CARMA蛋白家族与疾病关系的研究进展

叶木妹?梁坚?周宇

【摘要】 含半胱天冬酶募集结构域的膜相关鸟苷酸激酶蛋白（CARMA）， 属于膜相关鸟苷酸激酶家族成员。CARMA蛋白家族有三个成员， 分别是CARMA1、CARMA2和CARMA3。CARMA蛋白家族三个成员均可通过与B细胞淋巴瘤10（BCL10）、黏膜相关淋巴样组织淋巴瘤基因1（MALT1）组成CARMA1-BCL10-MALT1（CBM）复合体参与人核转录因子κB（NF-κB）的激活过程， 从而发挥其生物学功能， 广泛参与各种人类疾病的发生、发展过程。

【关键词】 含半胱天冬酶募集结构域的膜相关鸟苷酸激酶蛋白；B细胞淋巴瘤10；黏膜相关淋巴样组织淋巴瘤基因1；人核转录因子κB

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2016.02.215

CARMA蛋白家族的生物学功能主要是通过与BCL10、MALT1组成CARMA-BCL10-MALT1复合体后激活转录因子NF-κB家族而参与人类多种疾病的发生与发展， 其中包括各种肿瘤、炎症以及免疫相关性疾病等。近年的研究已发现CARMA蛋白家族在激活NF-κB后， 在众多疾病的发生、发展过程中起重要作用。以下对CARMA蛋白家族各成员与相关疾病的关系做综述。

1 CARMA蛋白家族的结构与功能

含半胱天冬酶募集结构域的膜相关鸟苷酸激酶蛋白（CARMA）， 属于膜相关鸟苷酸激酶（MAGUK）家族成员。MAGUK激酶蛋白家族是一类在特定的细胞膜区域起组装多分子蛋白复合物作用的支架蛋白， 这类蛋白分子在信号级联传导中起重要作用。CARMA蛋白家族有三个成员， 分别是CARMA1、CARMA2和CARMA3， 其结构具有高度同源性及保守性。CARMA多肽链的氨基末端包含一个半胱氨酸蛋白酶募集结构域（CARD）和一个卷曲螺旋结构域（CC）。而CARMA羧基末端则包含一个MAGUK区域， 该区域又包含了一个PDZ结构域， 一个SH3结构域， 以及一个GUK结构域。此外， 在CC区域和MAGUK区域中间还存在连接区[1]。CARMA蛋白家族广泛分布于各种组织及细胞。CARMA1主要表达在淋巴组织， 包括脾、胸腺以及外周血液；而CARMA2主要表达于皮肤以及黏膜， 其中皮肤比其他组织器官的水平高5倍；CARMA3广泛表达分布心、肾、肝等多种器官组织中[2]。

近年来许多研究发现， CARMA蛋白家族的生物学功能的发挥主要依赖于激转录因子NF-κB家族。CARMA蛋白家族最初被确定为BCL10相关蛋白， 其三个成员都能通过一个亲同种抗原的相应的CARD区域与BCL10联合来共同诱导激活NF-κB的转录活性。CARMA蛋白通过CARD区域与下游的两个信号分子BCL10、MALT1结合成CARMA- BCL10-MALT1复合体后募集下游的IKK复合体并激活NF-κB[1]。

2 CARMA1与疾病的关系

许多研究发现， CARMA1通过NF-κB信号传导参与多种淋巴瘤的发生、发展过程。相关学者通过比较原发性胃B淋巴细胞瘤、胃粘膜相关淋巴组织淋巴瘤以及慢性胃炎等患者胃组织中的CARMA1表达水平， 发现原发性胃B细胞淋巴瘤中CARMA1表达显著增高， 推测CARMA1的过表达可能与原发性胃B细胞淋巴瘤的进展相关。也有研究发现， 原发性中枢系统淋巴瘤中包含频繁的CARMA1基因突变， 提示致瘤性突变的CARMA1可能导致NF-κB持续活化而参与中枢系统淋巴瘤的发生。有研究发现， CARMA1获得性功能突变多集中在CARD区域与CC区域之间的一个区域， 称之为LATCH区域， 该区域与CARD区域相互作用， 促进CARMA1的自身抑制。而该区域或CARD区域的突变可破坏这种自身抑制作用， 促进与BCL10的结合及诱导BCL10的泛素化进而促进NF-κB依赖的淋巴瘤的发生[3]。

