。对突变体LF(129位Arg与130位Tyr换成了Leu及Phe) 

的分析表明,不像野生型14~3—3B,LF不能刺激细胞伸展与 

移位。这提示了功能性的两性槽对于14—3—3B对细胞的调 

节作用是必需的。因而是功能性的双性槽,而不是与整合素的 

作用,是14~3—3B在细胞动力学方面发挥作用的关键。 

五、14—3—3与K 通道 

1.14—3—3对大麦胚芽的K 通道的调节及其与生长发 

育的关系:种子的萌芽经历两个阶段:最初的吸入阶段及随后 

的生长阶段。在大麦中,后一阶段(生长阶段)在胚芽出现时 

比较明显。对于生长阶段的继续进行来说,激活性物质(主要 

是K )是很关键的。大麦胚芽中存在着内向和外向两种K 

通道。脱落酸(abseisic acid,ABA)激素可抑制大麦的萌芽,而 

Fc(fusicoccin)则是已经被广泛认同的萌芽刺激因子。ABA 

阻止K 内流并降低内向K 通道的活性。而FC则促进K 

内流并降低外向K 通道的活性。这两种K 通道都受14—3 

3的调控,组成一个完整的信号转导途径。14—3—3对这 

两种K 通道的作用是相反的:内向K 通道的激活完全依赖 

医学研究杂志2008年12月 第37卷第12期 

于14—3—3,而外向K 通道的活性可被14—3—3下调了 

60%。如果再与前述的14—3—3调节浆膜H 一ATPase的 

活性相联系,可推测14—3—3是调节细胞的渗透压泵的最初 

的因子。 

・综述与进展・ 

影响最大的,它的活性的增加使得复极化时外向离子流的速 

率加快,从而加速了动作电位的复极化进程,缩短了动作电位 

的时程。内源性PKA更倾向于被运送到细胞膜附近时磷酸 

化通道。PKA是通过AKAPs定位于胞膜的。胞膜附近相对 

丰富的可供利用的14—3—3£或许会改变HERG维持磷酸化 

状态的可能性。反过来,细胞内其他14—3—38的靶蛋白与 

HERG竞争性结合14—3—3£,决定了该处可供与HERG结合 

的14—3—3£的浓度。14—3—3s通过与HERG的动态性联 

2.14—3—3£与人心肌细胞HERG钾通道的相互作用: 

对复杂的心血管变化作出及时的适应性的心脏节律的变化需 

要对膜兴奋性的动态性调节。离子通道建立并调节了心肌细 

胞的膜电位及兴奋性。通道活性的精细调控对于调节心脏节 

律是必需的。心脏节律的紊乱可由不正常的离子通道活性引 

起。HERG基因编码了通道的极性形成亚基,后者形成IKr 

(快速激活延迟整流K 流)。IKr的特殊性在于对心肌动作 

电位复极化作出反应及相应的调节,因而它对于心脏节律的 

调控是关键的。HERG蛋白的突变可以导致长QT综合征 

(LQTS)。LQTS的节律性紊乱通常是应激诱导的,提示B一 

肾上腺素能的增强性应激与心脏离子通道活性有关。应激激 

动B一肾上腺素受体,导致cAMP水平升高,cAMP可直接或 

间接通过PKA的磷酸化来调节HERG的K 通道。 

已经发现越来越多的第2亚基及辅助性结合蛋白,与离 

子通道相关联并调节离子通道的表达、转运及活性。相当一 

部分离子通道存在于由激酶、磷酸酶及信号转导分子组成的 

动态的大分子复合物中。对于HERG通道,实验中发现了B 

肾上腺素能信号转导与HERG通道活性的改变之间联系起 

来的一个重要蛋白14—3—38。HERG/IK可能存在于一个包 

括14—3—38,还可能包括AKAPs在内的大分子信号转导复 

合物中。这个复合物通过将不同路径对通道活性的调节进行 

协调,动态地调节了膜的兴奋性。 

14—3—38同时与HERG通道的N端及c端结合,提高 

了HERG的活性,这一作用需要PKA对HERG的磷酸化及14 

3—38的二聚化。l4—3—3£与HERG之间的相互作用还 

可以阻止磷酸酶从细胞内释放,稳定了通道的PKA磷酸化状 

态的时间,从而导致了B一。肾上腺素受体对HERG通道活性 

的刺激作用的增强。14—3—3£定位于17号染色体,17P13. 

