普列克底物蛋白同源样结构域家族A成员3在相关疾病中的研究进展
2024-10-31侯靖诗杨晓东
[摘要] 普列克底物蛋白同源样结构域家族A成员3（pleckstrin homology-like domain family A member 3，PHLDA3）广泛存在于人体器官中。研究表明，PHLDA3在恶性肿瘤、糖尿病、心血管疾病和器官损伤等疾病的发生、发展中发挥作用。本文对PHLDA3在上述相关疾病中的研究现状进行综述。
[关键词] 普列克底物蛋白同源样结构域家族A成员3；作用机制；恶性肿瘤；糖尿病；心血管疾病；器官损伤
[中图分类号] R363[文献标识码] A [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2024.26.028
普列克底物蛋白同源样结构域家族A成员（pleckstrin homology-like domain family A member，PHLDA）3是一种存在于质膜中的蛋白质编码基因。PHLDA3的生理功能包括：启动磷脂酰肌醇磷酸结合活性；启动磷脂酰肌醇-3，4-二磷酸结合活性；参与调节内在细胞凋亡信号通路活性，响应肿瘤抑制蛋白P53类介质引发的DNA损伤；参与蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称Akt）信号传导的负向调节及细胞凋亡的正向调节过程。在细胞的不同状态下，PHLDA3对不同的细胞有双向调节作用。近年来，PHLDA3对信号通路和细胞存活的影响，其在恶性肿瘤、糖尿病、心血管疾病和器官损伤等领域的研究备受关注。
1 PHLDA3的基因定位与分布
PHLDA3最早由Frank等[1]在对P53靶基因基因芯片开展的研究中发现。PHLDA3基因定位于人染色体1q31，其编码的小蛋白质含有127个氨基酸[1-2]。PHLDA3仅含有普列克底物蛋白同源（pleckstrin homology，PH）结构域，该结构域存在于多种蛋白质中，是一个由约100个氨基酸残基组成的具有特定三级结构的氨基酸序列，其可与磷酸肌苷结合参与蛋白质和蛋白质之间的相互作用，亦可参与磷脂加工、膜运输和信号传导等[2]。PHLDA3广泛分布于人和啮齿动物的肺、心、肾、肝、脑、胃肠道、脾、胸腺和胰腺等组织器官中。PHLDA3的PH结构域与Akt的PH结构域具有一定的同源性。研究表明，P53发挥抑癌基因的作用，Akt在某种程度上发挥促癌作用，而PHLDA3的转化受P53调节，其PH结构域可竞争性抑制Akt信号通路活性[3-6]。
2PHLDA3的主要生理功能
普列克底物蛋白同源样结构域（pleckstrin homology-like domain，PHLD）家族包括PHLDB1、PHLDB2、PHLDB3、PHLDA1、PHLDA2和PHLDA3共6个成员，是一组多功能蛋白质。PHLDA3作为其中成员之一，主要通过影响Akt和P53的表达发挥作用。P53是一种众所周知的肿瘤抑制基因，通常存在于所有人类细胞中，可在多种应激情况下被激活[7-9]。P53的失活可消除P53介导的生长抑制，功能性P53的丢失是肿瘤发生的先决条件。PHLDA3是P53的靶基因，PHLDA3的缺失可诱导上皮间质转化，并可弥补转移性肿瘤发生过程中P53缺失的作用。研究发现，PHLDA3可激活磷脂酰肌醇磷酸结合活性和磷脂酰肌醇-3，4-二磷酸结合活性，以此参与Akt信号传导的负向调节及细胞凋亡的正向调节。具体过程：PHLDA3可与Akt的PH结构域竞争性结合膜脂，抑制Akt向细胞膜的转位和活化；PHLDA3和Akt的PH结构域有相似的功能，PHLDA3会竞争性地与磷脂酰肌醇-3，4-二磷酸和磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸结合，使细胞内可与Akt结合的磷脂酰肌醇-3，4-二磷酸和磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸减少，从而抑制Akt向细胞膜的迁移和活化。研究发现，PHLDA3通过下调Akt信号通路活性，抑制骨肉瘤的肿瘤生长[10]。内源性PHLDA3消融后，Akt活性增强，P53依赖性的细胞凋亡减少。综上，PHLDA3通过Akt和P53调节细胞的存活与凋亡。
