受體活性調(diào)節(jié)蛋白的研究進(jìn)展及其在疾病預(yù)防中的應(yīng)用前景

錢蕊，王禮群 綜述，姚于勤，2，方愛平 審校

1.四川大學(xué)華西公共衛(wèi)生學(xué)院華西第四醫(yī)院，四川 成都 610041；2.四川大學(xué)華西-協(xié)和陳志潛衛(wèi)生健康研究院職業(yè)病防治研究中心，四川 成都 610041

受體活性調(diào)節(jié)蛋白（receptor activity-modifying proteins，RAMPs）是一個膜蛋白家族，其與部分重要的G蛋白偶聯(lián)受體（G-protein-coupled receptors，GPCRs）相互作用，調(diào)節(jié)其生理功能［1］。GPCRs 是目前已知可作為藥物靶點(diǎn)的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已獲批上市的藥物中約有30%以其作為治療靶點(diǎn)［2］。RAMPs對GPCRs功能的動態(tài)調(diào)控涉及到GPCR轉(zhuǎn)運(yùn)、再循環(huán)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、翻譯后修飾和G 蛋白偶聯(lián)中受體依賴的改變等方面［1］，RAMPs 賦予了GPCRs 藥理功能性和生理多樣性［3-4］。因此，RAMPs在與GPCRs相關(guān)的多種疾病中表達(dá)異常，可作為疾病檢測的生物標(biāo)志物，也是重要的潛在治療靶點(diǎn)。本文主要對RAMPs的生物學(xué)特點(diǎn)以及其生理病理作用過程作一綜述，為RAMPs 的進(jìn)一步研究和靶點(diǎn)藥物開發(fā)提供新思路，而RAMPs 的表達(dá)水平也可能成為疾病檢測和預(yù)后指示的新指標(biāo)。

1 RAMPs的生物學(xué)特點(diǎn)及其表達(dá)情況

RAMPs 家族屬于Ⅰ型跨膜蛋白，包括3 種類型：RAMP1、RAMP2、RAMP3，相對分子質(zhì)量為14 000 ～17 000，分別由3 種基因編碼表達(dá)［5］。RAMPs 家族在結(jié)構(gòu)上相似，具有共同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由胞外N-端、單一跨膜結(jié)構(gòu)域和胞內(nèi)C-端等3部分構(gòu)成。

1.1 RAMPs的生物活性特點(diǎn) RAMPs可與多種GPCRs特異性結(jié)合，如降鈣素肽家族受體（calcitonin receptor，CTR）、降鈣素受體樣受體（calcitonin-like receptor，CLR）等，改變受體的親和力和功效，調(diào)節(jié)其在細(xì)胞中的信號和內(nèi)化。同時RAMPs 也可作為相應(yīng)受體的配體，激發(fā)受體活性和效能，并與之結(jié)合運(yùn)輸至細(xì)胞膜處發(fā)揮作用。胰淀素（amylin，AMY）是一種調(diào)節(jié)血糖水平的重要多肽，需要與受體結(jié)合發(fā)揮作用。RAMP1／2／3 與CTR 結(jié)合分布形成受體亞型AMY1、AMY2、AMY3，進(jìn)而調(diào)節(jié)AMY 活性，影響生命活動［6］。CLR／RAMP1復(fù)合物是一種高親和力的降鈣素基因相關(guān)肽（calcitonin gene-related peptide，CGRP）受體，且降鈣素前體物質(zhì)可與CLR／RAMP1 復(fù)合物反應(yīng)。CLR 與RAMP2 或RAMP3 的復(fù)合物會產(chǎn)生腎上腺髓質(zhì)素（adrenomedullin，AM）受體的兩種亞型，分別為AM1（CLR／RAMP2）和AM2（CLR／RAMP3）受體［7］。AM1（CLR／RAMP2）受體對CGRP 親和力極低，約為與AM結(jié)合親和力的百分之一，而AM2（CLR／RAMP3）受體與CGRP 存在中等親和力［8］。RAMPs 通常很少或不在細(xì)胞表面表達(dá)，僅在與受體結(jié)合時才會運(yùn)輸至細(xì)胞表面。糖基化是RAMPs 蛋白家族翻譯后修飾的重要一步，RAMP1 缺乏糖基化位點(diǎn)，在無相互作用受體的情況下無法到達(dá)細(xì)胞表面，因此滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，并以同型二聚體的形式存在［9］。但RAMP2和RAMP3 有多個糖基化位點(diǎn)，可獨(dú)立細(xì)胞表面表達(dá)，在體外試驗(yàn)中，RAMP2／3 沒有受體也能在一定范圍內(nèi)到達(dá)質(zhì)膜［10］。

