鄭麗玉 姚人騏 姚詠明

（1）解放軍總醫(yī)院醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究部轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心，北京100853；2）溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院急診科，溫州325015；3）海軍軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院燒傷中心，上海200433）

蛋白質(zhì)具有多種生物學(xué)功能，參與生命的幾乎所有生物學(xué)過程，是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。細胞中蛋白質(zhì)處于不斷合成和降解的動態(tài)更新過程中，其穩(wěn)態(tài)與細胞行使正常功能密切相關(guān)，而蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的失調(diào)可導(dǎo)致一系列疾?。?］。真核細胞已經(jīng)進化出多種復(fù)雜的蛋白質(zhì)質(zhì)量控制（protein quality control，PQC）機制，精密地監(jiān)測和調(diào)控異常蛋白質(zhì)合成和降解過程，在確保蛋白質(zhì)組的完整性和細胞適應(yīng)性方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用［2］。細胞中多種細胞器，包括核糖體（ribosome）、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和溶酶體參與蛋白質(zhì)的合成、加工、修飾和降解。這些細胞器的生物合成、結(jié)構(gòu)和功能已有大量研究，然而，對于其自身質(zhì)量控制和維持自身周轉(zhuǎn)率的機制卻知之甚少［1］。鑒于核糖體在維持細胞蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)中的重要作用，本文主要闡述與核糖體相關(guān)的PQC機制最新研究進展。

核糖體也稱核蛋白體，由rRNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成。它是一種進化高度保守且?guī)缀醮嬖谟谒屑毎麅?nèi)的細胞器，即使是體積最小的支原體細胞內(nèi)也含有上百個核糖體。核糖體是蛋白質(zhì)合成的重要場所，其主要功能是以mRNA為模板及氨基酸為原料合成蛋白質(zhì)。在肽鏈合成過程中，核糖體是tRNA與mRNA相互識別、肽鍵形成、肽鏈延長等過程的主要平臺，核糖體類似一個移動多肽鏈“裝配廠”，沿著模板mRNA鏈從5'端向3'端移動。在此過程中，攜帶各種氨基酸的tRNA分子依據(jù)密碼子與反密碼子的相互配對關(guān)系為延長肽鏈提供氨基酸原料。生理狀態(tài)下，肽鏈合成完畢后核糖體立即與mRNA解離。如果核糖體在到達終止密碼子之前停止翻譯，導(dǎo)致其無法及時與mRNA解離，則造成核糖體停滯。蛋白質(zhì)合成過程中的核糖體停滯會導(dǎo)致截短多肽產(chǎn)生，這些有缺陷新生多肽鏈可能對細胞產(chǎn)生不利影響，需被及時清除。在真核生物中，這種檢測翻譯過程中核糖體停滯事件并使相關(guān)新生多肽鏈降解的途徑被稱為核糖體相關(guān)質(zhì)量控制（ribosome-associated quality control，RQC）［3］，該途徑為蛋白質(zhì)合成過程中的質(zhì)量控制機制。

真核細胞利用自噬和泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（ubiquitin proteasome system，UPS）作為其主要的蛋白質(zhì)降解途徑。當(dāng)需要快速適應(yīng)胞內(nèi)蛋白質(zhì)含量改變時，一方面通過UPS途徑實現(xiàn)蛋白質(zhì)的快速降解，另一方面通過自噬途徑選擇性地降解蛋白質(zhì)聚集體和受損或過剩的細胞器［4］。自噬是一種進化上保守的分解代謝途徑，介導(dǎo)從單一蛋白質(zhì)到整個細胞器或多亞單位大分子復(fù)合物等多種胞液底物的降解［1，5］。在細胞中維持蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的3種關(guān)鍵成分（核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和蛋白酶體）的選擇性自噬分別被命名為核糖體自噬（ribophagy）、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬（endoplasmic reticulum autophagy，ER-phagy）和蛋白酶體自噬（proteaphagy）。核糖體作為細胞內(nèi)數(shù)量最多的細胞器，其在翻譯機制中的重要地位使核糖體自噬在維持蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)方面的作用受到廣泛關(guān)注。UPS已被證明能迅速降解無功能核糖體的冗余核糖體蛋白，而核糖體亞基不能被蛋白酶體處理，其降解依賴核糖體自噬途徑［1］?？梢姾颂求w自噬為核糖體蛋白降解過程中的質(zhì)量控制機制。

