張楠楠，趙瑞鵬，施建華

(1.灌云縣人民醫(yī)院，江蘇 灌云222200；2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬淮安第一醫(yī)院，江蘇 淮安223001)

喹啉酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(quinolinate phosphoribosyltransferase，QPRT)是色氨酸代謝過(guò)程中的關(guān)鍵酶，近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)QPRT不僅參與諸多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機(jī)制，還與感染性疾病、腫瘤的發(fā)生有關(guān)，本文就此進(jìn)行綜述。

1 QPRT生物學(xué)特性

QPRT是磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶家族成員，通過(guò)催化喹啉酸(quinolinic acid,QA)的分解，參與NAD的從頭合成途徑。QA是色氨酸(tryptophan,TRP)代謝的中間產(chǎn)物之一，TRP在吲哚胺2,3-二氧化酶(indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO)的作用下生成犬尿氨酸(kynurenine,KYN)，后者進(jìn)一步降解為2-氨基-3-羧基木聚糖-6-半醛(α-Amino-β-carboxymuconate-εsemialdehyde,ACMS)，ACMS的轉(zhuǎn)化有兩種途徑，一種是通過(guò)ACMS脫羧酶分解為吡啶酸，另一種是非酶途徑，直接形成QA，由QPRT分解生成煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)和煙酸(nicotinic acid)，此即NAD的從頭合成途徑，其中，QPRT的作用至為關(guān)鍵[1]。真核生物和原核生物的QPRT結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)出典型的磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)特征，包括氨基末端四鏈開(kāi)面的β夾心結(jié)構(gòu)域和羧基末端α/β桶型結(jié)構(gòu)域，QPRT通常以二聚體和六聚體形式存在，已知人、豬、鼠以及酵母等真核生物的QPRT為六聚體，Eom等克隆、純化了人QPRT，通過(guò)懸滴蒸汽擴(kuò)散法獲得蛋白結(jié)晶，采用X-射線晶體衍射研究蛋白結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)人QPRT蛋白晶體屬于P21空間群，晶胞參數(shù)：a=76.2,b=137.1,c=92.7 A°,β=103.8°，推測(cè)存在6個(gè)分子[2]。人QPRT的apo結(jié)構(gòu)中，6個(gè)活性位點(diǎn)位于3個(gè)二聚體相互作用界面上，研究表明，圍繞6個(gè)活性位點(diǎn)，六聚體的蛋白結(jié)構(gòu)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，此狀態(tài)可以影響底物的激活和酶的催化效力[3]。

QPRT mRNA表達(dá)甚為廣泛，但其活性具有較嚴(yán)格的組織特異性，腦、肝、腎等組織中的QPRT作為NAD從頭合成的關(guān)鍵酶在細(xì)胞內(nèi)環(huán)境、抗氧化以及凋亡調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要作用。Fu等發(fā)現(xiàn)QPRT參與亞硒酸鈉誘導(dǎo)的宮頸癌細(xì)胞株凋亡[4]，Ishidoh等證實(shí)QPRT可以與半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(caspase-3)相互作用，QPRT敲低后，caspase-3活性顯著增高，從而誘導(dǎo)細(xì)胞自發(fā)性凋亡[5]。

2 QPRT與神經(jīng)系統(tǒng)疾病

QPRT在中樞神經(jīng)系統(tǒng)含量極為豐富，正常人神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞均有表達(dá)，大腦不同區(qū)域QPRT活性差異可達(dá)20倍以上，其中嗅球部活性最高，額皮質(zhì)、紋狀體以及海馬次之。海馬齒狀回的多形細(xì)胞層可見(jiàn)較多QPRT陽(yáng)性的膠質(zhì)細(xì)胞，而顆粒細(xì)胞層和椎體細(xì)胞層QPRT較少表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)癲癇(Epilepsia)、亨廷頓氏病(Huntington’s disease)以及阿爾茨海默氏病(Alzheimer’s disease)等神經(jīng)變性性疾病中QA的含量與QPRT的活性高低密切相關(guān)[3,6]。例如，癲癇患者額顳部QPRT活性的下降可能是引起局部病灶異常放電的重要原因。Haslinger 等報(bào)道[7]，在Chr16p11.2拷貝數(shù)變異所致的孤獨(dú)癥(Autism spectrum disorders,ASD)患兒中，QPRT為該染色體區(qū)域29個(gè)基因之一，減少其表達(dá)可以影響人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞株SH-SY5Y的分化形態(tài)，一旦敲除QPRT基因，與神經(jīng)發(fā)育以及突觸結(jié)構(gòu)的基因均會(huì)受到影響，據(jù)此，QPRT在Chr16p11.2缺失所致的ASD發(fā)病機(jī)制中可能發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

