HuD蛋白在神经系统中的研究进展*

姜琳耀综述，刘远梅审校

（遵义医学院，贵州遵义563000）

HuD蛋白在神经系统中的研究进展*

姜琳耀综述，刘远梅审校

（遵义医学院，贵州遵义563000）

蛋白质类；神经元；基因；HuD蛋白；综述

HuD蛋白是一种与果蝇属ELAV蛋白同源的高度保守的神经元特异性RNA结合蛋白Hu家族中的一员，是一种新近发现的神经元标志物和特异性抗原。Hu家族包括HuA、HuB、HuC和HuD。HuD蛋白与神经发育中的许多过程相关，在转录水平中调节神经元特异性基因表达，是神经元胚胎发育中生长锥突起形成延伸及成熟神经元存活必需的蛋白［1］；同时，HuD蛋白能促使神经元干细胞进入细胞有丝分裂循环周期，参与神经元的分化及成熟等过程，是神经突起形成的必需蛋白［2］，在中枢神经系统及周围神经系统中的作用均显示HuD蛋白对神经元的生长发育和成熟有促进作用［3-5］，但其作用机制不详。现就近年来HuD蛋白在神经系统中的作用及可能调控机制作一综述。

1　HuD蛋白的结构及其可能调控机制

在蛋白质结构中发现，HuD蛋白含有3个RNA结构识别域（RNA recognition motif，RRM），N端2个RRM紧密相连，它们与C端RRM可识别靶mRAN上的相应原件。HuD蛋白N端与C端的RRM结构之间通过60～90个氨基酸组成的链区相连，可穿梭于细胞与细胞质之间。mRNA的3′非转录区（3′untranslated region，3′-UTR）AU富集序列（AU-rich element，ARE）元件可以导致不稳定的mRNA迅速降解，HuD蛋白通过其RRMs与ARE元件结合，参与调节mRNA的稳定性，从而影响靶基因翻译［6］。N端RRMs与神经系统部分3′-UTR的ARE结合，C端RRM主要与mRNA的polyA结合［7］，增加mRNA-HuD复合体的稳定性，正调控靶基因的表达，HuD的靶mRNA大多参与神经细胞增殖［8-9］，如P21、P27、GAP-43等，在神经突触形成中具有重要作用，表明HuD对神经元的生长、发育、分化有促进作用及可能存在多种转录后调控的机制［10］。近年来Wang等［11］研究发现，HuD蛋白对成人室管膜下区（subventricular zone，SVZ）神经干细胞的分化作用机制，可促进成人神经干细胞分化成神经系统转录因子特异结合DNA（special AT-rich DNA-bindingprotein 1，SATB1），SATB1的mRNA是HuD在神经干细胞中的直接目标RNA，HuD结合SATB1 mRNA UTR 3′特定区域来提高神经干细胞神经分化过程中其稳定性，同时研究还发现，STAB1是HuD和神经元调节器的转录激活因子，使HuD蛋白和神经元调节器形成一个良性循环，揭示了RNA结合蛋白和转录因子之间的这种正反馈网络在神经细胞分化过程中起着关键的调节作用，以及HuD蛋白对SVZ神经干细胞的分化作用和可能在转录水平上的调节机制［12］。

2　HuD蛋白在中枢神经系统中的研究

中枢神经系统的HuD主要分布在新皮层、海马CA区、内嗅皮层及小脑投射神经元和嗅球的僧帽细胞层和颗粒细胞层［13］。HuD蛋白最早是在伴发小细胞癌的副肿瘤综合征中被认识，近年来有证据表明，HuD的错误调控和突变影响神经性疾病和神经内分泌癌等多种疾病的发生。在对小细胞肺癌（SCLC）的研究中发现，HuD作为神经内分泌因子之一，在SCLC中有着高阳性率表达［14］。有学者应用反转录聚合酶链反应（RT-PCR）法确定在所有SCLC细胞中均存在HuD mRNA表达［15］；徐小勇等［16］也通过对比试验发现，在外周血中HuD假阳性率的出现影响了HuD作为SCLC标记物的特异性，进一步证实了骨髓中存在HuD。在细胞水平上对神经可塑性相关因子cpg15等神经因子的相关研究中，HuD又被证实在细胞水平上可调节cpg15的表达，参与中枢神经突起形成和神经网络重建［17］。近年来也有文献报道，HuD在学习和记忆过程中具有可塑性作用，在与脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）相关性研究中进一步证实了HuD在学习和记忆过程中的积极作用［18］，发现高度特异的活动依赖性神经元突触是必要的调节突触，可促进学习和记忆，这种可塑性突触的调节过程，可能通过蛋白激酶C（PKC）介导磷酸化的HuD进行调节，从而促进树突BDNF mRNA的翻译过程。HuD与BDNF mRNA的相互作用能使BDNF合成重要的树突，以此促进学习和记忆。以上研究表明了HuD在中枢神经系统中的作用，但其在转录水平的具体调控机制仍不很明确。

