C/EBP同源蛋白功能研究进展

段卓 苏振宏，2 方大维 谢小林 解举民，2★

CHOP 也称DNA 损伤诱导转录因子3（DNA Damage Inducible Transcript 3，DDIT3），在细胞凋亡、自噬和分化过程中起重要作用［1］。CHOP 在内质网应激时，表达上调，被认为是内质网应激启动细胞凋亡的标志性蛋白［2］。细胞凋亡是由基因控制的细胞程序性死亡的生理过程［3］。细胞凋亡主要分为内源性途径（线粒体途径）、外源性途径（死亡受体途径）和内质网应激诱导的凋亡途径［4］。内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ERS）导致内质网腔内错误折叠与未折叠蛋白聚集以及钙离子平衡紊乱，激活未折叠蛋白反应（unfolded protein re⁃sponse，UPR）等细胞凋亡信号通路［5］。正常情况下，内质网应激对机体没有很大影响，但UPR 的长时间激活可能上调CHOP表达，引起细胞凋亡［4］。本文就CHOP 蛋白的分子特征、CHOP 与细胞凋亡，自噬和焦亡以及CHOP 与相关疾病作一综述。

1 CHOP 蛋白

CHOP 是碱性亮氨酸锌指结构（basic leucine zipper，bZIP）蛋白样转录因子蛋白家族中的一员，属于CCAAT/增强结合蛋白家族（C/EBPs）［6］，可以通过bZIP 结构域与DNA 结合域形成二聚体［7］。1992年，Ron 等用32P 标记的cDNA 和二聚化结构域“拉链探针”分离出一种新的C/EBP 同源蛋白，与鼠GADD153 蛋白同源性较高，故又将其称作CHOP/GADD153［8］。CHOP 蛋白的分子结构如图1，分子量为29kDa，由169 个（人）或168 个（啮齿动物）氨基酸残基组成［9］。CHOP 蛋白的氨基端（aa：1⁃101）为转录激活域，羧基端（aa：102⁃169）可以形成二聚体与DNA 结合［10］。CHOP 不能形成同型二聚体，但可与活化转录因子C/EBP 家族成员和LAP 形成稳定异二聚体，是基因转录的负显性抑制剂［6］。CHOP 也可以激活某些靶基因。研究证明，CHOP 与AP-1因子结合时，可以激活AP-1靶基因［9］。

图1 CHOP 的分子结构

2 CHOP 与细胞凋亡

内质网应激诱发细胞凋亡有3 条途径：CHOP/GADD153 通路、Caspase 通路和JNK 通路［11］。CHOP/GADD153 在内质网应激下，通过诱导UPR介导细胞凋亡［12］。细胞中UPR 包含PKP 样内质网激酶通路（protein kinase RNA⁃like ER kinase，PERK）、肌醇酶1（inositol⁃requiring enzyme 1，IRE1）通路和活化转录因子6（Activating Transcrip⁃tion Factor6，ATF6）介导的通路［13］。正常情况下，UPR 的这三种跨膜蛋白PERK、IRE1 和ATF6 分别与葡萄糖调节蛋白78（glucose regulate protein 78/immunoglobulin binding protein ，GRP78/BiP）相互结合，形成稳定复合物。当发生ERS 时，葡萄糖调节蛋白GRP78/BiP 与三种跨膜蛋白解离，而与未折叠蛋白或者错误折叠蛋白发生聚合，触发UPR［14］。过度ERS 时，GRP78 通过介导PERK、IRE1 和ATF6，激活下游凋亡信号分子如CHOP、JNK、caspase⁃12 等诱导细胞凋亡［15］。

PERK 是内质网I 型跨膜蛋白激酶，与BiP 解离后，PERK 发生二聚化和自身磷酸化，促使真核启动因子2α（eukaryotic translation initiation factor 2α，eIF2α）的51 位丝氨酸发生特异性磷酸化［11］，磷酸化的eIF2α 可以激活ATF4 mRNA 的生成。合成后的ATF4 进入细胞核促进CHOP基因的表达，参与细胞凋亡［16］。IRE1 也是内质网I 型跨膜蛋白激酶，激活的IRE1 与BiP 解离之后形成同源二聚体，具有核糖核酸内切酶活性，能特异性剪切X⁃盒结合蛋白⁃1（X⁃box⁃binding protein⁃1，XBP）mRNA 前体，使之成为有活性的转录激活因子XBP⁃1S（Spliced XBP⁃1，XBP⁃1S），而XBP⁃1S 可以上调CHOP 蛋白的表达，参与细胞凋亡［17］。

ATF6 是内质网II 型跨膜蛋白激酶。发生ERS与BiP 解离后，ATF6 减少，由内质网转移至高尔基体，随之在位点1⁃蛋白酶（site⁃1 protease，S1P）和位点2⁃蛋白酶（site⁃2 protease，S2P）的切割下水解［18］。活化后的ATF6 可以上调XBP⁃1mRNA 表达，刺激CHOP、内质网分子伴侣基因等的表达［19］。

自噬对细胞维持能量平衡和生长调节有重要作用，正常情况下，自噬处于较低水平，但当细胞处于应激状态时，自噬活性明显上调［20］。研究发现转录激活子ATF4 和CHOP 单独或联合可以诱导一系列自噬基因的表达［21］。ATF4、CHOP能够结合自噬相关基因启动子顺式作用元件GTGCAACC 区域直接诱导自噬相关基因Atg10，Atg5，p62和ATG7等表达［22］。

