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(1.遵義醫(yī)學院，貴州 遵義 563000；2.遵義醫(yī)學院第三附屬醫(yī)院，貴州 遵義 563000)

皮層肌動蛋白結(jié)合蛋白(cortical actin binding protein，Cortactin)是一種與微絲直接相互作用的蛋白質(zhì)，在90年代早期作為酪氨酸蛋白激酶Src 80/85-kDa的直接底物而被發(fā)現(xiàn)的[1]，1993年Cortactin和F-actin之間的相互作用在得到證實，鑒于其豐富的皮層結(jié)構(gòu)，如膜褶皺和片狀偽足，以及其與F-actin的結(jié)合，故創(chuàng)造了Cortactin的名字[2]。目前Cortactin的研究主要涉及腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移過程中，近年來，該蛋白在腫瘤外的作用也慢慢受到關(guān)注。

1 Cortactin結(jié)構(gòu)及編碼基因特點

人類Cortactin是由CTTN基因編碼(以前稱EMSl基因)，該基因位于llql3染色體。推導出來的氨基酸序列顯示cortactin有三個主要可區(qū)分的結(jié)構(gòu)域：含有DDW-Arp2/3結(jié)合基序的N端富含酸性氨基酸的結(jié)構(gòu)域，即N末端酸性域(Nterminal acidicregion,NTA)，DDW-Arp2/3結(jié)合位點和肌動蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域一起通過激活A(yù)rp2/3復(fù)合物來調(diào)節(jié)F-actin聚合和收縮，兩者對于肌動蛋白移動至肌動蛋白聚合位點都是必需的[3-4]。接著是6.5個37個氨基酸殘基組成的F-actin重復(fù)結(jié)構(gòu)域(ABRs)，cortactin功能在此處也受翻譯后修飾的調(diào)節(jié)，包括PAK1，PAK3、ATAT1及HDAC6的磷酸化和乙酰化[5-8]。Uruno T等剪接變異體的研究表明重復(fù)結(jié)構(gòu)域的重復(fù)數(shù)目決定了對F-actin的親和力和調(diào)節(jié)細胞遷移的能力[9-12]。最后的是在C端的SH3結(jié)構(gòu)域，SH3結(jié)構(gòu)域是在各種信號蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的保守蛋白質(zhì)模塊，并介導與各種蛋白質(zhì)的相互作用，如涉及肌動蛋白聚合的N-WASP，胞吞作用中的dynamin-2，細胞間相互作用中的ZO-1以及神經(jīng)元生長錐中的SHANK-2[13]。在F-actin重復(fù)結(jié)構(gòu)域和SH3結(jié)構(gòu)域之間的蛋白質(zhì)中心部分含有一個α-螺旋序列和一個富含脯氨酸的區(qū)域，含有幾個易被絲氨酸/蘇氨酸和酪氨酸激酶磷酸化的的殘基，其中三個c-Src酪氨酸磷酸化位點和三個絲氨酸/蘇氨酸磷酸化位點，三個酪氨酸磷酸化位點Y421、Y470和Y486(人類)，在小鼠體內(nèi)為Y421、Y466、/Y482，可被src、fer和c-met磷酸化，2個絲氨酸/蘇氨酸磷酸化位點s405和s418，可被erk、pak和mlck等磷酸化[14-17]。

2 Cortactin與ARP(2/3)相互關(guān)系

Cortactin在皮層微絲肌動蛋白的組裝上發(fā)揮著不可替代的作用,cortactin促進肌動蛋白的形成及其結(jié)構(gòu)的維持，在體外培養(yǎng)細胞中,Cortactin主要分布于微絲發(fā)生活躍組裝的細胞皮層區(qū)域,如片狀偽足、運動細胞的前導緣、神經(jīng)元中的突起樹突棘以及細胞膜皺褶中[18]。Cortactin的功能的發(fā)揮依靠它與皮層肌動蛋白微絲交聯(lián)同時結(jié)合與激活微絲相關(guān)蛋白2/3復(fù)合物(actin related protein2/3 complex，ARP2/3復(fù)合物)，刺激肌動蛋白分支成核，以及參與Rho家族GTP酶信號傳導， Cortactin還與肌動蛋白絲結(jié)合并顯著減緩細絲解聚，但其作用機制以及肌動蛋白結(jié)合與穩(wěn)定之間的關(guān)系尚不清楚。研究表明，突變Cortactin的NTA結(jié)構(gòu)域或重復(fù)序列結(jié)構(gòu)域，則Cortactin將失去與ARP2/3復(fù)合物的結(jié)合能力，同時也將不會定位于細胞皮層，而且，用免疫電鏡的方法直接觀察到了皮動蛋白交聯(lián)微絲肌動蛋白并且與ARP2/3復(fù)合物在運動細胞的前導緣皮層共分布的現(xiàn)象[19]。實驗還表明：cortactin與肌動蛋白結(jié)合，以濃度依賴性方式穩(wěn)定細絲[20]。這也表明Cortactin與微絲肌動蛋白的作用關(guān)系緊密。