3 QPRT與感染性疾病

結(jié)核分枝桿菌(Mycobacterium tuberculosis)以及丙型肝炎病毒(Hepatitis C virus,HCV)感染均為嚴(yán)重影響人類(lèi)健康的傳染病，研究發(fā)現(xiàn)QPRT參與了這些疾病的發(fā)生機(jī)制。QPRT在結(jié)核治療中的作用早在上世紀(jì)就受到重視，Sharma等從結(jié)核分枝桿菌中分離純化出QPRT，發(fā)現(xiàn)其α/β桶型結(jié)構(gòu)域具有不同于Ⅰ型磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶的生物學(xué)特征[8]，Kim等進(jìn)一步探討了該酶的最佳作用溫度、酸堿度以及離子條件，并證實(shí)QPRT與QA相互作用的氨基殘基被丙氨酸殘基替代后，其催化活性盡失，抗結(jié)核藥物吡嗪酰胺顯著抑制結(jié)核桿菌QPRT的活性，以此為切入點(diǎn)，可望發(fā)現(xiàn)新的抗結(jié)核藥物[9]。肝細(xì)胞也是QPRT催化QA生成煙酸單核苷酸(Nicotinic acid mononucleotide,NAMN)從頭合成NAD的重要部位，HCV感染人以及小鼠后均會(huì)引起肝細(xì)胞QPRT活性下降，同時(shí)出現(xiàn)NAD+/NADH比率顯著降低，Wang等證實(shí)HCV NS3/4A可以促進(jìn)QPRT降解，而 QPRT激動(dòng)劑安妥明(clofibrate,CLO)可以抑制HCV復(fù)制[10]。

4 QPRT與腫瘤

鑒于NAD+在細(xì)胞能量代謝、增殖中重要作用以及腫瘤細(xì)胞快速生長(zhǎng)的特性，針對(duì)NAD+生物合成環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)抗腫瘤分子藥物一直是研究的熱點(diǎn)，例如，針對(duì)NAD+合成補(bǔ)救途徑中的煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(Nicotinamidephosphoribosyltransferase,NAMPT)小分子抑制劑、FK866，對(duì)胃癌、肝癌以及乳腺癌均具有治療作用，目前已進(jìn)入二期臨床試驗(yàn)[11]，然而，進(jìn)一步的臨床研究發(fā)現(xiàn)小分子NAMPT抑制劑常常發(fā)生藥物抵抗，其機(jī)制可能與QPRT有關(guān)，而且80%以上的腦部惡性腫瘤以及部分血液系統(tǒng)惡性疾病、甲狀腺癌均表現(xiàn)出QPRT異常[12-15]。Ullmark等發(fā)現(xiàn)急性髓細(xì)胞性白血病中QPRT與Wilms瘤基因1(Wilms tumor gene 1,WT1)高度相關(guān)，造血干細(xì)胞過(guò)表達(dá)WT1后QPRT顯著升高，而WT1敲低后QPRT表達(dá)下降，采用染色體共沉淀技術(shù)證實(shí)WT1結(jié)合于QPRT基因第一內(nèi)含子保守區(qū)域，QPRT尚參與K562 cells伊馬替尼抵抗的部分機(jī)制[14]。有研究采用基因芯片技術(shù)發(fā)現(xiàn)QPRT顯著差異表達(dá)于甲狀腺濾泡癌和甲狀腺腺瘤，進(jìn)一步采用免疫組化法檢測(cè)117例甲狀腺組織標(biāo)本，QPRT診斷甲狀腺濾泡癌的敏感性為65%，特異性為73%，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值0.73，陰性預(yù)測(cè)值0.71，據(jù)此，QPRT可能會(huì)成為甲狀腺占位性病變?cè)\斷和鑒別診斷的重要指標(biāo)之一。

綜上所述，QPRT作為NAD+從頭合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶在多種神經(jīng)變性疾病以及腫瘤的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮重要作用，結(jié)核桿菌、丙型肝炎病毒QPRT直接與其致病能力相關(guān)，隨著其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的進(jìn)一步明確，QPRT可望成為新的分子藥物的靶點(diǎn)。