受体活性调节蛋白的研究进展及其在疾病预防中的应用前景

钱蕊，王礼群 综述，姚于勤，2，方爱平 审校

1.四川大学华西公共卫生学院华西第四医院，四川 成都 610041；2.四川大学华西-协和陈志潜卫生健康研究院职业病防治研究中心，四川 成都 610041

受体活性调节蛋白（receptor activity-modifying proteins，RAMPs）是一个膜蛋白家族，其与部分重要的G蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptors，GPCRs）相互作用，调节其生理功能［1］。GPCRs 是目前已知可作为药物靶点的蛋白质，现已获批上市的药物中约有30%以其作为治疗靶点［2］。RAMPs对GPCRs功能的动态调控涉及到GPCR转运、再循环、信号转导、翻译后修饰和G 蛋白偶联中受体依赖的改变等方面［1］，RAMPs 赋予了GPCRs 药理功能性和生理多样性［3-4］。因此，RAMPs在与GPCRs相关的多种疾病中表达异常，可作为疾病检测的生物标志物，也是重要的潜在治疗靶点。本文主要对RAMPs的生物学特点以及其生理病理作用过程作一综述，为RAMPs 的进一步研究和靶点药物开发提供新思路，而RAMPs 的表达水平也可能成为疾病检测和预后指示的新指标。

1 RAMPs的生物学特点及其表达情况

RAMPs 家族属于Ⅰ型跨膜蛋白，包括3 种类型：RAMP1、RAMP2、RAMP3，相对分子质量为14 000 ～17 000，分别由3 种基因编码表达［5］。RAMPs 家族在结构上相似，具有共同的拓扑结构，由胞外N-端、单一跨膜结构域和胞内C-端等3部分构成。

1.1 RAMPs的生物活性特点 RAMPs可与多种GPCRs特异性结合，如降钙素肽家族受体（calcitonin receptor，CTR）、降钙素受体样受体（calcitonin-like receptor，CLR）等，改变受体的亲和力和功效，调节其在细胞中的信号和内化。同时RAMPs 也可作为相应受体的配体，激发受体活性和效能，并与之结合运输至细胞膜处发挥作用。胰淀素（amylin，AMY）是一种调节血糖水平的重要多肽，需要与受体结合发挥作用。RAMP1／2／3 与CTR 结合分布形成受体亚型AMY1、AMY2、AMY3，进而调节AMY 活性，影响生命活动［6］。CLR／RAMP1复合物是一种高亲和力的降钙素基因相关肽（calcitonin gene-related peptide，CGRP）受体，且降钙素前体物质可与CLR／RAMP1 复合物反应。CLR 与RAMP2 或RAMP3 的复合物会产生肾上腺髓质素（adrenomedullin，AM）受体的两种亚型，分别为AM1（CLR／RAMP2）和AM2（CLR／RAMP3）受体［7］。AM1（CLR／RAMP2）受体对CGRP 亲和力极低，约为与AM结合亲和力的百分之一，而AM2（CLR／RAMP3）受体与CGRP 存在中等亲和力［8］。RAMPs 通常很少或不在细胞表面表达，仅在与受体结合时才会运输至细胞表面。糖基化是RAMPs 蛋白家族翻译后修饰的重要一步，RAMP1 缺乏糖基化位点，在无相互作用受体的情况下无法到达细胞表面，因此滞留在内质网中，并以同型二聚体的形式存在［9］。但RAMP2和RAMP3 有多个糖基化位点，可独立细胞表面表达，在体外试验中，RAMP2／3 没有受体也能在一定范围内到达质膜［10］。

1.2 RAMPs在正常机体和疾病中的表达情况 RAMPs的异常表达与疾病的发生发展密切相关。在The Human Protein Atlas 数据库（https：／／www.proteinatlas.org／）中分析得出，RAMP1在子宫内膜、子宫颈、肌肉组织、结肠中表达量较高，并且在胶质瘤、肝癌、前列腺癌中的mRNA 表达量明显升高；RAMP2在全身均有表达，在肺、乳腺、脂肪组织中高表达，在肾癌、胃癌、黑色素瘤等癌症中也出现异常高表达；RAMP3在肺、甲状腺、肾脏、心肌中表达量较高，并且还是肝癌和子宫颈癌的诊断指标。

