HAX-1在心肌细胞凋亡中的研究进展

李文霞综述，许 云审校

(海南省农垦那大医院，海南 儋州 571700)

·综 述·

HAX-1在心肌细胞凋亡中的研究进展

李文霞综述，许 云审校

(海南省农垦那大医院，海南 儋州 571700)

HAX-1作为一种新发现的细胞凋亡调节蛋白，在其参与的凋亡信号转导中具有强大的抑制细胞凋亡作用。HAX-1可与细胞及组织内多种凋亡相关蛋白结合，在不同组织及细胞中发挥抗凋亡作用。本文简要综述了近年来有关HAX-1蛋白与细胞凋亡关系及在心肌细胞凋亡中的作用机制。

HAX-1；细胞凋亡；抗凋亡蛋白

HAX-1(HS1-associated protein X-1，HS1相关蛋白X-1)是近年发现的一种可以与丝氨酸/酪氨酸激酶的底物HS1(hematopoietic cell specific Lyn substrate 1，HS1)相互作用的蛋白质，1997年由Suzuki等[1]用酵母双杂交技术首先发现其存在，并参与凋亡的调节和受体介导的信号转导。HAX-1作为一种新发现的细胞凋亡调节蛋白，在其参与的凋亡信号转导中具有强大的抑制凋亡作用[2-4]。本文就其在心肌细胞凋亡中的研究进展综述如下：

1 HAX-1结构与功能

HAX-1广泛表达于哺乳动物各个组织、细胞及多种细胞株中，其中骨骼肌细胞、心肌细胞中含量最高[1]，其主要分布于线粒体膜，少量分布于内质网、核膜等膜状结构，在胞浆、高尔基体、溶酶体中亦有少量存在。HAX-1分子量约35kd，是由279个氨基酸残基组成的一种蛋白质。研究证实[5-7]HAX-1位于线粒体外膜部分，其N端延伸至膜间隙，N端氨基酸残基序列与Bcl-2蛋白家族的BH1及BH2结构域相似，其中BH1结构域中高度保守且具有重要功能的W/YGR三联体序列也存在于HAX-1中[8]。HAX-1属亲水性蛋白，但其C端氨基酸残基为一疏水跨膜区，此区域较其他跨膜结构域短，说明HAX-1的细胞膜状结构还需要其他膜整合蛋白参与[1]。研究发现大鼠HAX-1与小鼠及人的HAX-1基因序列同源性分别为93%及85%，氨基酸序列同源性分别为94%及79%。HAX-1的序列含有Bcl-2家族同源结构域，并且与Bcl-2家族中的凋亡相关蛋白Nip3有同源性，与其他抗凋亡蛋白相互作用，促进细胞存活，对抑制细胞凋亡具有重要作用[9-10]。亦有学者[11]认为HAX-I在细胞内形成同源二聚体，发挥抑制凋亡的作用，可抑制Bax诱导的细胞凋亡作用，强于Bcl-XL抑制凋亡作用，但确切作用机制尚不清楚。

2 HAX-1与细胞凋亡

众所周知Caspase-9是细胞线粒体凋亡途径的一个关键性调节因子，在细胞凋亡过程中发挥着重要作用，Shaw等[12]研究证实HAX-1能够与caspase-9在线粒体内结合，以剂量依赖方式竞争性抑制caspase-9的活化，达到维持线粒体膜电位来实现其抑制凋亡作用。在H2O2处理环境下，HAX-1过表达可阻止MEF细胞发生凋亡，但不能保护caspase-9敲除的MEF细胞免于凋亡发生，进一步证实了HAX-1通过抑制活化而达到其抑制凋亡作用[13]。亦有学者认为HAX-1的抗凋亡作用是通过抑制caspase-3途径发挥作用的[14]；而Cilenti等[15]通过实验证实HAX-1是线粒体内丝氨酸蛋白酶Omi/HtrA2的一个新的底物蛋白，在细胞凋亡过程中Omi/HtrA2发挥剪切酶作用，通过其蛋白水解活性，通过降解HAX-1，激活不依赖于caspase的细胞凋亡途径，通过Omi/HtrA2对HAX-1的抗凋亡作用进行调节。另外HAX-1的抗凋亡作用还受到其他一些凋亡相关蛋白的调节[16-17]。

3 HAX-1在心肌细胞凋亡中的作用机制

研究发现HAX-1普遍存在于心肌细胞内，是保护心肌细胞免于程序性死亡的抗凋亡蛋白[18]。在成人心肌细胞中HAX-1的过表达可增加30%的抗凋亡保护作用。用反义siRNA-HAX-1阻止其表达显著的增加了成人心肌细胞的死亡风险[12]。说明了HAX-1在心肌细胞抗凋亡作用中的意义。