1 核糖體相關(guān)質(zhì)量控制

RQC是一種蛋白質(zhì)合成監(jiān)控機制，當(dāng)翻譯過程中出現(xiàn)核糖體停滯情況時，其能有效啟動新生多肽的降解［6］。既往資料表明，在真核生物中存在3條降解異常mRNA途徑：無義衰變（nonsense decay，NMD）、不 停 止 衰 變（non-stop decay，NSD）和不進行衰變（no-go decay，NGD）。NMD是通過提前出現(xiàn)終止密碼子來降解mRNA，NSD以缺少終止密碼子的mRNA為靶標(biāo)，而NGD則以延伸障礙的mRNA為靶標(biāo)［7］。核糖體翻譯mRNA的速度是不均勻的，翻譯延長速度平均為每秒6個氨基酸，并受多種理化因素影響［7］。核糖體翻譯速度異常導(dǎo)致核糖體停滯，而停滯核糖體與緊隨其后的核糖體之間發(fā)生碰撞是RQC的始動因素，其可歸因于mRNA上存在缺陷信息，包括核糖體無法解開的序列、提前出現(xiàn)或缺乏終止密碼子［8-9］。此外，紫外線輻射或氧化應(yīng)激導(dǎo)致核糖體成分破壞，rRNA中參與翻譯的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)突變也會引起核糖體停滯［10］。同樣，環(huán)境因素改變及翻譯抑制劑的使用均可造成核糖體停滯［3］。

