p 62/SQSTM 1在破骨细胞中信号传导通路的研究进展

赖敏锋 李爱国 董飞 秦胜男 陈鸿辉

p 62/SQSTM 1在破骨细胞中信号传导通路的研究进展

赖敏锋 李爱国 董飞 秦胜男 陈鸿辉

p 62/SQSTM 1是一种多功能泛素结合蛋白及信号转导途径中的支架和适配子蛋白，其分子结构中的多个功能结构域可与其它蛋白质相互作用，介导多种细胞功能。在破骨细胞中，p 62/SQSTM 1信号传导通路对破骨细胞的激活及分化等发挥重要作用。因此，p 62/SQSTM 1与骨质疏松、Paget骨病等的发病机制密切相关。本文主要从p 62/SQSTM 1的概述及在破骨细胞中的相关信号传导通路等做一综述，旨在为骨质疏松、Paget骨病等相关骨骼疾病的研究提供参考。

p 62/SQSTM 1；破骨细胞；信号传导通路；骨质疏松；Paget骨病

在人体正常的骨骼组织中，成骨细胞和破骨细胞通过调节骨形成与骨吸收共同维持骨骼的动态平衡；而骨质疏松的发生则是骨吸收和骨形成过程中的动态平衡被打破，使得骨组织结构和力学特征发生改变。目前的研究表明，p 62/SQSTM 1通过调控破骨细胞的信号传导通路，在骨代谢的调节及骨质疏松的形成中发挥重要的作用。

1 p62/SQSTM1的概述及其作用机制

1.1 概述 人类的p 62基因位于5号染色体上，包含8个外显子，编码含有440个氨基酸残基的p 62蛋白。Shin J等[1]在p 62蛋白作用机制的研究中，注意到p 62参与形成细胞内多泛素化蛋白质聚集体，据此将p 62蛋白命名为sequestosome 1。p 62/SQSTM 1是一个由SQSTM 1编码的多功能泛素结合蛋白，它的一级结构序列中至少包含9个带有结构性模体(motif)的结构域，可与其它蛋白质相互作用。这些结构域包括：N末端的PB 1结构域，结合aPKC、ERK、NBR 1、MAPKK 5(MEK 5)等，也能与p 62自身结合；1个ZZ型锌指结构，可与RIP相互作用；1个与肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF 6)结合的结构域(TRAF 6-binding domain,TBS)；1个核定位信号(NLS)和核输出信号(NES)模体；1段与微管相关蛋白1轻链3(LC 3)相互作用的LC 3作用域(LIR)；2个位于LIR两侧的PEST序列；1段与Keap 1(Kelch-like ECH-associated protein 1)结合的Keap 1作用区域(KIR)；1个与p 38蛋白结合的结构域和C末端的泛素相关结构域(UBA)[2]。

1.2 作用机制 p 62作为一种信号转导途径中的支架和适配子蛋白，是细胞内多种蛋白复合物的主要成分。其多个结构域与其它蛋白质相互作用，介导多种细胞功能，包括细胞信号转导、受体内化、蛋白更新和基因转录调控等[3]。Morissette J, Laurin N[4]等的研究认为p 62在骨的生理调控中具有重要的作用。而p 62最明确的功能是其作为细胞内信号转导和NF-B选择性活化的支架蛋白[5]。P 62作为一个穿梭因素，不论是在靶向泛素化的蛋白质降解还是在自体吞噬或蛋白酶体途径都扮演着重要的角色[6-7]。此外，与众多的蛋白质相互作用，P 62被认为是RANKL激活信号传播的交换机，从而在破骨细胞起重要的作用[8]。