3　HuD蛋白在周围神经系统中的研究

目前，对HuD蛋白的研究主要集中在中枢神经系统，而在周围神经系统的研究较少。有文献报道了其在肠神经系统（enteric nervous system，ENS）中的作用，ENS是一个复杂的胃肠道动力和感觉系统，也称为内源性神经，是由大量埋在肠壁内的神经细胞及其突起组成，包括黏膜下神经丛和肌间神经丛，肠神经节细胞发育异常是导致胃肠道功能障碍的重要原因［19］。ENS负责调控肠道分泌、运动功能，其发育异常在临床上可表现为便秘、腹胀等症状。HuD蛋白能促使神经元干细胞进入细胞有丝分裂循环周期，是参与神经元分化及成熟等过程中的必需蛋白，所以，用神经元的特异性抗原HuD蛋白标记，可以观察肠道神经系统的胚胎发育过程［20］。先天性巨结肠（hirschsprung disease，HD）的研究表明，HD病变肠管的黏膜下和肌间神经丛神经节细胞缺如，抗HuD蛋白抗体反应呈阴性，在其巨结肠同源病中的表达也明显减少，提示HuD蛋白的表达减少可能导致肠神经系统胚胎发育、成熟出现障碍，导致肠神经细胞缺失或神经节细胞减少［2-3，20］。de Giorgio等［21］对HuD抗体与豚鼠肠神经元的体外培养提示，Anti-Hu抗体可诱导肠神经元凋亡，导致肠道动力障碍。以上研究表明，HuD蛋白的缺失或减少可影响HD患儿的ENS神经发育和迁移异常，导致神经轴突异常，不能形成良好的神经肌肉连接，可能是导致HD发病的因素之一。在肠易激综合征（IBS）研究中也提到，在IBS患者血清中Anti-Hu抗体的高表达［22］，用免疫印迹法、ELISA法检测血清Anti-Hu抗体发现Anti-Hu抗体，在IBS患者中有高阳性率表达，从而表明Anti-Hu抗体可能是导致IBS的原因之一。早在1989年就有研究证实，自体坐骨神经移植可促进视神经再生［23］；在神经再生中HuD的表达与神经生长因子43（GAT-43）等类似，并且二者还有协同作用，HuD可以延长GAP-43的半衰期，促进神经再生［24］。近年也有文献报道，通过免疫组化、免疫荧光等方法检测到，在大鼠视神经及晶状体上皮细胞中HuDmRNA明显增加［25］，还验证了HuD和神经生长因子GAP-43的协同作用，表明在大鼠视神经中HuD蛋白参与了其生长、分化、再生的过程，提示了HuD蛋白在神经再生中的作用。

4　展望

综上所述，HuD蛋白对神经元的成熟、分化及神经再生有着重要作用，在转录水平调节神经元特异性基因的表达，是神经元胚胎发育中生长锥突起形成延伸及成熟神经元存活必需的蛋白。目前，HuD蛋白在中枢神经系统中的研究日渐成熟，但是在周围神经系统特别是肠神经系统中的研究还十分局限。以上研究仅仅报道了HuD蛋白在HD病变肠管中的异常表达，提示了HuD蛋白对ENS发育起着重要作用，但是其具体作用机制多样且复杂，特别是在转录水平上的作用机制及其与其他蛋白的协同作用还需要进一步研究。目前基因敲除技术为HuD蛋白的研究提供了良好的平台，可以更加明确地了解HuD蛋白介导的相关疾病。近年来在小儿先天性肛门直肠畸形（ARM）的研究中发现，ARM术后并发症的发生可能与肠神经系统发育异常有关［26-27］，但是HuD是否参与了ARM肠神经系统的发育过程，是否能促进ARM患儿肠神经元的生长、发育、分化等过程，目前尚鲜有报道。希望今后在HuD的研究中，对小儿先天性肠神经系统发育异常性疾病（如ARM、HD等疾病）的研究中早日突破瓶颈，解决这类患儿的肠神经系统修复、再生等临床问题，减少术后并发症发生。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2016.09.020

A

1009-5519（2016）09-1338-03

国家自然科学基金资助项目（81360067）。

（2016-01-19）