RQC過程包括停滯核糖體識別、核糖體大小亞基分離、缺陷mRNA和新生多肽降解、CAT尾形成多個步驟（圖1）。a.停滯核糖體識別：停滯核糖體和緊隨其后的核糖體之間發(fā)生碰撞，碰撞后會發(fā)生構(gòu)象變化，產(chǎn)生一個新的中間相。該相可被泛素連接酶Hel2（酵母）/ZNF598（哺乳動物）識別［11］，引起其結(jié)合位點附近40S亞基上兩個蛋白質(zhì)（RPS10和RPS20）的 泛素 化［7］。此 過 程 系RQC的第一步，是缺陷mRNA降解和核糖體相關(guān)質(zhì)量控制復(fù)合體（ribosome-associated quality control complex，RQCc）與停滯核糖體結(jié)合所必需的重要環(huán)節(jié)［8］。b.核糖體大小亞基分離：40S亞基泛素化觸發(fā)一系列分離因子（splitting factors），包括Dom34（酵母）/PELO（哺乳動物）、Hbs1（酵母）/HBS1L/GTPBP2（哺乳動物）和Rli1（酵母）/ABCE1（哺乳動物）等，進而介導(dǎo)核糖體40S亞基與60S亞基分離［3，7，12-13］。c.缺陷mRNA降解：缺陷mRNA能被有效地選擇性降解是RQC途徑正常的標(biāo)志［14］。酵母中典型的mRNA降解既有5'→3'方向，如被核酸外切酶Xrn1降解，也有3'→5'方向，如被外泌體和Ski7復(fù)合體降解［15］。d.新生多肽降解：核糖體分離后，40S亞基可被循環(huán)利用，而60S亞基仍含有一個與P位點tRNA結(jié)合的新生多肽。這種停滯核糖體上的新生多肽不能被60S亞基所釋放，需要特異性降解途徑的參與，目前認為RQCc是降解停滯核糖體上新生多肽的主要執(zhí)行者。酵母中RQCc包括3類核心成分：泛素連接酶Ltn1（哺乳動物中為Listerin）以及Rqc1（哺乳動物中為TCF25，transcription factor 25）和Rqc2（哺乳動物中為NEMF，nuclear export mediator factor）［16］。核糖體停滯時Rqc2首先被招募到60S亞基上，其N端和C端結(jié)構(gòu)域與60S亞基P位點暴露的tRNA結(jié)合，而Rqc2較長的非結(jié)構(gòu)中間域與60S亞基相互作用，使附著有新生多肽的停滯核糖體60S亞基和tRNA被特異性地回收。Rqc2招募泛素連接酶Ltn1，后者采用超螺旋結(jié)構(gòu)包繞核糖體并延伸至60S亞基出口通道，促使Ltn1定位其活性位點，即環(huán)結(jié)構(gòu)域（the RING domain）。Ltn1將泛素連接到停滯核糖體新生多肽上，使其能夠被有效地識別并降解。Ltn1在新生多肽上連接的泛素鏈?zhǔn)茿TP酶細胞分裂控制蛋白48（Cdc48，cell division control protein 48，哺乳動物中為VCP，valosin containing protein）及其輔助因子泛素融合降 解 蛋 白1（Ufd1，ubiquitin fusion degradation protein 1）和核蛋白定位蛋白4（Npl4，nuclear protein localization protein 4）（哺乳動物中為UFD1和NPLOC4）的募集信號。Cdc48被招募至60S亞基提取停滯核糖體上的新生多肽，并介導(dǎo)其靶向蛋白酶體［17］，從而使60S亞基、tRNA等在下一輪翻譯中可被重復(fù)使用。以往Vms1（在哺乳動物中為ANKZF1，ankyrin repeat and zinc finger peptidyl tRNA hydrolase 1）被認為是Cdc48的輔助因子，是一種可水解肽基-tRNA鍵的tRNA水解酶，從停滯核糖體60S亞基中剪切新生多肽鏈［18］。然而，新近資料表明，ANKZF1不是真正的肽基-tRNA水解酶，其作用為一種核酸內(nèi)切酶，特異性地切割tRNA 3'端的4個核苷酸從而釋放出與之相連的新生多肽鏈［19］。此外，Vms1在CAT尾形成之前或之后發(fā)揮作用仍有爭議［20］。Vms1/ANKZF1在RQC中的確切作用機制有待進一步研究。Rqc1在RQCc中的意義存在爭議，到目前為止，RQCc結(jié)構(gòu)分析還未能提供其功能或作用機制的證據(jù)。但有研究認為，Rqc1能誘導(dǎo)停滯核糖體上新生多肽發(fā)生泛素化，同時也可作為伴侶分子阻止其聚集［17］；另有資料提示，Cdc48的招募需要Rqc1亞基，但其確切功能有待澄清。e.CAT尾形成：研究酵母細胞中RQCc構(gòu)象發(fā)現(xiàn)，酵母中核糖體停滯后，停滯核糖體新生多肽上被添加一條氨基酸尾——C端丙氨酰/蘇氨酰序列（the carboxy-terminal alanine and threonine tails，the CAT tails）［21］。新近研究表明，CAT尾的形成是由Rqc2亞基介導(dǎo)的，可暴露核糖體60S亞基出口通道中的賴氨酸殘基，從而被Ltn1/Listerin識別并泛素化降解。CAT尾的形成使新生多肽鏈延伸，并促進底物泛素化和靶向降解。當(dāng)泛素化障礙時，其可誘導(dǎo)新生多肽鏈聚集，進而引發(fā)下游通路的激活，包括應(yīng)激信號和細胞毒性效應(yīng)等［18］。鑒于原核生物和多細胞動物與酵母細胞有組分不同的CAT尾樣結(jié)構(gòu)，有學(xué)者提出使用C端的翻譯添加尾（C-terminal addition to translation tails）（仍然縮寫為CAT尾）來普遍地描述這一現(xiàn)象［14］。最近在細菌RQC機制探索中觀察到，其CAT尾形成指細菌中Rqc2同源物RqcH在C端添加聚丙氨酸尾（C-terminal poly-alanine tails），也稱為丙氨酸尾（alanine tails，Ala-tails），被其標(biāo)記的新生多肽鏈可直接被識別并靶向ClpXP蛋白酶降解［21］。對哺乳動物細胞RQC機制分析發(fā)現(xiàn)，哺乳動物細胞也存在Ala-tails，并證實E3泛素連接酶Pirh2/Rchy1和CRL2KLHDC10共同作用于NEMF介導(dǎo)的Ala-tail修飾新生多肽降解［22］。

Fig.1 Ribosome-associated quality control in yeast圖1 酵母中核糖體相關(guān)質(zhì)量控制

RQC最初被描述為對翻譯胞漿蛋白的核糖體進行質(zhì)量控制，新近資料提示RQC不僅與胞質(zhì)蛋白合成有關(guān)，同時也與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體蛋白合成密切相關(guān)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體表面的RQC分別被稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)RQC以及線粒體RQC［6，23］。