3PHLDA3在相关疾病中的作用机制
3.1 PHLDA3与恶性肿瘤
恶性肿瘤是全球人类死亡的主要原因，是指机体中发生基因突变的细胞失去原有的结构和功能，并在体内无限增殖，进而导致多器官受累的恶性病变。食管癌是正常食管黏膜上皮在内外促癌因素的不断作用下，经多基因突变的积累和多阶段的发展逐渐形成的。Chen等[11]研究发现，PHLDA3可被BarH样同源框2所激活，通过下调磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/Akt活性抑制食管鳞状细胞癌的恶性进展。神经内分泌肿瘤是一种罕见的异质性肿瘤。
神经内分泌细胞广泛分布于全身，在肺、胰岛、垂体、甲状腺、甲状旁腺和直肠等中表达。神经内分泌肿瘤通常是低级别肿瘤，预后良好，远处转移的发生风险较低。Chen等[12]发现PHLDA3蛋白产物是胰腺神经内分泌肿瘤的抑制因子，也是Akt功能的抑制因子；PHLDA3基因的杂合性缺失和甲基化常使其失活，而PHLDA3基因的杂合性缺失与胰腺神经内分泌肿瘤的进展和预后不良相关；在PHLDA3缺陷小鼠中，胰岛细胞异常增殖，并获得抗细胞凋亡能力。Takikawa等[13]对胰腺神经内分泌肿瘤的分析显示，PHLDA3基因座频繁发生杂合性缺失和DNA甲基化，导致PHLDA3的转录受到抑制。头颈部鳞状细胞癌是一种具有侵袭性的异质性肿瘤。Saffarzadeh等[14]分析在癌性和非癌性组织中PHLDA3信使RNA的相对表达水平，结果发现PHLDA3在头颈部鳞状细胞癌所有分期中的表达水平均显著上调。非小细胞肺癌是全球肿瘤相关死亡的主要原因之一。Lei等[15]分析PHLDA3在肺腺癌组织中的表达水平及其与肺腺癌临床病理因素的相关性，结果发现PHLDA3在肺腺癌中高表达且与不良预后相关，过表达PHLDA3可激活Wnt信号通路，促进上皮间质转化；此外，PHLDA3可与糖原合成酶激酶-3β结合，并抑制其活性。
3.2 PHLDA3与糖尿病
糖尿病是胰岛素分泌失调使机体内的葡萄糖等营养物质分布不均所导致的疾病。Bensellam等[16]研究发现在糖尿病患者和小鼠胰岛中，PHLDA3信使RNA水平显著升高，PHLDA3的表达受适应性未折叠蛋白质应答介质Xbp1和凋亡性未折叠蛋白质应答介质Ddit3的调节，在核糖处理诱导的氧化应激条件下，PHLDA3的敲除可促进细胞凋亡；研究表明压力状况下PHLDA3对β细胞的存活至关重要，推测PHLDA3可能可促进糖尿病患者β细胞的存活。在恢复重症糖尿病患者的糖代谢功能中，胰岛移植是一种有效的细胞替代疗法。Sakata等[17]将PHLDA3缺陷胰岛移植到糖尿病小鼠中，发现移植后小鼠糖代谢显著改善，而小鼠糖代谢的改善由早期胰岛移植期间细胞存活率的增加及PHLDA3缺陷胰岛Akt活性升高所致，在低氧条件下小鼠糖代谢改善更加显著。综上，PHLDA3表达抑制胰岛可能是一种新的、有前景的糖尿病治疗方法。
3.3 PHLDA3与心血管疾病
心脏是人体重要器官，可为机体循环系统提供动力。心力衰竭被定义为心脏无法向周围组织供应满足其代谢所需的血液和氧气，从而呈现出的一种多因素全身性疾病。心力衰竭主要由潜在的心肌疾病引起。然而，心瓣膜疾病、心内膜或心包异常、心率或昼夜节律紊乱也可导致心脏功能障碍。Furukawa等[18]利用心肌肥厚和心力衰竭小鼠模型证实，辐照，特别是碳离子束辐照对病理性心脏重塑具有有益作用，推测辐照诱导的P53-PHLDA3-Akt信号通路可能是心力衰竭发病机制中的新治疗靶点。病理性心肌肥厚是心力衰竭最重要的病理机制之一，其涉及长时间刺激引起的代偿性肥厚向失代偿性肥厚的转变。研究发现，丝裂原活化蛋白激酶、P23K/Akt/糖原合成酶激酶-3β等信号通路参与上述过程。Liu等[19]研究发现，PHLDA3可通过阻断Akt信号通路改善压力超负荷所引起的心脏重构。综上，PHLDA3在心力衰竭的发病机制中发挥重要作用。
3.4PHLDA3与器官损伤