3,它所编码的14—3—3s异构体是14—3—3各种异构体中, 

在心脏表达最丰富的类型。酵母双杂交法证明了HERG的钾 

离子通道与14—3—3E存在着相互作用。在体外实验中,这 

相互作用被R18肽(1个对靶蛋白HERG有高亲和力的14 

3—3的竞争性抑制剂)所阻断。进一步的实验表明,HERG 

蛋白与14—3—38的结合部位位于215—375位氨基酸残基, 

包括PKA的磷酸化位点280RRA(P)SSD285。HERG有4个 

磷酸化位点:¥283、¥890、T895JI及S1137。实验证明,¥283与 

S1137介导了与14—3—3£的结合。在1个HERG通道四聚 

体中有8个潜在的14—3—3£结合位点。HERG与14—3— 

3s之间的相互作用的发挥需要14—3—38二聚化并直接与 

HERG的相应位点结合。14—3—3£与HERG的相互作用使 

得在电压依赖性激活中往超极化方向增加了11mV的振幅, 

在原来的(2O~lOOmV的电变化范围的基础上增加了15%到 

45%,提高了HERG/IKr的活性。而IKr又是对心脏动作电位 

系,为心脏在对应激作出恰当的电生理反应提供了一个调节 

机制。 

总之,14—3—3£与HERG之间的相互作用增强了肾上 

腺素对HERG K 通道活性的刺激作用为对膜的兴奋性及心 

脏节律性的控制的可塑性提供了一个独特的机制 J。 

六、14—3—3与肿瘤 

14—3—3与肿瘤密切相关,这是因为它不仅与端粒和端 

粒酶的活性相关,而且在G:细胞周期关卡中发挥了重要的作 

用,从而确保了基因的完整性、DNA损伤的及时修复及细胞的 

存活。 

1.14—3—3与端粒及端粒酶活性的关系:有报道指出,14 

3—3 ̄r的下调与端粒酶的持续性活性及P161NK4a肿瘤抑 

制基因的大量下调相伴随。还有实验显示,两个14—3—3tr 

基因都失活时,细胞出现端粒重复序列丢失,提高了染色体端 

端相连及末端非相互移位的频率。这些现象与端粒的G带悬 

突的数量减少以及核基质与端粒的关系的改变有关。 

2.14—3—3 ̄r与G 细胞周期关卡的关系:14—3—3 ̄r在 

功能水平上与P53引导的G,细胞周期关卡有关,14—3—3 ̄r 

引发及维持了DNA损伤后的G 期停顿,使得在从G 期进入 

M期之前,DNA得到修复。Cdc25C磷酸酶的去磷酸化作用可 

以激活cyclinB1/Cdc2复合物,而14—3—3 通过结合于 

Cdc25c的216位的Ser残基来使得Cdc25c磷酸酶失活。14— 

3—3 还将Cdc2限定于胞质,防止它在G:后期移位至核。 

在未经处理的循环周期的细胞,偶发的染色体断裂或者端粒 

之间的融合会被G 细胞周期关卡捕获,细胞周期发生停顿, 

接着这些突变了的染色体结构在进入M期之前进行修复。 

但如果这些细胞的14—3—3 ̄r在维持G 细胞周期关卡方面 

有缺陷,这些细胞在进入M期时突变的染色体结构就会没有 

得到恢复,进而在有丝分裂时导致细胞凋亡 。 

七、14—3—3与其他疾病的关系 

14—3—3可作为从神经脱髓鞘疾病病人中挑选出很可能 

发展为更严重的复杂性硬化者的标志物。编码14—3—3家 

族的基因中YWHAZ基因的SNPrs983583G/A与狂妄型精神分 

裂症有重要的联系,YWHAZ基因是一个潜在的狂妄型精神分 

裂症的易感性基因。总之,14—3—3是癌症与多种人类疾病 

的研究的焦点之一。14—3—3蛋白可能会在诊断与治疗人类 

疾病中发挥越来越大的作用。 

参考文献 

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综述与进展・ J Med Res,Dec 2008,Vo1.37 No.12 