2 核糖體自噬

在營養(yǎng)豐富條件下，真核細胞每分鐘可組裝2 000個以上的核糖體亞基，以保證每個細胞內(nèi)維持約20萬個核糖體以供周轉(zhuǎn)，其核糖體蛋白約占胞內(nèi)總蛋白的50%［24］。核糖體的生物合成是一個多步驟易出錯過程［15］，且核糖體生物合成和蛋白質(zhì)翻譯是細胞內(nèi)最耗能的生物學(xué)反應(yīng)之一，因此該途徑受到多種質(zhì)量控制機制的嚴(yán)密控制［25］。而成熟核糖體非常穩(wěn)定，半衰期約為數(shù)天［4］，真核細胞進化出多種機制特異性地識別和清除結(jié)構(gòu)和/或功能缺陷以及數(shù)量過剩的核糖體，降解多余核糖體的機制可根據(jù)不斷變化的內(nèi)環(huán)境維持其數(shù)量與內(nèi)環(huán)境相適應(yīng)。在特定生長條件下，如饑餓可使核糖體生物合成停滯，大量成熟核糖體被自噬體膜包裹形成自噬小體（autophagosome），進而與溶酶體融合形成自噬溶酶體（autophagolysosome），后被溶酶體中水解酶降解，這一過程被稱為核糖體自噬［26］。現(xiàn)已明確，核糖體自噬在維持蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮不可替代的作用。

核糖體自噬于2008年由Kraft等［4］最先發(fā)現(xiàn)，即饑餓狀態(tài)下酵母細胞中成熟的核糖體可通過選擇性自噬途徑被降解；在哺乳動物中哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1（mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1）失活參與核糖體的選擇性降解過程［27］。核糖體自噬有利于核糖體數(shù)量與內(nèi)環(huán)境相適應(yīng)，維持一定的核糖體周轉(zhuǎn)量［28］，促使細胞在營養(yǎng)限制條件下存活［4，27］。進一步研究發(fā)現(xiàn)，在酵母細胞饑餓誘導(dǎo)的核糖體自噬過程中核糖體60S和40S亞基降解過程是獨立的。泛素羧基水解 酶3（ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase 3，Ubp3）與Ubp3相關(guān)蛋白Bre5/Brefeldin A敏感性蛋白5（Ubp3-associated protein Bre5/Brefeldin A sensitivity protein 5，Bre5）形成Ubp3/Bre5泛素蛋白酶復(fù)合體，可通過去除特定核糖體自噬底物中泛素參與核糖體60S亞基降解，而40S亞基降解途徑還有待闡明［4］。此外，泛素連接酶Rsp5作為核糖體自噬的正調(diào)節(jié)因子參與了核糖體自噬過程［29］。Ossareh-Nazari等［30］觀察到Cdc48和泛素融合降解蛋 白3（ubiquitin fusion degradation protein 3，Ufd3）以Ubp3/Bre5泛素蛋白酶復(fù)合體依賴的方式參與調(diào)節(jié)饑餓誘導(dǎo)核糖體自噬的發(fā)生。Cdc48與Ufd3分別作為主要效應(yīng)分子及輔因子與Ubp3/Bre5泛素蛋白酶復(fù)合體協(xié)同識別和去泛素化特定的核糖體自噬底物。另據(jù)報道，在酵母細胞中，饑餓誘導(dǎo)Rkr1/Ltn1表達下調(diào)可促進核糖體選擇性自噬反應(yīng)［31］。Ltn1作為一種E3泛素連接酶能介導(dǎo)核糖體蛋白泛素化以阻止60S亞基被選擇性降解，而核糖體蛋白Rpl25為Ubp3/Bre5泛素蛋白酶復(fù)合體及Ltn1的共同底物，其泛素化可抑制60S亞基被核糖體自噬降解［32］。與之相反，饑餓狀態(tài)下Ubp3介導(dǎo)Rpl25去泛素化能加速60S亞基的選擇性自噬（圖2）。近年來，Tatehashi等［33］報道γ-谷氨酰胺激酶（γ-glutamyl kinase，γ-GK）通過與Ubp3/Bre5泛素蛋白酶復(fù)合體相互作用參與核糖體60S亞基選擇性自噬過程，其機制可能是γ-GK催化產(chǎn)生的γ-谷氨酰磷酸鹽（γ-glutamyl phosphate）磷酸化核糖體蛋白所致核糖體自噬加速。