ARP2/3復(fù)合物在微絲肌動蛋白聚合過程的取重要的調(diào)節(jié)作用,該分子復(fù)合物的活化是肌動蛋白發(fā)生核化和微絲組裝的必要條件，它受到多種促核化因子(NPFs)的調(diào)控。ARP2/3復(fù)合體是由7條保守多肽鏈組成的分子量為220 kDa的蛋白組裝體，其中包括2條肌動蛋白相關(guān)蛋白鏈(ARP2和ARP3)及另外5條亞基鏈，在運動細胞內(nèi)ARP2/3復(fù)合物主要分布在肌動蛋白組裝最為迅速的結(jié)構(gòu)，即細胞的前導緣皮層區(qū)域；ARP2/3復(fù)合物激活后，能夠調(diào)節(jié)微絲成樹枝樣聚合，這種聚合方式以一條主干微絲為基準，隨后呈樹枝狀延伸形成微絲網(wǎng)，進而發(fā)揮其作用[21]。

在外界信號刺激下細胞發(fā)生遷移時，肌動蛋白在細胞前導緣的皮層發(fā)生核化，按照分枝端(正端)朝向質(zhì)膜，負端結(jié)合到相鄰微絲側(cè)面的方式進行排列,,在現(xiàn)存的纖絲上形成夾角為70°的Y字型的分枝結(jié)構(gòu)[22]，在細胞前導緣處形成突起,驅(qū)動細胞的運動。在這個分子事件中,肌動蛋白的重新核化是整個微絲肌動蛋白組裝的限速步驟，ARP2/3復(fù)合物是肌動蛋白核化過程的主要調(diào)控物[23]，但是，研究表明ARP2/3復(fù)合物自身活性較低，其催化活性實際上還依賴于NPF的激活.WASP家族蛋白是目前了解較多的一種NPFs，在無細胞系統(tǒng)實驗中它能將肌動蛋白單體與ARP2/3復(fù)合物結(jié)合，促進微絲生長[24]。最近發(fā)現(xiàn)Cortactin能夠以非WASP依賴的方式更快地激活A(yù)RP2/3復(fù)合物，使新的微絲在已經(jīng)存在的肌動蛋白微絲的側(cè)面和正端形成[25]。實驗證明，Cortactin的N端結(jié)構(gòu)域能夠直接結(jié)合ARP2/3復(fù)合物同時將其活化，Cortactin N端保守序列的突變會導致其交聯(lián)和活化ARP2/3復(fù)合物能力的喪失。Cortactin的第4個重復(fù)序列和N端的酸性結(jié)構(gòu)域(NTA結(jié)構(gòu)域) 參與了與皮層微絲網(wǎng)絡(luò)的相互作用[26-27]；同時研究還發(fā)現(xiàn)，Cortactin與肌動蛋白微絲的交聯(lián)直接影響皮動蛋白對ARP2/3復(fù)合物的活化能力[28]。越來越多研究支持下面微絲肌動蛋白聚合活化機制，即Cortactin和ARP2/3復(fù)合物在突起的絲狀偽足和細胞前導緣中聚集，由于皮動蛋白對兩者的同時結(jié)合，加強了ARP2/3復(fù)合物與肌動蛋白微絲的相互作用，催化了分枝性核化的產(chǎn)生，進一步激活了微絲肌動蛋白聚合過程，導致皮層肌動蛋白組裝和分枝快速形成，同時在分枝形成后，Cortactin并不與ARP2/3分離，同時抑制分枝解離，從而迅速驅(qū)動了細胞運動的發(fā)生[29]。