1.2 RAMPs在正常機(jī)體和疾病中的表達(dá)情況 RAMPs的異常表達(dá)與疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。在The Human Protein Atlas 數(shù)據(jù)庫（https：／／www.proteinatlas.org／）中分析得出，RAMP1在子宮內(nèi)膜、子宮頸、肌肉組織、結(jié)腸中表達(dá)量較高，并且在膠質(zhì)瘤、肝癌、前列腺癌中的mRNA 表達(dá)量明顯升高；RAMP2在全身均有表達(dá)，在肺、乳腺、脂肪組織中高表達(dá)，在腎癌、胃癌、黑色素瘤等癌癥中也出現(xiàn)異常高表達(dá)；RAMP3在肺、甲狀腺、腎臟、心肌中表達(dá)量較高，并且還是肝癌和子宮頸癌的診斷指標(biāo)。

RAMPs表達(dá)水平的調(diào)控已經(jīng)在疾病動物模型中進(jìn)行了廣泛的研究。RAMPs 調(diào)節(jié)與心血管疾病有關(guān)，在主動脈狹窄引起的心力衰竭大鼠模型中，術(shù)后6 個月心房和心室中RAMP1和RAMP3表達(dá)升高，而RAMP2無變化［11］。但在充血性心力衰竭大鼠模型和異丙腎上腺素誘導(dǎo)的大鼠心肌肥大和缺血模型研究中，RAMP2在心房和心室中顯示上調(diào)［12-13］。梗阻性腎病大鼠模型顯示，RAMP1和RAMP2表達(dá)上調(diào)，而RAMP3無變化［14］。在膿毒癥小鼠模型中，RAMP1、RAMP2和CLR表達(dá)水平降低，而RAMP3升高［15］。在慢性缺氧肺的大鼠模型中，RAMP1和RAMP3表達(dá)上調(diào)，而RAMP2未上調(diào)，CLR水平保持不變［16］。雖然僅用mRNA水平推斷蛋白表達(dá)情況不夠嚴(yán)謹(jǐn)，但這些研究為RAMPs表達(dá)的生理調(diào)控提供了可靠依據(jù)，靶向RAMPs可能有助于管理和控制這些疾病狀態(tài)，成為可行的治療方法［17］。并且上述多種動物疾病模型中的研究表明，RAMPs的mRNA 水平在發(fā)病過程中，甚至是發(fā)病早期會發(fā)生明顯變化，由此分析得出，RAMPs的基因表達(dá)異常改變對疾病的預(yù)防、預(yù)測及早期診斷具有重要意義。

2 RAMPs在多種發(fā)病機(jī)制及預(yù)防醫(yī)學(xué)中的研究進(jìn)展

RAMPs 蛋白是形成CGRP、AM 和AMY 受體的關(guān)鍵部分，改變RAMPs 表達(dá)水平會對受體活性產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而可能引發(fā)一系列功能失調(diào)性疾病。RAMPs 在預(yù)防醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也具有重要研究意義，在疾病早期的RAMPs 基因?qū)用姹磉_(dá)異?？勺鳛榧膊≡\斷的依據(jù)，為預(yù)防重大疾病或疾病早期診斷提供參考。以下對在不同種疾病中RAMPs家族的3種蛋白的變化和預(yù)示作用作一詳細(xì)介紹。