有資料提示，核糖體自噬亦可通過非選擇性途徑 被 降 解。Waliullah等［34］研究發(fā)現(xiàn)，Rim15和Sch9蛋白激酶參與誘導(dǎo)芽殖酵母核糖體的非選擇性降解過程。在饑餓條件下mTORC1活性下調(diào)，其誘導(dǎo)Sch9蛋白激酶C端6個氨基酸殘基去磷酸化效應(yīng)減弱，磷酸化Sch9通過負調(diào)控Rim15使其活性下降，促進核糖體非選擇性自噬。此外，Rim15也受蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）和蛋白激酶Pho85的調(diào)控（圖2）。事實上，Rim15在核糖體的降解過程中發(fā)揮雙向調(diào)節(jié)作用：既能增強核糖體選擇性自噬活性，也可抑制核糖體的非選擇性降解。

近年來，對于介導(dǎo)核糖體自噬發(fā)生的相關(guān)受體研究日益受到關(guān)注。2018年，Wyant等［27］首次報道哺乳動物核糖體自噬的關(guān)鍵受體核脆性X智力低下蛋白相互作用蛋白1（nuclear fragile X mental retardation protein interacting protein 1，NUFIP1）。NUFIP1是一種能與鋅指蛋白ZNHIT3（zinc finger HIT domain-containing protein 3）結(jié)合的核蛋白，兩者結(jié)合后形成NUFIP1-ZNHIT3異源二聚體參與核糖核蛋白復(fù)合物的形成，后者在營養(yǎng)缺乏或mTORC1被抑制時從細胞核重新分布至自噬小體、溶酶體和核糖體（圖2）。采用mTOR抑制劑Torin1處理后，NUFIP1-ZNHIT3異源二聚體能與自噬小體結(jié)合，ZNHIT3通過LC3結(jié)合結(jié)構(gòu)域（LC3-interacting region，LIR）與LC3B直接結(jié)合將核糖體招募至自噬小體內(nèi)，自噬小體與溶酶體融合形成自噬溶酶體，最終將核糖體輸送至自噬溶酶體中降解。研究證實，NUFIP1缺陷或其LIR序列突變均會降低細胞在饑餓時的生存能力［35-36］。

Fig.2 Ribophagy in yeast and mammal圖2 酵母和哺乳動物的核糖體自噬

可見，真核細胞在營養(yǎng)限制的條件下，一方面迅速關(guān)閉核糖體的生物合成及蛋白質(zhì)翻譯，以減少能量消耗，另一方面通過核糖體自噬途徑降解數(shù)量過剩的核糖體，為構(gòu)建和維持胞內(nèi)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。此外，核糖體自噬在清除無功能或錯誤組裝核糖體中也發(fā)揮了重要作用，進而為蛋白質(zhì)正確翻譯提供保證。

3 核糖體相關(guān)質(zhì)量控制與核糖體自噬相互作用關(guān)系及其與人類重大疾病的關(guān)系

RQC與核糖體自噬在細胞應(yīng)激條件下調(diào)整核糖體容量及維持蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮協(xié)同作用，新近研究表明兩者之間是通過G3BP1-家族-USP10去泛素化酶復(fù)合物（G3BP1-family-USP10 deubiquitinase complex）的功能緊密聯(lián)系［37］。近年來在RQC途徑中60S亞基循環(huán)方面的研究中取得了顯著進展，但尚未充分闡明停滯核糖體40S亞基的命運。既往研究表明，核糖體碰撞后E3泛素連接酶ZNF598識別碰撞核糖體間的構(gòu)象改變，并對40S亞基調(diào)控位點RPS10和RPS20進行特異性單泛素化修飾以啟動RQC途徑。新近資料表明，在RQC途徑中ZNF598還可特異性地單泛素化RPS2以及RPS3，使40S亞基靶向溶酶體降解，并伴隨60S亞基的降解以平衡大小亞基比例。而G3BP1-家族-USP10去泛素化酶復(fù)合物可通過去泛素化作用逆轉(zhuǎn)上述過程，使40S亞基在翻譯過程中被重復(fù)利用，有利于節(jié)約核糖體生物合成所需的能量。基于此，有學(xué)者認為應(yīng)將40S亞基去泛素化及循環(huán)過程也納入RQC定義范疇。饑餓條件下G3BP1-家族-USP10去泛素化酶復(fù)合物在酵母細胞中的同源物Ubp3-Bre5可通過去泛素化Rpl25激活核糖體自噬，降解結(jié)構(gòu)和功能異常的核糖體及數(shù)量過剩的核糖體，使核糖體含量降低，以應(yīng)對應(yīng)激環(huán)境，有利于細胞存活。此外，RQC途徑降解停滯的mRNA導(dǎo)致細胞整體mRNA含量降低，與核糖體自噬途徑的協(xié)同作用使翻譯水平與饑餓狀態(tài)相適應(yīng)，在維持細胞內(nèi)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。值得一提的是，RQC途徑中mRNA監(jiān)測過程的分子機制，包括異常mRNA或翻譯缺陷核糖體的檢測，停滯核糖體的分離，以及異常mRNA和新生多肽的降解也是近年的研究熱點。