2 破骨细胞中p62/SQSTM1的信号传导通路

2.1 P 62介导NF-κB的激活，促进破骨细胞的形成及活化 连接RANKL与TRAF 6介导NF-κB激活是P 62支架蛋白的功能之一[9]。P 62蛋白支架在RANK诱导信号中通过聚集和形成信号复合物，与其结合并激活TRAF 6发挥着重要的作用[10]。RANKL与其受体RANK的结合导致TRAF 6聚集；而后TRAF 6通过激活IB激酶（IKK）复合体来使NF-κB活化[11]。而p 62与TRAF 6结合后，P 62-TRAF 6复合体将与非典型蛋白激酶C（aPKC）蛋白相互作用，通过IB激酶B的磷酸化（IKKb）调节NF-κB的活化[10,12-13]。此外，TRAF 6也和TGFB激活的蛋白激酶1（TAK 1）及接头蛋白TAB 1、TAB 2形成复合物[14]。当TAK 1被激活时，它反过来磷酸化NF-κB诱导激酶（NIK），激活IKK复合物，使NF-κB通路活化[15-16]。Liu W,Xu D等[17]的研究显示3个RANK-TRAF结合基序参与了破骨细胞的形成和活化。此外，Shinohara M，Wada T等[18-19]的研究也证实上述信号分子促进破骨细胞分化，存活和活动。

2.2 P62与CYLD作用，负调节破骨细胞 p 62作为一个接头蛋白，能与CYLD相互作用，促进CYLD与TRAF 6的结合，增加CYLD对TRAF 6分子的去泛素化作用[20]。CYLD通过降低TRAF 6自身泛素化负调控NF-κB的活性[21-22]。而Kovalenko A[23]等通过泛素化实验进一步证实CYLD通过抑制NEMO、TRAF 2、TRAF 6分子的泛素化，从而抑制NF-κB信号通路的活性。CYLD负调节IKK和JNK的活化，并且在RANKL诱导的破骨细胞形成的条件下显著上调它的表达[24]。因此，CYLD似乎是RANK在破骨细胞的信号通路中的一个关键的负调节点。此外，Jin W,Chang M等[24]的实验还证实，由于CYLD缺陷型小鼠对RANKL过度敏感，表现出严重的骨质疏松症与异常的破骨细胞分及更大更多的破骨细胞。

2.3 P 62调控NFATc 1和ERK，调节破骨细胞的分化 RANKL特异且强烈地诱导T细胞核因子（NFATc 1的或NFAT 2）的活化，它是破骨细胞分化的主要调节器[25]。这种诱导与TRAF 6、c-Fos等通路有关。而TRAF 6的活性是受p 62交互影响的，因此，p 62在某种程度上间接控制NFATc 1的信号。在RANKL存在时,NFATc 1的表达升高,并引起破骨细胞的终末分化；NFATc 1与c 2Fos协同促进了诸如TRAP和降钙素受体等破骨细胞特异性基因的表达[26]。Takayanagi H[27]等在体外使用胚胎干细胞的破骨细胞分化实验中发现NFATc 1缺失的细胞表现出破骨细胞生成的缺陷。而Matsuo K等[28]的报告还进一步指出一种活性形式的NFAT 可以重建在Fos缺陷细胞中观察到的破骨细胞生成的损伤。由此可知,NFATc 1在RANK信号传导引起破骨细胞分化的过程中起着重要的作用。此外，Ang ES等[29]的研究显示RANKL也诱导有助于破骨细胞分化和存活的MEK/ERK通路。而P 62在NF-κB、NFAT的活化及ERK的磷酸化中起着重要作用[30]。

2.4 P 62和破骨细胞中PDK 1/aPKC的活化 Duran A等[31]有关小鼠实验模型的研究指出：对RANKL的刺激可诱导TRAF 6、P 62和非典型PKCS（aPKCs）之间形成三元复合物，并认为p 62是破骨细胞形成中的一个重要因素。与此结果相符的是，在人类破骨细胞培养物中，通过RANKL刺激，发现PKCζ、P-PKCζ/λ及P-PDK 1与P 62有关联[32]。根据对PKCζ的了解，像其他aPKCs一样，是PDK 1的基板，表明了PDK 1在P 62-aPKC信号通路中的作用，但也许还有其他的TRAF 6-P 62信号通路。事实上，PDK 1是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，是公认的调控多种细胞信号传导通路的主蛋白激酶，并且可以通过酪氨酸磷酸化（Tyr 9和Tyr 373/376）进一步激活。PDK 1也被发现具有磷酸化，通过cAMP、cGMP依赖蛋级白激酶C激酶家族中的蛋白质包括新的和非典型PKCS，p 70 S 6K等的激活其他成员[33]。