2.1 RAMPs在癌癥和腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的預(yù)防治療作用 癌癥和腫瘤的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，情況多樣，且致死率高，是全球衛(wèi)生面臨的重大難題。RAMPs 在多種癌癥中出現(xiàn)異常表達(dá)，干擾信號通路，影響正常功能，是重要的潛在治療靶點(diǎn)和生物標(biāo)志物。在人前列腺癌發(fā)生前期，RAMP1表達(dá)會明顯升高，體內(nèi)外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抑制RAMP1表達(dá)可減弱癌癥相關(guān)通路，因此，RAMP1可作為前列腺癌的新生物標(biāo)志物，且靶向作用RAMP1表達(dá)有望成為前列腺癌治療的新靶點(diǎn)［18］。腫瘤轉(zhuǎn)移是癌癥發(fā)病和死亡的主要原因。最近的一項(xiàng)研究表明，選擇性激活RAMP2和抑制RAMP3有望抑制腫瘤轉(zhuǎn)移［19］。研究者將PAN02胰腺癌細(xì)胞注入Ramp2-／-和Ramp3-／-小鼠脾臟中，誘導(dǎo)自發(fā)性肝轉(zhuǎn)移，結(jié)果顯示，Ramp3-／-小鼠的腫瘤轉(zhuǎn)移被抑制，且腫瘤周圍的整合膜蛋白（podoplanin，PDPN）陽性的癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞數(shù)量減少，而Ramp2-／-小鼠與之相反。該研究也證明了靶向AM-RAMP系統(tǒng)可能成為抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的新治療方法。在大多數(shù)肺腫瘤中，RAMP2表達(dá)下調(diào)，下調(diào)程度與腫瘤等級相關(guān)，且RAMP2的移位表達(dá)可抑制肺癌細(xì)胞生長，誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡［20］。對肝細(xì)胞癌、乳腺腫瘤診斷專利中，RAMP3的異常表達(dá)均是診斷指標(biāo)之一［21］。AM 在多種動物模型中具有促進(jìn)體內(nèi)血管生成和腫瘤促生長的作用，其發(fā)揮作用需與質(zhì)膜上的CLR／RAMP2（RAMP3）復(fù)合物結(jié)合［22］，因此抑制RAMP2、RAMP3表達(dá)或?qū)⒊蔀榘邢蛑委熌[瘤的新方案。此外，RAMP3 還是肝癌的預(yù)后指標(biāo)，可能減少基因突變給肺癌預(yù)后帶來的不良影響［23］。

2.2 RAMPs 在心腦血管疾病中的研究及潛在治療靶點(diǎn) 心腦血管疾病是一類嚴(yán)重威脅人類健康，在中老年人群中高發(fā)的疾病，具有高患病率、高致殘率、高致死率的特點(diǎn)。多項(xiàng)心腦血管疾病的研究表明，調(diào)控RAMPs 的表達(dá)可能會減輕不良病理反應(yīng)，反之，敲除RAMPs 或其表達(dá)失調(diào)會導(dǎo)致嚴(yán)重的心腦血管疾?。?4-25］。

在神經(jīng)系統(tǒng)中高表達(dá)RAMP1基因的小鼠能抑制血壓升高，防止自主神經(jīng)失調(diào)［26］。當(dāng)RAMP1過表達(dá)時，小鼠表現(xiàn)出血漿外滲水平增強(qiáng)，三叉神經(jīng)中CGRP敏感性增強(qiáng)［27］。在一項(xiàng)研究RAMP2 和RAMP3 對心血管生長的研究中發(fā)現(xiàn)，Ramp2-／-小鼠由于血管生成異常發(fā)生子宮內(nèi)死亡，而Ramp3-／-小鼠會出現(xiàn)淋巴管合成失調(diào)［28］。LENHART 等［29］探究了RAMP3 與A族GPCR 蛋白GPR30 之間的相互作用。試驗(yàn)對比了在心臟病易發(fā)遺傳背景下的Ramp3+／+和Ramp3-／-的小鼠接受G-1（GPR30 的特異性激動劑）治療后的情況，結(jié)果顯示，雌性且具有RAMP3的小鼠的心肌肥厚和血管周圍纖維化顯著減少，表明RAMP3 是GPR30介導(dǎo)的心臟保護(hù)所必需的物質(zhì)。AM 具有心室重構(gòu)、抑制心肌肥大和抑制心臟成纖維細(xì)胞增殖的作用，但必須與CLR／RAMPs復(fù)合物結(jié)合才能發(fā)揮作用［30］。2019年，MACKIE等［31］通過BRET篩選試驗(yàn)和細(xì)胞表面表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)RAMP3與ACKRs之間具有較強(qiáng)的相互作用。RAMP3 與ACKR3 的關(guān)聯(lián)在不改變G 蛋白偶聯(lián)的情況下降低了AM配體的可用性。