RAMPs表达水平的调控已经在疾病动物模型中进行了广泛的研究。RAMPs 调节与心血管疾病有关，在主动脉狭窄引起的心力衰竭大鼠模型中，术后6 个月心房和心室中RAMP1和RAMP3表达升高，而RAMP2无变化［11］。但在充血性心力衰竭大鼠模型和异丙肾上腺素诱导的大鼠心肌肥大和缺血模型研究中，RAMP2在心房和心室中显示上调［12-13］。梗阻性肾病大鼠模型显示，RAMP1和RAMP2表达上调，而RAMP3无变化［14］。在脓毒症小鼠模型中，RAMP1、RAMP2和CLR表达水平降低，而RAMP3升高［15］。在慢性缺氧肺的大鼠模型中，RAMP1和RAMP3表达上调，而RAMP2未上调，CLR水平保持不变［16］。虽然仅用mRNA水平推断蛋白表达情况不够严谨，但这些研究为RAMPs表达的生理调控提供了可靠依据，靶向RAMPs可能有助于管理和控制这些疾病状态，成为可行的治疗方法［17］。并且上述多种动物疾病模型中的研究表明，RAMPs的mRNA 水平在发病过程中，甚至是发病早期会发生明显变化，由此分析得出，RAMPs的基因表达异常改变对疾病的预防、预测及早期诊断具有重要意义。

2 RAMPs在多种发病机制及预防医学中的研究进展

RAMPs 蛋白是形成CGRP、AM 和AMY 受体的关键部分，改变RAMPs 表达水平会对受体活性产生重要影响，进而可能引发一系列功能失调性疾病。RAMPs 在预防医学领域也具有重要研究意义，在疾病早期的RAMPs 基因层面表达异常可作为疾病诊断的依据，为预防重大疾病或疾病早期诊断提供参考。以下对在不同种疾病中RAMPs家族的3种蛋白的变化和预示作用作一详细介绍。

2.1 RAMPs在癌症和肿瘤发生发展过程中的预防治疗作用 癌症和肿瘤的发病机制复杂，情况多样，且致死率高，是全球卫生面临的重大难题。RAMPs 在多种癌症中出现异常表达，干扰信号通路，影响正常功能，是重要的潜在治疗靶点和生物标志物。在人前列腺癌发生前期，RAMP1表达会明显升高，体内外试验发现，抑制RAMP1表达可减弱癌症相关通路，因此，RAMP1可作为前列腺癌的新生物标志物，且靶向作用RAMP1表达有望成为前列腺癌治疗的新靶点［18］。肿瘤转移是癌症发病和死亡的主要原因。最近的一项研究表明，选择性激活RAMP2和抑制RAMP3有望抑制肿瘤转移［19］。研究者将PAN02胰腺癌细胞注入Ramp2-／-和Ramp3-／-小鼠脾脏中，诱导自发性肝转移，结果显示，Ramp3-／-小鼠的肿瘤转移被抑制，且肿瘤周围的整合膜蛋白（podoplanin，PDPN）阳性的癌症相关成纤维细胞数量减少，而Ramp2-／-小鼠与之相反。该研究也证明了靶向AM-RAMP系统可能成为抑制肿瘤转移的新治疗方法。在大多数肺肿瘤中，RAMP2表达下调，下调程度与肿瘤等级相关，且RAMP2的移位表达可抑制肺癌细胞生长，诱导肺癌细胞凋亡［20］。对肝细胞癌、乳腺肿瘤诊断专利中，RAMP3的异常表达均是诊断指标之一［21］。AM 在多种动物模型中具有促进体内血管生成和肿瘤促生长的作用，其发挥作用需与质膜上的CLR／RAMP2（RAMP3）复合物结合［22］，因此抑制RAMP2、RAMP3表达或将成为靶向治疗肿瘤的新方案。此外，RAMP3 还是肝癌的预后指标，可能减少基因突变给肺癌预后带来的不良影响［23］。