核糖體自噬與RQC還存在另外兩個共同參與者，即E3泛素連接酶Ltn1/Listerin和ATP酶Cdc48/VCP及其輔因子，兩者既參與了核糖體自噬過程，也在RQC中發(fā)揮重要作用，是否為RQC與核糖體自噬間的橋梁及兩者在RQC與核糖體自噬中的相互調(diào)控機制還需深入探討。由此可見，RQC與核糖體自噬存在緊密聯(lián)系，兩者在維持核糖體質(zhì)量和數(shù)量與環(huán)境相適應(yīng)及蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)中的協(xié)同效應(yīng)值得進一步探究。

核糖體自噬與RQC在維持細胞內(nèi)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，是PQC的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。PQC的缺陷可引發(fā)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)失衡和毒性蛋白質(zhì)積聚，與多種細胞和組織功能障礙有關(guān)，統(tǒng)稱為蛋白質(zhì)?。?］。PQC缺陷是神經(jīng)退行性變的一個顯著標(biāo)志，而RQC作為新定義的一種PQC在維持細胞蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)控作用。RQC功能異常將導(dǎo)致停滯核糖體產(chǎn)生的多肽被錯誤折疊，后者形成不同類型的聚集體，誘發(fā)細胞毒性反應(yīng)進而影響細胞正常功能。RQCc核心成分突變引起的失活可能是神經(jīng)退行性疾病、神經(jīng)精神性疾病發(fā)生和進展的潛在機制［38-40］。例如，Listerin和GTPBP2突變均會導(dǎo)致小鼠的神經(jīng)退行性變［38，41］。然而，兩者神經(jīng)退行性變的部位并不相同：神經(jīng)元丟失主要見于Listerin突變小鼠的脊髓，而在GTPBP2突變小鼠中神經(jīng)元丟失主要見于動物大腦皮層和視網(wǎng)膜。Martin等［42］通過構(gòu)建NEMF缺陷小鼠模型觀察到，突變小鼠進行性神經(jīng)元軸突變性造成其運動神經(jīng)元進行性退化、肌肉神經(jīng)源性萎縮以及運動障礙。隨后通過統(tǒng)計來自7例青少年神經(jīng)肌肉疾病家系中的9個病例發(fā)現(xiàn)，他們家族均具有NEMF突變的神經(jīng)肌肉表型。此外，NEMF變異的患者還表現(xiàn)出智力障礙，其最顯著的臨床特點為言語延遲。同樣，GTPBP2突變會誘發(fā)Jabi-Elahi綜合征，這是一種以肌張力障礙、運動和感覺神經(jīng)病變、共濟失調(diào)和認知障礙為特征的早期神經(jīng)退行性病變［43-45］。亨廷頓?。℉untington disease，HD）是一種罕見的神經(jīng)退行性疾病，是由亨廷頓蛋白外顯子1（Huntingtin exon 1，Httex1）CAG三核苷酸基因擴增突變引起的一種難以治愈的致死性疾病。該突變導(dǎo)致亨廷頓蛋白（Huntingtin，Htt）N端的聚谷氨酰胺（poly-glutamine，PolyQ）序列擴增，當(dāng)超過閾值即35個重復(fù)PolyQ序列，Htt則極易在胞內(nèi)聚集，從而引起HD相關(guān)臨床表現(xiàn)。Htt在疾病進展過程中積聚于包涵體中，是亨廷頓病的一個重要病理特征［46］。最近Yang等［47］通 過 高 通量顯微鏡（high content microscopy，HCM）系 統(tǒng) 確 定 了Httex1包涵體形成的一種形式，即103Q。103Q是富含脯氨酸的103個重復(fù)PolyQ序列的野生型Htt。進一步分析證實，RQC機制是Httex1-103Q核質(zhì)分布的關(guān)鍵因素。而RQC基因Ltn1或Rqc1的缺陷則誘導(dǎo)Httex1-103Q在細胞核內(nèi)積累，從而增強其細胞毒性，與HD的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，提示RQC在使神經(jīng)元細胞免受編碼PolyQ序列擴增突變產(chǎn)生的不利影響方面發(fā)揮重要作用［48］。以上資料表明，RQC可能是保護神經(jīng)元免受退行性變的關(guān)鍵途徑，其缺陷與人類疾病特別是神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