3 Cortactin的磷酸化

Cortactin是ERK1/2和Src激酶的底物，ERK1/2處于活動狀態(tài)時，Cortactin絲氨酸殘基S405和S418被磷酸化[30]，同時Src途徑時酪氨酸殘基Y421、Y470和Y486被磷酸化[31]。兩種類型的磷酸化調(diào)節(jié)皮質(zhì)醇與PRD蛋白的結(jié)合[32]以及調(diào)節(jié)膜刺激后的活性[33]。ArlekM等人通過電流分析法表明皮層蛋白磷酸化狀態(tài)影響神經(jīng)內(nèi)分泌嗜鉻細胞中胞吐作用[34]。在許多腫瘤細胞中發(fā)現(xiàn)cortactin磷酸化水平與細胞遷移的速度存在一定的相關(guān)性。劉等人通過構(gòu)建突變及缺失的cortactin，模擬酪氨酸磷酸化，純化GST融合蛋白，pulldown檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)磷酸化后細胞運動加快[35]。MeirsonT等實驗表明，通過使用ABL激酶抑制劑阻礙偽足前體形成和cortactin磷酸化可以抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移[36]。Rosenberg BJ等結(jié)果表明Vav2需要與SH2-結(jié)構(gòu)域介導的磷酸化Cortactin結(jié)合才能定位于侵襲性偽足[37]。錢飛等將外源性全長cortactin及其突變體轉(zhuǎn)入結(jié)腸癌細胞內(nèi)，發(fā)現(xiàn)cortactin的磷酸化與Tfn內(nèi)吞呈時間和劑量依賴關(guān)系[38]。上述結(jié)果均表明cortactin磷酸化在細胞胞吐、內(nèi)吞，癌細胞侵襲、轉(zhuǎn)移的肌動蛋白聚合過程中發(fā)揮著重要調(diào)控的作用。截止到現(xiàn)在，該過程具體調(diào)節(jié)機制仍未完全闡明。

Cortactin的酪氨酸磷酸化通常與SH3或富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域結(jié)合的蛋白質(zhì)相關(guān)，而與cortactin的氨基端功能區(qū)關(guān)系不大[39]。Cortactin SH3結(jié)構(gòu)域,能與多種細胞蛋白相互作用,其中包括發(fā)動蛋白的PRD結(jié)構(gòu)域、CortBP1、ZO1、N-WASP、WIP、FGD1、Cd2AP以及MIM等[40]。Cortactin在磷酸化以后和發(fā)動蛋白的分子間相互作用增強，因此推測,磷酸化可能改變Cortactin的構(gòu)象。朱等人通過構(gòu)建Cortactin的生物傳感器,構(gòu)建表達質(zhì)粒并轉(zhuǎn)染細胞,將細胞做熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)檢測,表明Cortactin在磷酸化作用后分子構(gòu)象發(fā)生了改變[41]，使得SH3結(jié)構(gòu)域更容易被SH3結(jié)合蛋白接近,使得增加結(jié)合的機會。

Cortactin具有多個可發(fā)生磷酸化的酪氨酸殘基。Y421/Y470/Y486(該層蛋白殘基為人類的，相對應(yīng)的小鼠皮層蛋白殘基為Y421/Y466/Y482)已被視為Cortactin磷酸化的關(guān)鍵酪氨酸殘基。Cortactin Y421和Y470磷酸化(不是Y486)已被證明是偽足形成和腫瘤細胞侵襲過程中肌動蛋白聚合的關(guān)鍵[42]。很少有報道調(diào)查了每個皮層蛋白酪氨酸殘基的具體貢獻及其磷酸化。在九個Src家族激酶成員(SFK)中，Src，Yes和Fyn幾乎每個細胞都表達，Yes負責Y421和Y470的皮層蛋白磷酸化，尤其是Y470。用磷酸酶抑制劑處理細胞可顯著增強皮層蛋白的磷酸化，但似乎Y421和Y470殘基對磷酸酶抑制具有不同的敏感性。在HEK293細胞中，成纖維細胞生長因子受體1的過表達選擇性地磷酸化了Y470[43]。此外，在表皮生長因子誘導的皮層蛋白磷酸化中，Y470被認為是與絲切蛋白相互作用的優(yōu)選酪氨酸位點[44]。上述實驗表明，Cortactin的差異磷酸化是一個重要的選擇步驟，用于選擇性地結(jié)合皮質(zhì)素相互作用伙伴和功能性結(jié)果，如細胞擴散和遷移。Anette M.H?ye 的數(shù)據(jù)也支持Y421和Y470可以差異化磷酸化[45]。因此，了解每個皮層蛋白酪氨酸殘基的具體貢獻，可以更好地了解Cortactin磷酸化機制。