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(收稿:2008—09—12) 

梗阻性黄疸并发急性肾衰竭机制的研究概况 

张喜平 沈延飞 黄鑫梅 

梗阻性黄疸(obstructive jaundice,OJ)是一种主要由胆道 

结石、胆管狭窄、胆管癌、壶腹周围癌等引起的临床征象。除 

能引起肝脏的明显损害外,对其他脏器及组织均有不同程度 

的损害,且影响治疗的效果。急性肾衰竭(acute renal failure, 

ARF)是梗阻性黄疸患者常见的死亡原因之一。据文献报道, 

内毒素水平的升高与0J时机体的免疫功能受抑有关。彭兵 

等 研究发现无论术前还是术后,OJ患者血液中的白细胞介 

素一6(IL一6)、白细胞介素一8(IL一8)、肿瘤坏死因子(TNF 

一 

)等炎症介质均明显高于对照组(P<0.05),对机体免疫 

功能的下降有着直接影响,而且炎症介质的释放,还可引起肾 

在接受手术的0J患者中ARF发生率约有8%~9%,病死率 

更高达68% ,本文对0J时ARF的发生机制做一综述。 

血液动力学改变,加重肾脏低灌注 ,从而对肾脏造成一定程 

度损害。 

内毒素血症 

内毒素血症还可直接激活凝血因子Ⅺ和Ⅻ启动内源性凝 

血系统,诱导前列腺素与血栓素等的产生 ,从而引起肾小球 

和肾小管周围纤维蛋白沉积,它还可以通过肾交感神经兴奋 

性来激活肾素一血管紧张素系统,提高血管对儿茶酚胺的敏 

感性,引起血管收缩…,从而加重。肾脏缺血、缺氧,直接导致肾 

内毒素是肠内的革兰阴性菌细胞壁上的一种脂多糖,正 

常情况下,来自胆汁的胆酸、胆盐和分泌型免疫球蛋白A(sl— 

gA),均能抑制肠内菌群过度繁殖和内毒素产生,维持黏膜屏 

障的完整,阻止内毒素的吸收。0J时肠一肝循环中断,缺乏 

胆盐及slgA,肠腔内革兰阴性菌过度增生,菌群失调,微生态 

紊乱,内毒素产生增多,加上肠黏膜屏障功能受损,内毒素从 

肠道吸收增多,同时又由于胆汁反流人血,高浓度胆红素的毒 

功能损害。综上所述,0J时内毒素血症的发生可通过直接和 

间接的途径来影响肾脏的功能,对ARF的产生有着较大的影 

响。还有研究表明 术前应用胆酸钠或抗内毒素制剂等进行 

性作用,肝库普弗细胞功能受到抑制,不能有效阻止门静脉血 

中内毒素溢入外周,从而形成肠源性内毒素血症(endotox— 

抗内毒素治疗可有效降低术后血中内毒素水平,有效地改善 

肾功能。因此,保护肠道黏膜,调整肠道菌群的紊乱,减少肠 

emia,ETM) 。肝脏是降解内毒素、杀灭细菌的主要场所,而 

内毒素血症的形成,又加重了肝细胞损伤。有研究表明 ,内 

毒素是引起0J免疫功能受抑的主要原因之一,0J患者血液 

基金项目:浙江省中医药卫生科技计划项目(2004C142);杭问市 

科技计划项目(2005224) 

道内毒素的吸收,提高肝脏Kupffer细胞及机体免疫功能以增 

强内毒素的清除作用,对抑制并发症的发生有着积极的作 

用 。 

二、免疫功能下降 

0J时存在全身免疫功能下降,尤其是细胞免疫机能降低 

的问题。有研究证实内毒素是引起0J时免疫功能受抑的主 

要原因之一 ,主要涉及的细胞因子有TNF一 、IL一1、IL一 

2、IL一6、IL一8等。其中IL一1、IL一6、IL一8主要来源于单核 

作者单位:310006杭州市第一人民医院普外科(张喜平);浙江 

中医药大学(沈延飞、黄鑫梅) 

通讯作者:张喜平,电子信箱:zxp99688@yahoo.tom 

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