核糖體作為細胞內(nèi)數(shù)量最多的細胞器以及蛋白質(zhì)合成的重要場所，其數(shù)目、結(jié)構(gòu)和功能異常將造成細胞內(nèi)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)失衡，并通過多種途徑誘發(fā)細胞功能異常，參與人類疾病的發(fā)生發(fā)展過程。最近研究發(fā)現(xiàn)人類細胞中存在核糖體自噬現(xiàn)象［1］，且核糖體自噬在維持核糖體數(shù)目與環(huán)境相適應(yīng)以及清除結(jié)構(gòu)和功能異常的核糖體方面具有重要意義，有利于細胞在應(yīng)激狀態(tài)下存活。研究表明，核糖體自噬途徑參與了小腦浦肯野細胞神經(jīng)退行性變［49］。越來越多證據(jù)顯示，核糖體自噬參與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生與發(fā)展過程［50］。許多資料進一步提示，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（endoplasmic reticulum stress，ERS）在腦卒中發(fā)病機制中具有重要意義，減輕神經(jīng)元中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的過度激活能產(chǎn)生顯著神經(jīng)保護效應(yīng)。緩解過度內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有利于減輕神經(jīng)元細胞損傷，可減少由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激過度所致神經(jīng)元細胞凋亡［50］。臨床前研究證實，上調(diào)核糖體自噬對新生兒缺血缺氧具有神經(jīng)保護作用［51］。其機制一方面可能是通過激活核糖體自噬活性以降低新生兒缺血缺氧后神經(jīng)元的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，另一方面則與核糖體生物合成和蛋白質(zhì)翻譯減少從而使神經(jīng)元細胞保存更多能量應(yīng)對損傷有關(guān)。上述研究表明，增強核糖體自噬可能通過減少未折疊或錯誤折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)聚積以緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，從而有利于細胞在應(yīng)激環(huán)境下存活，對于改善腦卒中患者預(yù)后具有潛在價值。

既往核糖體自噬研究主要集中在酵母細胞，鑒于核糖體自噬在物種間的高度保守性，哺乳動物核糖體自噬關(guān)鍵受體的發(fā)現(xiàn)，可能成為哺乳動物核糖體自噬研究的突破口。哺乳動物核糖體自噬關(guān)鍵受體NUFIP1是基因編碼的一種核質(zhì)RNA結(jié)合蛋白，該蛋白質(zhì)含有一個C2H2鋅指結(jié)構(gòu)域和一個核定位信號［52］，因其在大腦中優(yōu)勢表達及其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中的潛在作用而受到廣泛關(guān)注［53］。NUFIP1缺失患者神經(jīng)異常癥狀提示它在正常神經(jīng)元發(fā)育中具有重要作用［54］。研究發(fā)現(xiàn)，NUFIP1通過與脆性X智力低下蛋白（fragile X mental retardation protein，F(xiàn)MRP）相互作用參與調(diào)節(jié)突觸部位的局部蛋白質(zhì)合成［55］。鑒于NUFIP1在突觸可塑性中的重要地位，NUFIP1可能成為篩查智力低下患者的候選基因［53］。有學(xué)者對轉(zhuǎn)移性神經(jīng)母細胞瘤進行大規(guī)模轉(zhuǎn)錄組測序證實，腫瘤細胞中存在NUFIP1基因突變。且在測序數(shù)據(jù)中檢測到突變等位基因的表達分?jǐn)?shù)＞30%，提示這些突變基因可能具有潛在致癌效應(yīng)［54］。對墨西哥兒童急性淋巴細胞白血病融合基因的鑒定研究中發(fā)現(xiàn)，融合基因ETV6-NUFIP1可能參與了這種疾病的發(fā)病機制［52］。此外，有資料對韓國成年人骨密度相關(guān)基因多態(tài)性與肥胖之間的相關(guān)性進行研究，觀察到編碼NUFIP1的rs17066364單核苷酸多態(tài)性與肥胖有關(guān)，主要與體重指數(shù)和腹部特征即腰圍顯著相關(guān)［56］。盡管NUFIP1與肥胖之間的確切關(guān)系有待澄清，但患有脆性X綜合征的男性幼童表現(xiàn)出體重增加的傾向。以上資料提示，NUFIP1作為哺乳動物核糖體自噬關(guān)鍵受體，其本身與智力低下、腫瘤發(fā)生、代謝性疾病密切相關(guān)，但NUFIP1介導(dǎo)的核糖體自噬在以上疾病發(fā)生發(fā)展中的地位和機制亟待闡明，NUFIP1介導(dǎo)核糖體自噬可能為診治人類主要疾病提供新思路。