2.2 RAMPs 在心脑血管疾病中的研究及潜在治疗靶点 心脑血管疾病是一类严重威胁人类健康，在中老年人群中高发的疾病，具有高患病率、高致残率、高致死率的特点。多项心脑血管疾病的研究表明，调控RAMPs 的表达可能会减轻不良病理反应，反之，敲除RAMPs 或其表达失调会导致严重的心脑血管疾病［24-25］。

在神经系统中高表达RAMP1基因的小鼠能抑制血压升高，防止自主神经失调［26］。当RAMP1过表达时，小鼠表现出血浆外渗水平增强，三叉神经中CGRP敏感性增强［27］。在一项研究RAMP2 和RAMP3 对心血管生长的研究中发现，Ramp2-／-小鼠由于血管生成异常发生子宫内死亡，而Ramp3-／-小鼠会出现淋巴管合成失调［28］。LENHART 等［29］探究了RAMP3 与A族GPCR 蛋白GPR30 之间的相互作用。试验对比了在心脏病易发遗传背景下的Ramp3+／+和Ramp3-／-的小鼠接受G-1（GPR30 的特异性激动剂）治疗后的情况，结果显示，雌性且具有RAMP3的小鼠的心肌肥厚和血管周围纤维化显著减少，表明RAMP3 是GPR30介导的心脏保护所必需的物质。AM 具有心室重构、抑制心肌肥大和抑制心脏成纤维细胞增殖的作用，但必须与CLR／RAMPs复合物结合才能发挥作用［30］。2019年，MACKIE等［31］通过BRET筛选试验和细胞表面表达情况，发现RAMP3与ACKRs之间具有较强的相互作用。RAMP3 与ACKR3 的关联在不改变G 蛋白偶联的情况下降低了AM配体的可用性。

2.3 RAMPs 蛋白在糖尿病中的研究进展 糖尿病也是世界范围内高发疾病之一，已成为全球第9大死亡因素。在发病过程中，RAMPs所在的信号通路是重要的靶向位点，深入研究RAMPs 在糖尿病发病机制中的作用，对疾病的预防检测和预后治疗均具有重要意义。

RAMP2 具有改变胰高血糖素受体的配体选择性和G 蛋白偏好性的作用，进而减弱靶向胰高血糖素样肽-1（glucagon-like peptide-1，GLP-1）受体治疗的副作用，具有重要的药理学意义［32］。KIM 等［33］通过分析Ⅱ型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者体内AM2、RAMP3、CLR 表达情况，研究AM2-RAMP3-CLR 信号轴。体外试验中，将人类前脂肪细胞暴露于脂肪微环境，结果显示，ADM2（编码AM2基因）表达增加，但AM2的分泌反而因其配受体的表达量降低而受到抑制。以上研究表明了AM2-RAMP3-CLR 干扰与肥胖之间的联系，并确定了非糖尿病肥胖中RAMP3mRNA 表达量显著下调。因此，RAMP3mRNA 水平检测可作为非糖尿病肥胖引发多种疾病前的预防性检查指标。

2.4 RAMPs 在其他疾病中的研究 RAMPs 除了在多种慢性疾病中具有重要的意义，在其他疾病中的变化也是疾病预测、治疗和预后的潜在靶点。PAUZA等［34］发现，CGRP-RAMP1-CLR 信号通路的失调与息室炎（diverticular disease，DD）病理相关。GONG等［35］将原发性开角型青光眼（primary open-angle glaucoma，POAG）患者的RAMP2基因突变与视网膜神经节细胞中受损的AM-RAMP2-CLR 信号通路联系起来，从而为开发RAMP2治疗POAG的靶向策略奠定了基础。对RAMP3基因敲除小鼠的研究则揭示了一种与年龄相关的表型，代谢调节发生改变以及骨密度较高［36］。随着RAMPs 相互作用受体拮抗剂的可用性不断增加，RAMP3 有望成为在骨骼治疗上的新一治疗靶点［36-37］。一项临床研究发现，具有RAMP3 多态性的老年女性的脂肪质量往往更高，表明RAMP3 表达的变化有助于与年龄相关的身体质量组成变化［38］。