4 Cortactin與腫瘤細胞相關(guān)性研究

目前，國內(nèi)外大量的研究表明，Cortactin是一種多結(jié)構(gòu)域肌動蛋白結(jié)合蛋白，可激活A(yù)rp2/3介導的分支肌動蛋白聚合。它對于在癌細胞侵襲期間形成絲狀偽足結(jié)構(gòu)是必不可少的。Cortactin的超表達增加偽足形成,細胞外基質(zhì)降解,癌細胞的入侵。Cortactin與腫瘤的侵襲性與轉(zhuǎn)移性存在正相關(guān)性，同時Cortactin與腫瘤細胞的突觸膜結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。而侵襲性的腫瘤細胞產(chǎn)生侵襲性偽足，其功能是可降解細胞外基質(zhì)，以便于腫瘤細胞的侵潤與轉(zhuǎn)移[46]。由于cortactin在偽足形成的每個階段的明確作用，使得它被認為是偽足形成的標志和潛在的藥物目標。ShiraiYM等通過超分辨顯微鏡顯示偽足的形成取決于Arp2/3活性，偽足運動可能涉及肌球蛋白運動活性和肌動蛋白聚合-解聚[47]。Meirson T通過乳腺癌患者數(shù)據(jù)庫的進一步蛋白質(zhì)組學分析揭示了Cortactin和Abl相關(guān)基因(Arg)在所有激素、人表皮生長因子受體2(HER2)、受體狀態(tài)腫瘤中的共表達，與遠處轉(zhuǎn)移相互關(guān)聯(lián)，研究結(jié)果確立了cortactin作為預(yù)測轉(zhuǎn)移性播散腫瘤預(yù)后的價值的地位[48]。He J等人通過二維電泳和質(zhì)譜法檢測親代MDA-MB-231與從移植的正常人乳房組織(MDA-MB-231br)中生長的腫瘤獲得的其變體亞系之間的不同蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)Ezrin蛋白和Cortactin之間的相互作用是促進癌癥轉(zhuǎn)移過程中上皮至間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)過程的新機制[49]。Bertier L等人構(gòu)建兩個高特異性靶向靶向cortactin納米抗體，一個納米抗體與肌動蛋白結(jié)合重復(fù)序列相互作用，而另一個納米抗體靶向富含脯氨酸的區(qū)域，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在細胞內(nèi)表達為胞內(nèi)抗體后，它們都能夠在細胞質(zhì)的復(fù)雜環(huán)境中追蹤它們的靶標，并且在侵入形成和細胞外基質(zhì)降解期間干擾皮層蛋白功能。這些數(shù)據(jù)說明使用納米抗體助于腫瘤細胞遷移和轉(zhuǎn)移的新療法的開發(fā)[50]。Cortactin在腫瘤中的作用，可能成為潛在的腫瘤診斷與治療靶點。

5 總結(jié)與展望

Cortactin是一種皮層肌動蛋白，是細胞骨架形成、胞內(nèi)信號傳導的重要蛋白質(zhì)，在多種細胞過程中發(fā)揮著重要作用，如偽足的形成、胞吞、胞吞、細胞黏附，侵襲等。目前在腫瘤的侵襲及偽足的形成作用上，目前研究較多，為腫瘤的治療提供了一種新的、可行的方向。但根據(jù)Cortactin與ARP(2/3)及其他肌動蛋白的關(guān)系，以及Brescia,G及劉等人的實驗，可以推斷Cortactin在鼻息肉細胞、炎性反應(yīng)及人體氣道分泌和收縮機制上有著重要作用，目前該領(lǐng)域研究甚少，且由于環(huán)境的惡化，患呼吸系統(tǒng)疾病的人越來越多，對Cortactin在該領(lǐng)域的繼續(xù)探索，將對呼吸系統(tǒng)氣道黏液的分泌提供一種新的方向。