核糖體作為維持蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)不可或缺的細胞器，從生物合成到降解均受到各種質(zhì)量控制機制的嚴(yán)密調(diào)控。核糖體結(jié)構(gòu)和功能障礙及質(zhì)量控制機制障礙都將極大地影響細胞命運，從而導(dǎo)致多種核糖體相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展，包括先天性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和惡性腫瘤。RQC和核糖體自噬作為新近發(fā)現(xiàn)的兩種核糖體相關(guān)的PQC機制，既往研究主要集中在酵母細胞中，而在哺乳動物模型中的研究還處于起步階段，加強該領(lǐng)域的研究將為包括神經(jīng)變性和腫瘤發(fā)生在內(nèi)的多個領(lǐng)域提供新的治療策略。

4 問題與展望

從2008年核糖體自噬的發(fā)現(xiàn)到2012年RQC概念的提出，對核糖體的研究工作取得了令人矚目的進展。核糖體自噬和RQC在維持核糖體質(zhì)量與數(shù)量穩(wěn)定以及確保蛋白質(zhì)正確翻譯中發(fā)揮重要作用，并證明它們與人類多種疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。然而，該領(lǐng)域的研究處于起步階段，一系列重要科學(xué)問題亟待解決，主要包括以下方面。a.編碼哺乳動物核糖體自噬關(guān)鍵受體NUFIP1基因突變在上述多種人類重大疾病的發(fā)生發(fā)展中具有重要意義，而NUFIP1介導(dǎo)的核糖體自噬是否參與以上疾病的發(fā)病過程有待進一步澄清。根據(jù)既往研究推測NUFIP1介導(dǎo)的核糖體自噬可能是通過改變核糖體池組成及對蛋白質(zhì)翻譯產(chǎn)生影響進而參與神經(jīng)退行性變及腫瘤發(fā)生過程。b.RQC與核糖體自噬具有多個共同組分，包括G3BP1-家族-USP10去泛素化酶復(fù)合物、E3泛素連接酶Ltn1/Listerin和ATP酶Cdc48/VCP及其輔因子。它們均既參與了核糖體自噬過程，也在RQC中發(fā)揮關(guān)鍵效應(yīng)，這提示核糖體自噬與RQC存在緊密聯(lián)系，但具體相互作用關(guān)系還有待進一步研究闡明。根據(jù)目前研究推測，E3泛素連接酶Ltn1可能成為兩者間相互作用的橋梁，而調(diào)控該酶活性可作為調(diào)節(jié)核糖體相關(guān)蛋白質(zhì)質(zhì)量控制的潛在靶點。c.相對于原核細胞，真核細胞擁有更多的細胞器，細胞器之間存在密切聯(lián)系，RQC和核糖體自噬是否通過細胞器之間密切聯(lián)系進而調(diào)控基因表達、細胞凋亡、應(yīng)激反應(yīng)和癌癥發(fā)生有待研究。核糖體與線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)關(guān)系尤為密切。近年來，對于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)RQC及線粒體RQC的研究表明，RQC在維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體結(jié)構(gòu)和功能中發(fā)揮重要作用，而后者是構(gòu)建細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵。已有研究表明，核糖體自噬可能通過調(diào)控過度的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)影響細胞凋亡。對以上這些問題的答案的探索將進一步加深對這兩個基本細胞生物學(xué)過程的理解，并深刻認識RQC障礙和核糖體自噬缺陷與人類重大疾病發(fā)生發(fā)展的內(nèi)在關(guān)系。值得指出的是，以核糖體為靶點，增強或減弱核糖體自噬可能在不同疾病的發(fā)生發(fā)展中具有潛在防治作用，監(jiān)控RQC異常細胞促進其凋亡或從基因?qū)用娓淖兤浠虮硇涂赡苁歉深A(yù)某些蛋白質(zhì)病的有效手段。有鑒于此，加強核糖體自噬和RQC的主要障礙機制和關(guān)鍵調(diào)控環(huán)節(jié)研究，將為探索多種人類相關(guān)疾病的治療策略提供新思路、開辟新途徑。