CHOP基因启动子上含有ATF6、ATF4 和XBP⁃1 的特异性结合位点，当细胞发生过度ERS时，CHOP 表达增加。CHOP 可以下调B 淋巴细胞瘤⁃2 基因（B⁃call lymphoma⁃2，Bcl-2）和GRP78/BiP的表达［23］，上调促凋亡基因Bad/Bak的表达，并转向线粒体，引起线粒体膜上Bad/Bak 的构象变化，破坏线粒体膜的完整性［24］。同时，Bcl-2的表达会导致胱抑素C 从线粒体膜间隙释放到胞质，使Caspase⁃12 活化，启动Caspase 级联反应，诱导细胞凋亡［25］。近来新发现了另一凋亡通路CHOP⁃ERO1α⁃IP3R，其中ERO1α 与IP3 受体结合诱导Ca2+释放，通过激活钙依赖蛋白激酶诱发凋亡［26］。

3 CHOP 与疾病

3.1 肾脏疾病

肾脏缺血再灌注损伤是一种由供血障碍引起的疾病［27］。缺血再灌注的过程与ERS 相关［28］。为研究CHOP 在缺血再灌注诱导的急性肾损伤中的作用，研究者分别使用CHOP基因敲除型和野生型肾脏缺血再灌注损伤小鼠模型，观察它们肾脏功能损伤的程度，结果发现在野生型小鼠中，CHOP表达升高，而CHOP敲除的小鼠肾脏功能损伤减轻。表明缺血再灌注可诱导ERS，激活CHOP相关凋亡信号，造成肾脏功能和组织学损伤［29］。

3.2 肝脏疾病

ERS 也参与肝脏缺血再灌注损伤过程，研究发现在合并糖尿病肝疾病患者的肝组织中，ATF6⁃CHOP 信号通路被特异性激活，敲除CHOP基因后显著缓解高血糖加重的肝脏缺血再灌注损伤和炎症反应［30］。在HCC（肝细胞癌）小鼠模型中CHOP表达上调，通过基因表达谱分析，CHOP的缺失降低了肝脏基础炎症信号的水平，推测CHOP 是多种慢性肝病中HCC 发生发展的共同促进因子［31］。

3.3 炎症

感染和多种炎症刺激均能引起ERS/UPR［32］。在炎症性结肠炎的发展过程中发现未折叠蛋白反应在患者结肠上皮细胞中被激活，通过PERK⁃eIF2α⁃ATF4⁃CHOP 和ATF6⁃CHOP 等通路推动炎症进展［33］。也有研究发现在中枢神经系统的炎症中，CHOP 通过诱导caspase⁃11 间接调控炎症的进展［34］。

3.4 帕金森病

帕金森病（Parkinson's disease，PD）是中老年人常见的一种神经退行性疾病，其病理特征之一为路易小体（lewy body，LB）的形成，路易小体主要成分为α⁃突触核蛋白（α⁃synuclein，α⁃syn）。当α⁃syn异常聚集过多时，激活Caspase 通路使神经元细胞死亡［35］。研究发现，黑质内α⁃syn 聚集过多的神经元大鼠模型中BiP、CHOP 蛋白的表达都显著增高［36］。且在PD 小鼠模型中，CHOP/ATF4 复合物可以诱导Tribble 同源蛋白3（TRIB3）的表达，TRIB3下调泛素E3 连接酶Parkin 蛋白，诱导细胞凋亡［37］。

3.5 糖尿病

在糖尿病周围神经病变（DPN）中，内质网应激可以诱导糖尿病中枢神经和周围神经损伤，通过PERK⁃ATF4⁃CHOP 通路促进DPN 的发生［38］。此外，脂联素（APN）是糖尿病的一种生物标志物，在研究血脑屏障渗透性APN 肽（APNp）对糖尿病老鼠脑出血（ICH）的神经保护作用机制中，发现APNp 可以抑制ATF4⁃CHOP 通路诱导神经细胞凋亡，明显减轻糖尿病小鼠脑出血后神经细胞凋亡、神经功能缺损和脑水肿［39］。

3.6 肿瘤

肿瘤细胞普遍存在于低血缺氧的微环境中，为适应环境的影响，肿瘤细胞激活ERS/UPR，通过多种机制促进肿瘤细胞生存和增值［40］。在食管鳞状上皮癌组织中发现CHOP的表达明显高于正常食管鳞状上皮，表明在正常黏膜癌变的过程中为适应环境变化，细胞启动ERS，上调CHOP 的表达［41］。研究发现，黄嘌呤素通过激活CHOP 参与的ERS/UPR，诱导神经胶质瘤细胞凋亡并抑制肿瘤生长，提示黄嘌呤素可以作为神经胶质瘤治疗的潜在药物［42］。

4 讨论与展望

CHOP 的功能研究对多种疾病的发生、发展及治疗具有重大的意义，有助于进一步认识疾病的发生、发展的本质，也为临床多种疾病的治疗提供新的理论依据。但CHOP 介导的内质网应激过程，尤其是下游相关信号分子，及凋亡途径还需要进一步明确。不用物种或同一物种不同细胞中CHOP 参与的凋亡途径有所不同。CHOP 蛋白功能及分子机制研究有望为帕金森、肿瘤等多种疾病的诊断与治疗提供新的靶点，扩展新的思路。