病毒感染、炎症感染、代谢紊乱、药物、自身免疫、肿瘤，甚至是外伤都能导致器官损伤，严重器官损伤可导致器官发生病理性改变。肝细胞对缺氧环境的耐受力较差，胆囊、胰腺等肝脏临近脏器的损伤也会损害肝脏功能。苏敏等[20]利用小鼠模型探究PHLDA3与内质网应激间的相关性及PHLDA3在肝损伤中的作用机制，结果显示PHLDA3在被内质网应激激活后，通过IRE1-Xbp1信号通路加速肝损伤。肺部疾病患病率呈逐年上升趋势，严重肺炎可导致肺损伤；同时，老年人中的常见疾病如慢性阻塞性肺疾病和肺栓塞等常见合并症也会导致肺损伤。耿继武等[21]通过高线性能量传递射线辐射诱导肺损伤小鼠模型，发现在射线辐射后24h，PHLDA3的表达水平显著升高；在7d梯度剂量照射实验中，PHLDA3的表达水平呈剂量依赖性显著升高，表明PHLDA3可作为检测肺部组织受到高线性能量传递射线辐射后是否发生应激反应的生物标志物。在我国，心肌损伤的发病率始终居高不下，心肌损伤的治疗对医疗条件的要求极高。Liu等[22]通过分离原代新生大鼠心肌细胞构建缺氧/再灌注损伤模型，结果发现在缺氧/再灌注损伤过程中，PHLDA3的抑制可通过激活P23K/Akt信号通路，减少内质网应激诱导的细胞凋亡和H/R损伤。Meng等[23]研究表明，在心肌缺血/再灌注损伤大鼠和缺氧/复氧损伤大鼠心肌组织中，PHLDA3通过调节Akt/糖原合成酶激酶-3β/核转录因子红系2相关因子2轴发挥保护心肌缺血/再灌注损伤的作用。综上，PHLDA3参与肝、肺、心脏等器官损伤过程。
综上所述，PHLDA3与部分疾病的发生、发展及预后密切关系。PHLDA3在相关疾病中发病机制的研究成为近年来学者持续关注的方向之一，其研究范围多集中于恶性肿瘤和器官损伤，基础疾病和常见疾病的相关研究鲜有报道，尚有待后续进一步探索。
利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。
[参考文献]
[1] FRANKD， MENDELSOHN C L， CICCONE E， et al. A novel pleckstrin homology-related gene family defined by Ipl/Tssc3， TDAG51， and Tih1： Tissue-specific expression， chromosomal location， and parental imprinting[J]. Mamm Genome， 1999， 10（12）： 1150–1159.
[2] KAWASE T， OHKI R， SHIBATA T， et al. PH domain-only protein PHLDA3 is a p53-regulated repressor of Akt[J]. Cell， 2009， 136（3）： 535–550.
[3] CHENG J， HUANG Y， ZHANG X， et al. TRIM21 and PHLDA3 negatively regulate the crosstalk between the PI3K/Akt pathway and PPP metabolism[J]. Nat Commun， 2020， 11（1）： 1880.
[4] MA S， QUAN P， YU C， et al. PHLDA3 exerts an antitumor function in prostate cancer by down-regulating Wnt/β-catenin pathway via inhibition of Akt[J]. Biochem Biophys Res Commun， 2021， 571： 66–73.
[5] HASAPIS S， CARABALLO I， SEARS T J， et al. Characterizing the role of PHLDA3 in the development of acute toxicity and malignant transformation of hematopoietic cells induced by total-body irradiation in mice[J]. Sci Rep， 2023， 13（1）： 12916.