2.3 RAMPs 蛋白在糖尿病中的研究進(jìn)展 糖尿病也是世界范圍內(nèi)高發(fā)疾病之一，已成為全球第9大死亡因素。在發(fā)病過程中，RAMPs所在的信號通路是重要的靶向位點(diǎn)，深入研究RAMPs 在糖尿病發(fā)病機(jī)制中的作用，對疾病的預(yù)防檢測和預(yù)后治療均具有重要意義。

RAMP2 具有改變胰高血糖素受體的配體選擇性和G 蛋白偏好性的作用，進(jìn)而減弱靶向胰高血糖素樣肽-1（glucagon-like peptide-1，GLP-1）受體治療的副作用，具有重要的藥理學(xué)意義［32］。KIM 等［33］通過分析Ⅱ型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）患者體內(nèi)AM2、RAMP3、CLR 表達(dá)情況，研究AM2-RAMP3-CLR 信號軸。體外試驗(yàn)中，將人類前脂肪細(xì)胞暴露于脂肪微環(huán)境，結(jié)果顯示，ADM2（編碼AM2基因）表達(dá)增加，但AM2的分泌反而因其配受體的表達(dá)量降低而受到抑制。以上研究表明了AM2-RAMP3-CLR 干擾與肥胖之間的聯(lián)系，并確定了非糖尿病肥胖中RAMP3mRNA 表達(dá)量顯著下調(diào)。因此，RAMP3mRNA 水平檢測可作為非糖尿病肥胖引發(fā)多種疾病前的預(yù)防性檢查指標(biāo)。

2.4 RAMPs 在其他疾病中的研究 RAMPs 除了在多種慢性疾病中具有重要的意義，在其他疾病中的變化也是疾病預(yù)測、治療和預(yù)后的潛在靶點(diǎn)。PAUZA等［34］發(fā)現(xiàn)，CGRP-RAMP1-CLR 信號通路的失調(diào)與息室炎（diverticular disease，DD）病理相關(guān)。GONG等［35］將原發(fā)性開角型青光眼（primary open-angle glaucoma，POAG）患者的RAMP2基因突變與視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中受損的AM-RAMP2-CLR 信號通路聯(lián)系起來，從而為開發(fā)RAMP2治療POAG的靶向策略奠定了基礎(chǔ)。對RAMP3基因敲除小鼠的研究則揭示了一種與年齡相關(guān)的表型，代謝調(diào)節(jié)發(fā)生改變以及骨密度較高［36］。隨著RAMPs 相互作用受體拮抗劑的可用性不斷增加，RAMP3 有望成為在骨骼治療上的新一治療靶點(diǎn)［36-37］。一項(xiàng)臨床研究發(fā)現(xiàn)，具有RAMP3 多態(tài)性的老年女性的脂肪質(zhì)量往往更高，表明RAMP3 表達(dá)的變化有助于與年齡相關(guān)的身體質(zhì)量組成變化［38］。

目前腫瘤和癌癥是人類醫(yī)學(xué)難以解決的疾病問題，而因年齡增長導(dǎo)致的人體正常生理功能失調(diào)又無法避免，在對3 種RAMPs 蛋白的大量病理機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)，RAMP3 不僅具有抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的潛在功能，而且與年齡相關(guān)的骨骼老化、女性絕經(jīng)后肥胖密切相關(guān)。因此，深入研究RAMP3 在人體中的調(diào)控機(jī)制和信號傳導(dǎo)通路，對上述病理學(xué)及生理學(xué)難題具有重要意義。下文主要對RAMP3的信號傳導(dǎo)及可能的調(diào)節(jié)基因和蛋白作一詳細(xì)介紹。