3 与p62/SQSTM1相关骨骼疾病

3.1 骨质疏松 众所周知，骨质疏松是由成骨细胞与破骨细胞失稳态所引起的骨骼疾病。研究表明，成骨细胞可参与破骨细胞的分化和激活，而这些过程是由两个信号通路：一个通过M-CSF及NF-κB配体（RANKL）的受体激活剂激活；一个由ITAM介导的共刺激信号[34]。RANKL是由成骨细胞、基质细胞和活化的淋巴细胞表达的能与膜结合的TNF相关因子,其主要与破骨细胞表面的特异性受体RANK结合，进而刺激破骨细胞分化、活化和成熟，同时抑制破骨细胞凋亡。目前的研究已证实p 62参与了NF-κB的激活。因此，p 62/SQSTM 1通过参与的信号传导通路激活破骨细胞，与骨质疏松的发生及形成密切相关。

3.2 Paget骨病 Paget骨病(PDB)是以骨更新异常为主要特征的人类慢性代谢性骨骼疾病，它主要表现为：骨无序代谢增加和破骨细胞过度活跃。Cundy T,Naot D等[35]的报告指出40%的家族性或偶发PDB病例被检测出p 62突变体。而Sarah L Rea等[36]的报告更是显示：到目前为止，已有28个PDB相关的p 62突变体被发现。许多PDB突变体位于p 62的UBA结构域，UBA结构域的突变导致p 62与泛素化的TRAF 6的相互作用受损，或p 62与泛素化的TRAF 6的去泛素化酶CYLD的相互作用受损，进一步促进RANKL刺激NF-κB的激活，结果造成破骨细胞生成量增加[37-38]。进而导致Paget骨病的发生。

4 结语与展望

p 62/SQSTM 1通过介导NF-κB的激活、NFATc 1和ERK的调控等信号通路，促进破骨细胞的激活及分化，在骨质疏松、Paget骨病等相关骨骼疾病的发生及发展中起重要的作用。任何直接或间接调节p 62的机制，其对破骨细胞活化的重要性是毋庸置疑的；但p 62在破骨细胞中影响的确切机制仍有待充分确定。然而，p 62/SQSTM 1作为一个多功能蛋白分子，其结构中的多个特殊功能结构域可与其它蛋白质相互作用，显示出p 62蛋白的多功能特征及调节机制的多样性。因此，进一步研究和探讨p 62复杂而严密的调控机制，能帮助我们更深入地认识骨质疏松、Paget骨病等相关骨骼疾病的生理和病理机制，从而为相关骨骼疾病的防治提供新的思路及方向。

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p 62/SQSTM 1 is a multifunctional ubiquitin binding proteins，a signal transduction pathway of stent and aptamer proteins. Multiple functional domains in the molecular structure may interact with other proteins, mediated by a variety of cellular functions. In osteoclasts, p 62/ SQSTM 1 signaling pathway plays an important role in the activation and differentiation of osteoclasts. Thus,osteoporosis，Paget's bone disease and other pathogenesis are closely related to p 62/SQSTM 1.In this paper, we do a review from the Overview of p 62/SQSTM 1 and related signal transduction pathways in osteoclasts, which are intended to provide a reference for the study of osteoporosis, Paget bone disease and other related bone diseases.

p 62/SQSTM 1; Osteoclasts; Signal transduction; Osteoporosis; Paget's bone disease

10.3969/j.issn.1009-4393.2016.2.006

广东 510000 暨南大学附属广州市红十字会医院骨科 （赖敏锋李爱国 董飞 秦胜男 陈鸿辉）

陈鸿辉 E-mail:honghchen@21 cn.com