目前肿瘤和癌症是人类医学难以解决的疾病问题，而因年龄增长导致的人体正常生理功能失调又无法避免，在对3 种RAMPs 蛋白的大量病理机制研究中发现，RAMP3 不仅具有抑制肿瘤转移的潜在功能，而且与年龄相关的骨骼老化、女性绝经后肥胖密切相关。因此，深入研究RAMP3 在人体中的调控机制和信号传导通路，对上述病理学及生理学难题具有重要意义。下文主要对RAMP3的信号传导及可能的调节基因和蛋白作一详细介绍。

3 RAMP3的潜在调控转录蛋白

近年来调控RAMPs 转录的蛋白引起了广泛关注，通过调控基因对RAMPs 的表达进行限制，间接影响GPCRs 的运输及生物效能，这可能成为治疗相关疾病的潜在靶点。在研究RAMPs 的生理学和病理学作用时，常常利用基因敲除技术获取缺陷型小鼠，进而探究其生理生化指标变化，但对调控RAMPs表达的基因研究并不多见，本文对研究较多的RAMP3相关调控基因进行着重介绍，并详细介绍了可能对RAMP3转录表达有影响的调控蛋白甾醇调节元素结合蛋白-2（sterol regulatory element-binding factor-2，SREBF-2），且RAMP3和SREBF-2均在肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）中表达异常，可能存在相关调节机制，是重要的治疗研究靶点，为后续深入研究提供参考。

SREBF-2是由诺贝尔奖得主Goldstein and Brown研究小组于1993 年发现［39］。新合成的SREBF-2 定位于内质网膜，通过羧基末端调节区域与SREBP 裂解激活蛋白结合，在细胞内低胆固醇条件下，SREBP切割激活蛋白（the SREBP cleavage activating protein，SCAP）将SREBF-2 转运至高尔基体，在site-1 丝氨酸蛋白酶和site-2 金属蛋白酶作用下裂解成活性形式进入细胞核在转录水平调控的靶基因参与胆固醇和脂质生物合成［40］。SREBF-2 转录因子与代谢类慢性肝病密切相关，在HCC中高表达，并且是RAMP3潜在的转录调控因子。此外，现有研究根据RAMP3基因和其他基因表达情况诊断HCC 的分类和预后，但两者具体调控机制尚不清楚［41］。近年研究发现，SREBF-2表达上调促进非酒精性脂肪肝、非酒精性脂肪肝炎和肝硬化等慢性肝病的疾病进程，但是否进展为HCC尚无报道［42-43］。因此，对SREBF-2 和RAMP3 在HCC疾病进程中的表达量变化和信号通路研究，可能成为HCC疾病治疗或缓解病症的新靶点。

4 讨论与展望

RAMPs 对GPCRs 功能的动态调控涉在GPCRs转运和再循环、信号转导、翻译后修饰及G 蛋白偶联中受体依赖的改变等方面具有重要生物学意义，是神经系统、心血管疾病、肾功能、骨骼发育、肥胖、糖尿病等多种疾病的治疗靶点。在对RAMPs 的可能调控基因和蛋白分析时，发现SREBF-2 蛋白可能对RAMP3转录具有调控作用，并且与代谢类慢性肝病密切相关，且在HCC中高表达，分析两者之间的信号传递或调控作用可能对HCC治疗具有一定作用。本文对RAMPs 蛋白的生理病理功能和药理学研究进行了系统总结，并详细梳理了RAMP3 的信号通路和可能存在的调节基因及蛋白，为深入研究RAMPs 在疾病发生发展过程中的作用机制奠定了基础，也为RAMPs靶向药物开发及生物标志物研究提供了新思路。