CARMA1对NF-κB激活的作用除了与淋巴瘤的发生有关外， 也和其他免疫相关疾病有关。Medoff等[4]通过构建CARMA1基因缺陷小鼠动物模型进行研究发现， CARMA1缺失后小鼠不发生支气管哮喘， 无气道增高反应和嗜酸性细胞无明显增多， T细胞在气道和肺里聚集和激活明显减少， 并且细胞因子白介素（IL）-4、IL-5、IL-13以及免疫球蛋白E（IgE）的水平降低。说明CARMA1通过促进T细胞中NF-κB的激活而在支气管哮喘气道变性应炎症的发生中起重要作用。也有研究指出， 即使在已有慢性哮喘患者中， 通过降低CARMA1的水平或者活性可能起治疗哮喘作用。也有研究发现， CARMA1与关节炎有关。应用CARMA1 SiRNA疗胶原诱导性关节炎的小鼠可减轻其炎症， CARMA1 SiRNA可阻止CARMA1/BCL10的组装以及随后的NF-κB的激活， 使促炎因子IL-1β、IL-6及IL-17减低， 血清抗-CII抗体及Th17细胞也减少。说明CARMA1可通过组装CARMA1/BCL10复合体以及增加Th17细胞的反应参与胶原诱导性关节的发病机制[5]。

3 CARMA2与疾病的关系

CARMA2主要在皮肤和黏膜中表达。目前关于CARMA2与疾病的关系多集中在皮肤病， 其中研究最多的是CARMA2与银屑病的关系。运用基因捕获和DNA测序的方法从银屑病患者中分离出CARMA2的突变体。与野生型CARMA2相比， 突变的CARMA2可导致NF-κB激活增加， 并上调角质细胞中的一群银屑病相关基因。突变的CARMA2还可通过激活NF-κB及招募炎症细胞浸润而增加炎症反应。说明CARMA2可参与皮肤炎症过程， CARMA2突变参与银屑病的发病机制[6]。也有研究发现， 常染色体显性遗传的毛发红糠疹与家族性银屑病存在等位基因， 其发病机制也与CARMA2突变有关[2]。Qin等[7]通过分析汉族人群中CARMA2突变体的情况， 发现CARMA2突变与汉族人的银屑病相关， 提示突变的CARMA2可能在脓疱性银屑病的发病中起重要作用。

4 CARMA3与疾病的关系

CARMA3主要参与G蛋白偶联受体（GPCR）及生长因子受体（EGFR）诱导的NF-κB激活过程。而CARMA3参与的GPCP或EGFR诱导的NF-κB异常活化可引起各种肿瘤、炎症以及动脉粥样硬化的发生、发展。

CARMA3参与肿瘤的增殖、生存、浸润及转移等生物学行为。Li等[8]发现， CARMA3在非小细胞肺癌样本中表达明显升高并与肿瘤的TNM分期、患者生存率有关， 敲除CARMA3可抑制肿瘤细胞的增殖与浸润， 并且使细胞周期停滞。Miao等[9]也证实， 在结肠癌中CARMA3存在过度表达， 并且可通过NF-κB介导细胞周期蛋白D1上调， 从而促进细胞周期进程， 加速癌细胞的生长。在乳腺癌、膀胱癌以及胰腺癌中， 同样存在CARMA3过度表达以及CARMA3通过NF-κB信号通路促进肿瘤生长、浸润而抑制其凋亡的情况。CARMA3也在神经胶质瘤中过度表达， 并与肿瘤分级相关， 且通过基质金属肽酶9（MMP9）参与调节肿瘤的浸润[10]。CARMA3与胃癌也有关。Crone等[11]研究发现， 在胃癌中microRNA-146a可通过作用于CARMA3而抑制GPCR诱导的NF-κB活化， 从而减少促肿瘤细胞因子及生长因子的分泌。

在炎症方面， 应用溶血磷脂酸（LPA）刺激诱导NF-κB激活可促进气道上皮细胞（AECs）分泌胸腺基质淋巴生成素（TSLP）和趋化因子CCL20而发生气道变应性炎症， 而抑制CARMA3的活性后可减少LPA诱导的NF-κB激活以及TSLP和CCL20的产生， 说明CARMA3介导NF-κB的激活参与气道炎症的发生[12]。研究发现， 减少正常人AECs中CARMA3的水平可减少过敏原诱导的促哮喘介质产生， 而在气道过敏性气道炎症的小鼠模型中， CARMA3缺陷的AECs分泌促炎细胞因子减少， 而肺中的树突状细胞也出现成熟受损而导致抗原提呈障碍， 说明CARMA3参与调节气道炎症， 并且在固有免疫和适应性免疫之间充当重要信号连接分子[13]。另外， 相关学者发现血小板活化因子诱导的肠上皮细胞炎症也涉及CARMA3-BCL10-MALT1的相互作用。