3 RAMP3的潛在調(diào)控轉(zhuǎn)錄蛋白

近年來調(diào)控RAMPs 轉(zhuǎn)錄的蛋白引起了廣泛關(guān)注，通過調(diào)控基因?qū)AMPs 的表達(dá)進(jìn)行限制，間接影響GPCRs 的運(yùn)輸及生物效能，這可能成為治療相關(guān)疾病的潛在靶點(diǎn)。在研究RAMPs 的生理學(xué)和病理學(xué)作用時，常常利用基因敲除技術(shù)獲取缺陷型小鼠，進(jìn)而探究其生理生化指標(biāo)變化，但對調(diào)控RAMPs表達(dá)的基因研究并不多見，本文對研究較多的RAMP3相關(guān)調(diào)控基因進(jìn)行著重介紹，并詳細(xì)介紹了可能對RAMP3轉(zhuǎn)錄表達(dá)有影響的調(diào)控蛋白甾醇調(diào)節(jié)元素結(jié)合蛋白-2（sterol regulatory element-binding factor-2，SREBF-2），且RAMP3和SREBF-2均在肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）中表達(dá)異常，可能存在相關(guān)調(diào)節(jié)機(jī)制，是重要的治療研究靶點(diǎn)，為后續(xù)深入研究提供參考。

SREBF-2是由諾貝爾獎得主Goldstein and Brown研究小組于1993 年發(fā)現(xiàn)［39］。新合成的SREBF-2 定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，通過羧基末端調(diào)節(jié)區(qū)域與SREBP 裂解激活蛋白結(jié)合，在細(xì)胞內(nèi)低膽固醇條件下，SREBP切割激活蛋白（the SREBP cleavage activating protein，SCAP）將SREBF-2 轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體，在site-1 絲氨酸蛋白酶和site-2 金屬蛋白酶作用下裂解成活性形式進(jìn)入細(xì)胞核在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控的靶基因參與膽固醇和脂質(zhì)生物合成［40］。SREBF-2 轉(zhuǎn)錄因子與代謝類慢性肝病密切相關(guān)，在HCC中高表達(dá)，并且是RAMP3潛在的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。此外，現(xiàn)有研究根據(jù)RAMP3基因和其他基因表達(dá)情況診斷HCC 的分類和預(yù)后，但兩者具體調(diào)控機(jī)制尚不清楚［41］。近年研究發(fā)現(xiàn)，SREBF-2表達(dá)上調(diào)促進(jìn)非酒精性脂肪肝、非酒精性脂肪肝炎和肝硬化等慢性肝病的疾病進(jìn)程，但是否進(jìn)展為HCC尚無報道［42-43］。因此，對SREBF-2 和RAMP3 在HCC疾病進(jìn)程中的表達(dá)量變化和信號通路研究，可能成為HCC疾病治療或緩解病癥的新靶點(diǎn)。

4 討論與展望

RAMPs 對GPCRs 功能的動態(tài)調(diào)控涉在GPCRs轉(zhuǎn)運(yùn)和再循環(huán)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、翻譯后修飾及G 蛋白偶聯(lián)中受體依賴的改變等方面具有重要生物學(xué)意義，是神經(jīng)系統(tǒng)、心血管疾病、腎功能、骨骼發(fā)育、肥胖、糖尿病等多種疾病的治療靶點(diǎn)。在對RAMPs 的可能調(diào)控基因和蛋白分析時，發(fā)現(xiàn)SREBF-2 蛋白可能對RAMP3轉(zhuǎn)錄具有調(diào)控作用，并且與代謝類慢性肝病密切相關(guān)，且在HCC中高表達(dá)，分析兩者之間的信號傳遞或調(diào)控作用可能對HCC治療具有一定作用。本文對RAMPs 蛋白的生理病理功能和藥理學(xué)研究進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，并詳細(xì)梳理了RAMP3 的信號通路和可能存在的調(diào)節(jié)基因及蛋白，為深入研究RAMPs 在疾病發(fā)生發(fā)展過程中的作用機(jī)制奠定了基礎(chǔ)，也為RAMPs靶向藥物開發(fā)及生物標(biāo)志物研究提供了新思路。