虽然HAX-1已被证实为一个抗凋亡因子，但HAX-1抑制凋亡的具体作用机制仍不清楚。在循环研究中，Han等[19]研究发现HAX-1是心肌细胞内源性的凋亡抑制剂，通过阻止caspase-9的生物学活性而抑制心肌细胞凋亡。Kang等[20]亦发现，相对于非肌性细胞来说，心肌细胞是固有的依赖caspase-9的刺激细胞凋亡。可能的机制为：心肌细胞需要内源性抑制剂抑制caspase-9的活性，从而抑制心肌细胞的凋亡。体内外实验均证明：在心室肌细胞的凋亡过程中，caspase-9的生物学活性被HAX-1抑制，且HAX-1在心室细胞中的过表达抑制caspase-9在缺氧-复氧过程中诱导的心肌细胞凋亡。HAX-1氨基末端第175～206个氨基酸序列是caspase-9反应的重要部位；而N基和C基末端是抗凋亡作用的控制区域。在心肌细胞的凋亡事件中，caspase-9进入线粒体与HAX-1共存，证明了caspase-9与HAX-1三维空间结构的复杂性。总之，HAX-1为一个新的抗凋亡因子，作用机制是通过抑制caspase-9的活性发挥其生物学效应。

有学者认为HAX-1作为心肌钙离子浓度调节的重要蛋白质，在在体及分离的心肌细胞中均可发现，HAX-1过表达可降低钙离子泵的活性，从而导致细胞内钙离子浓度降低，抑制钙超载及减弱心肌收缩；相反，HAX-1的降低增加钙离子循环及心肌收缩[21]。受磷蛋白（Phospholamban，PLN）是重要的Ca2+内环境和心肌收缩的调节因子，在细胞内与HAX-1有机结合，增强了HAX-1的稳定性，提高HAX-1在细胞内的存活功能，它们的结合受PLN磷酸化水平及细胞内Ca2+浓度的影响[22]。抗凋亡蛋白HAX-1通过提高钙离子转运系统中PLN的抑制作用，调控受磷蛋白的数量，减弱心脏收缩机制和钙超载。PLN/HAX-1复合体为心肌细胞内钙离子循环机制和心肌收缩功能方面提供了一个很好的药物作用靶点。用酵母双杂交试验观察成人心肌cDNA文库，显示在缺氧-复氧过程所诱导的心肌细胞凋亡中，PLN的存在增加了HAX-1的保护作用。这些研究均认为肌浆网中的钙离子与PLN/HAX-1复合体在调节心肌细胞凋亡中有一定的联系。

HAX-1与促凋亡蛋白Bcl-2家族成员中的Nip3蛋白具有弱的同源性，Nip3是已知的在心肌细胞中抑制细胞凋亡的蛋白，可修饰线粒体，提高线粒体caspase级联反应级别，从而抑制凋亡的发生，促进细胞存活。Lee等[23]研究发现，在细胞凋亡过程中HAX-1细胞内水平受caspase-3调节，并证实在Asp127位点发生了剪切从而发挥抑制caspase-3生物学活性作用。同时，HAX-1在HeLa细胞中过表达时，能够抑制caspase-3的催化活性。总之，HAX-1在凋亡过程中的作用已日益受到重视。

4 展望

综上所述，HAX-1作为心肌细胞中一个重要的抗凋亡蛋白，多项研究已证明其具有抑制心肌细胞凋亡的作用，但确切的抗凋亡机制目前仍在研究中。当然，对于HAX-1在心血管系统中多方面作用的认识才刚刚起步，还需要进行大量前瞻性的研究来了解HAX-1的特征及在心肌细胞抗凋亡机制中所起的作用，从而更好地指导临床。

[1]Suzuki Y,Demoliere C,Kitamura D,et al.HAX-1,a novel intracellular protein,localized on mitochondria,directly associates with HS1,a substrate of Src family tyrosine kinases[J].J Immunol,1997,158(6):2736-2744.

[2]Yedavalli VS,Shih HM,Chiang YP,et al.Human immunodeficiency virous type 1Vpr interacts with antiapoptotic mitochondrial protein HAX-1[J].J Virol,2005,79(21):13735.

[3]Cilenti L,Soundarapandian MM,Kyriazis GA,et al.Regulation of HAX-1anti-apoptotic protein by Omi/HtrA2proteaase during cell death[J].J Biol Chem,2004,279(48):50295-50301.

[4]Modem S,Reddy TR.An anti-apoptotic protein,Hax-1,inhibits the HIV-1rev function by altering its sub-cellular localization[J].J Cell Physiol,2008,214(1):14-19.