CARMA3-BCL10-MALT1信号小体还参与调节凝血酶依赖的NF-κB激活及其单核细胞向内皮细胞粘附， 这对凝血酶的促动脉粥样硬化效应起重要作用[14]。McAllister-Lucas等[15]发现CARMA3-BCL10-MALT1依赖的NF-κB激活可调节血管紧张素Ⅱ诱导的非免疫细胞的炎症信号传导， 并在后续实验中证明CBM依赖的信号传递可促进血管紧张素Ⅱ诱导的血管炎症及动脉粥样硬化形成。

5 小结

CARMA蛋白家族分布涉及的组织广泛， 并主要通过组合CARMA-BCL10-MALT1复合体参与激活NF-κB而发挥其生物学功能， 广泛参与各种疾病（如肿瘤、炎症、免疫性疾病等）的发生、发展过程。虽然目前研究已发现CARMA蛋白家族各成员通过激活NF-κB参与人类多种疾病， 但其中许多对疾病关系的研究仅局限于动物模型， 而对CARMA蛋白家族与人类疾病的具体作用机制也有待进一步研究。

参考文献

[1] Blonska M， Lin X. NF-kappaB signaling pathways regulated by CARMA family of scaffold proteins. Cell Res， 2011， 21（1）：55-70.

[2] Fuchs-Telem D， Sarig O， van Steensel MA， et al. Familial pityriasis rubra pilaris is caused by mutations in CARD14. Am J Hum Genet， 2012， 91（1）：163-170.

[3] Chan W， Schaffer TB， Pomerantz JL. A quantitative signaling screen identifies CARD11 mutations in the CARD and LATCH domains that induce Bcl10 ubiquitination and human lymphoma cell survival. Mol Cell Biol， 2012， 33（2）：429-443.

[4] Medoff BD， Seed B， Jackobek R， et al. CARMA1 is critical for the development of allergic airway inflammation in a murine model of asthma. J Immunol， 2006， 176（12）：7272-7277.

[5] Wang H， Zhao J， Zhang H， et al. CARD11 blockade suppresses murine collagen-induced arthritis via inhibiting CARD11/Bcl10 assembly and T helper type 17 response. Clin Exp Immunol， 2014， 176（2）：238-245.

[6] Jordan CT， Cao L， Roberson ED， et al. Rare and common variants in CARD14， encoding an epidermal regulator of NF-kappaB， in Psoriasis. Am J Hum Genet， 2012， 90（5）：796-808.

[7] Qin P， Zhang Q， Chen M， et al. Variant analysis of CARD14 in a Chinese Han population with psoriasis vulgaris and generalized pustular psoriasis. J Invest Dermatol， 2014， 134（12）：2994-2996.

[8] Li Z， Qu L， Dong Q， et al. Overexpression of CARMA3 in non-small-cell lung cancer is linked for tumor progression. PLoS One， 2012， 7（5）：e36903.

[9] Miao Z， Zhao T， Wang Z， et al. CARMA3 is overexpressed in colon cancer and regulates NF-κB activity and cyclin D1 expression. Biochem Biophys Res Commun， 2012， 425（4）：781-787.

[10] Feng X， Miao G， Han Y， et al. CARMA3 is overexpressed in human glioma and promotes cell invasion through MMP9 regulation in A172 cell line. Tumour Biol， 2014， 35（1）：149-154.

[11] Crone SG， Jacobsen A， Federspiel B， et al. microRNA-146a inhibits G protein-coupled receptor-mediated activation of NF-κB by targeting CARD10 and COPS8 in gastric cancer. Mol Cancer， 2012， 11（7）：1-14.

[12] Medoff BD， Landry AL， Wittbold KA， et al. CARMA3 mediates lysophosphatidic acid-stimulated cytokine secretion by bronchial epithelial cells. Am J Respir Cell Mol Biol， 2009， 40（3）：286-294.

[13] Causton B， Ramadas RA， Cho JL， et al. CARMA3 is critical for the initiation of allergic airway inflammation. J Immunol， 2015， 195（2）： 683-694.

[14] Delekta PC， Apel IJ， Gu S， et al. Thrombin-dependent NF-κB activation and monocyte/endothelial adhesion are mediated by the CARMA3-Bcl10-MALT1 signalosome. J Biol Chem， 2010， 285（53）： 41432-41442.

[15] McAllister-Lucas LM， Jin X， Gu SF， et al. The CARMA3-Bcl10-MALT1 signalosome promotes angiotensin Ⅱ-dependent vascular inflammation and atherogenesis. J Biol Chem， 2010， 285（34）： 25880-25884.

[收稿日期：2015-08-07]