[6] TAKIKAWA M， OHKI R. A vicious partnership between Akt and PHLDA3 to facilitate neuroendocrine tumors[J]. Cancer Sci， 2017， 108（6）： 1101–1108.
[7] HASSIN O， OREN M. Drugging p53 in cancer： One protein， many targets[J]. Nat Rev Drug Discov， 2023， 22（2）： 127–144.
[8] ZHANG C， LIU J， XU D， et al. Gain-of-function mutant p53 in cancer progression and therapy[J]. J Mol Cell Biol， 2020， 12（9）： 674–687.
[9] HU J， CAO J， TOPATANA W， et al. Targeting mutant p53 for cancer therapy： Direct and indirect strategies[J]. J Hematol Oncol， 2021， 14（1）： 157.
[10] WANG P， HUANG Y， XIA X， et al. Pleckstrin homology-like domain family A， member 3， a miR-19a-3p-regulated gene， suppresses tumor growth in osteosarcoma by downregulating the Akt pathway[J]. Bioengineered， 2022， 13（2）： 3993–4009.
[11] CHEN S， LIN X， HE R， et al. PHLDA3 activated by BARX2 transcription， suppresses the malignant development of esophageal squamous cell carcinoma by downregulating PI3K/Akt levels[J]. Exp Cell Res， 2023， 426（2）： 113567.
[12] CHEN Y， OHKI R. P53-PHLDA3-Akt network： The key regulators of neuroendocrine tumorigenesis[J]. Int J Mol Sci， 2020， 21（11）： 4098.
[13] TAKIKAWA M， OHKI R. A vicious partnership between Akt and PHLDA3 to facilitate neuroendocrine tumors[J]. Cancer Sci， 2017， 108（6）： 1101–1108.
[14] SAFFARZADEH N， GHAFOURI-FARD S， REZAEI Z， et al. Expression analysis of GRHL3 and PHLDA3 in head and neck squamous cell carcinoma[J]. Cancer Manag Res， 2020， 12（6）： 4085–4096.
[15] LEI L， WANG Y， LI Z H， et al. PHLDA3 promotes lung adenocarcinoma cell proliferation and invasion via activation of the Wnt signaling pathway[J]. Lab Invest， 2021， 101（9）： 1130–1141.
[16] BENSELLAM M， CHAN J Y， LEE K， et al. PHLDA3 regulates beta cell survival during stress[J]. Sci Rep， 2019， 9（1）： 12876–12827.
[17] SAKATA N， YAMAGUCHI Y， CHEN Y， et al. Pleckstrin homology-like domain family A， member 3 （PHLDA3） deficiency improves islets engraftment through the suppression of hypoxic damage[J]. PLoS One， 2017， 12（11）： e0187927.
[18] FURUKAWA N， OKANO N， YOSHIDA Y， et al. P53-PHLDA3 signaling induced by carbon-ion irradiation is a novel therapeutic target to suppress cardiac hypertrophy in mice[J]. Circulation， 2021， 144（Suppl_1）： 9722.
[19] LIU J， LIU X， HUI X， et al. Novel role for pleckstrin homology-like domain family a， member 3 in the regulation of pathological cardiac hypertrophy[J]. J Am Heart Assoc， 2019， 8（16）： e011830.
[20] 苏敏， 黎荣， 李大宇， 等. IRE1-Xbp1/PHLDA3信号通路对内质网应激肝损伤的机制研究[Z]. 桂林： 桂林医学院，2020.
[21] 耿继武， 周兆明， 山常国， 等. 正常肺组织急性重离子照射后基因标志物分析[J]. 中国医学物理学杂志， 2019， 36（2）： 136–141.
[22] LIU K， CHEN Y， AI F， et al. PHLDA3 inhibition attenuates endoplasmic reticulum stress-induced apoptosis in myocardial hypoxia/reoxygenation injury by activating the PI3K/Akt signaling pathway[J]. Exp Ther Med， 2021， 21（6）： 613.
[23] MENG X， ZHANG L， HAN B， et al. PHLDA3 inhibition protects against myocardial ischemia/reperfusion injury by alleviating oxidative stress and inflammatory response via the Akt/Nrf2 axis[J]. Environ Toxicol， 2021， 36（11）： 2266–2277.
（收稿日期：2024–06–11）
（修回日期：2024–07–14）