[5]Kasashima K,Ohta E,Kagawa Y,et al.Mitochondrial functionsand estrogen receptor-dependent nuclear translocation of pleiotropichuman prohibitin[J].J Biol Chem,2006,281(47):36401-36410.

[6]Li WB,Feng J,Geng SM,et al.Induction of apoptosis by Hax-1siRNAin melanoma cells[J].Cell Biol Int,2009,33(4):548-554.

[7]赵怀龙,曹 诚,马清钧.HAX-1研究进展[J].生物技术通讯,2008,11:919-921.

[8]翟志芳,郝 飞.HAX-1的研究进展[J].重庆医学,2007,12:1206-1208.

[9] Matsuda G,Nakajima K,Kawaguchi Y,et al.Epstein-Barrvious(EBV)nuclear antigen leader protein(EBNA-LP)forms complexes with a cellular anti-apoptosis protein Bcl-2or its EBV counterpart BH RF1through HS1-associated protein x-1[J].Microbiol Immunol,2003,47(1):91-99.

[10]Yap SV,Koontz JM,Kontrogianni-Konstantopoulos A.HAX-1:a family of apoptotic regulat-ors in health and disease[J].J Cell Physiol,2011,226(11):2752-2761.

[11]Sharp TV,W ang HW,KoumiA,et a1.KI 5protein of Kaposis sarcoma-associated herpes virus is latently expressed and binds to HAX-1,a protein with antiapoptotie function[J].J Virol,2002,76:802-8l6.

[12]Shaw J,Kirshenbaum LA.HAX-1represses postmitochondrial caspase-9activation and cell death during hypoxia-reoxygenation[J].Circ Res,2006,99(4):415-423.

[13]LeeAY,Lee Y,Park YK,et al.HS 1-associated protein X-1is cleaved by caspase-3during apoptosis[J].Mol Cells,2008,25(1):86-90.

[14]Jitkaew S,Trebinska A,Grzybowska E,et al.N(alpha)-tosyl-L-phenylalanine chloromethyl ketone induces caspase-dependent apoptosis in transformed human B cell lines with transcript-tional down-regulation of anti-apoptotic HS1-associated protein X-1[J].J Biol Chem,2009,284(41):27827-37.

[15]Cilenti L,Soundarapandian MM,Kyriazis GA,et al.Regulation of HAX-1antiapoptotic protein by Omi/Htr A2protease during cell death[J].Biol Chem,2004,279(48):50295-301.

[16]Mirmohammadsadegh A.Tarrier U,Michel G,et a1.HAX-1,identified by differential disp-lay reverse transcription polymerase chain reaction is overexpressed in lesional psoriasis[J].J Invest Dermatol,2003,120:1045-1051.

[17]Li WB,Feng J,Geng SM,et a1.Induction of apoptosis by Hax-1siRNAin melanoma cells[J].Cell Biol lnt,2009,33(4):548-554.

[18]Zhao W,Waggoner JR,Zhang ZG,et al.The anti-apoptotic protein HAX-1is a regulator of cardiac function[J].Proc Natl Acad Sci USA,2009,106(49):20776-20781.

[19]Han Y,Chen YS,Liu Z,et al.Overexpression of HAX-1protects cardiac myocytes from apoptosis through caspase-9inhibition[J].Circ Res,2006,99:336-338.

[20]Kang YJ,Jang M,Park YK,et al.Molecular interaction between HAX-1and XIAP inhibits apoptosis[J].Biochem Biophys Res Commun,2010,393(4):794-799.

[21]Vafiadaki E,Sanoudou D,Arvanitis DA.Phospholamban interacts with HAX-1,a mitochondrial protein with anti-apoptotic function[J].J Mol Biol,2007,367(1):65-79.

[22]Vafiadaki E,Papalouka V,Arvanitis DA.The role of SERCA2a/PLN complex,Ca(2+)homeostasis,and anti-apoptotic proteins in determining cell fate[J].PflugersArch,2009,457(3):687-700.

[23]Lee AY,Lee Y,Park YK,et al.HS 1-associated protein X-1is cleaved by caspase-3during apoptosis[J].Mol Cells,2008,25(1):86-90.

Research advance of HAX-1in the apoptosis of cardiac muscle cell.

LI Wen-xia,XU Yun.Nongken Nada Hospitalof Hainan Province,Danzhou 571700,Hainan,CHINA

HAX-1,as one of the apoptotic regulatory proteins,has strong antiapoptotic function.HAX-1interacts with many proteins and exhibits pleiotropic antiapoptotic activity.This paper will review the effects of HAX-1on the apoptosis of cardiac muscle cell.

HAX-1;Apoptosis;Anti-apoptotic protein

R392.2+1

A

1003—6350（2012）16—132—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2012.16.057

李文霞（1972—），女，山西省运城市人，主治医师，硕士。

2012-02-13)