受磷蛋白与心力衰竭
- 格式：pdf
- 大小：114.94 KB
- 文档页数：3
2+ 2+ 2+ 2+ 2+
1 . 2 受磷蛋白基本结构
受磷蛋白的一级结构可
以分成两部分 , 细胞质结构域 ( N 端 1 - 25氨基酸残 基 ) 和跨膜结构域 ( N 端 25 - 52 氨基酸 ) 。细胞质 结构域含有被磷酸化的位点 ( 丝氨酸 - 16 和苏氨酸 - 17) , 容易被蛋白酶水解 , 这部分是发挥功能的主 要区域; 跨膜结构域是一个疏水的、 对蛋白酶具有抗 性的区域。受磷蛋白发挥功能时是以 5 个相同受磷 蛋白组成寡聚体的形式来实现的。 Po llesello 等
2+ [ 7] [6 ]
。此外 , 还发现
在慢缩骨骼肌中受磷蛋白过表达会造成骨骼肌的收 。 受磷蛋白具有两个被磷
酸化的位点 , 一个是 cAMP 依赖的磷酸激酶位点丝 /calm odulin 依赖的磷酸激酶位点 苏氨酸 - 17, 而且丝氨酸 - 16 磷酸化是苏氨酸 - 17 发生磷酸化的先决条件 (如果丝氨酸 - 16 磷酸化障 碍则造成苏氨酸 - 17 的磷酸化失效 ) 。受磷蛋白通 过可逆磷酸化调节 SERCA2a 酶活性, 而本身的磷酸 化还受到许多其它因素的调节 , 如激素、 激酶、 其它 蛋白等。受磷蛋白是心肌细胞 B肾 上腺素能激活 的基本靶蛋白, 可以脱去磷酸而消除对 SERCA 2a 的 抑制作用
心力衰竭是人类健康的主要杀手, 仅美国每年 就有 470 万人受到威胁, 并且是心脏病患者死亡的 主要原因之一, 每年花费近 178亿美元的健康资金。 心脏收缩功能降低是心力衰竭的一个主要标志 , 心 力衰竭的分子机制较为复杂, 它涉及到能量的产生、 信号转导等许多方面, 其中之一就是心肌细胞中的 Ca 循环障碍所造成。 心肌细胞内 C a 的循环可以看作是心肌收缩 和舒张的中心调节器。肌质网 将 Ca 释放到细胞 质而引起心肌细胞收缩; 再通过肌质网钙离子 ATP 酶 ( sarcop lasm ic re ticulu m Ca
[8 ]
。而且一系列的实验已经 说明基因治疗可
[14 ]
以抑制心力衰竭
。
用腺病毒转移体系将反义受磷蛋白基因转移到 心脏 , 发现改善了心力衰竭患者的心肌收缩功能 , 因 此通过反义 RNA、 RNA i等抑制受磷蛋白基因表达, 为心力衰竭的治疗提供了一种方法
[ 15 ]
。
用腺病 毒相 关病 毒 ( r AAV ) 运输 体系 将突 变 ( 丝氨酸 - 16 突变, 造成假的 磷酸化 ) 的 PLN 转移 到仓鼠的心肌细胞 , 发现对 SERCA 2a 酶的抑制作用 减弱 , C a 循环增加, 左心室的的进一步损伤受到抑 制, 从而阻止了心力衰竭的进展
善
[ 19 ]
, 这个实验为心力衰竭治疗提供了新的方法。
此外还可通过在体内表达受磷蛋白抗体, 或者开发 治疗性抗体 , 甚至可以开发针对性的抑制剂来抑制 受磷蛋白活性来实现治疗目的。 3 展望 过去三十年对受磷蛋白进行了深入的研究 , 对 其在心力衰竭中的作用有了更为全面的理解 , 因此 受磷蛋白可能成为靶向治疗的理想目标。通过各种 手段干涉受磷蛋白和 SERCA2a 相互作用可以作为 心力衰竭治疗较有希望 的方法
[18 ]
酶也影响着其磷酸化程度。 此外, 受磷蛋白活性还受到其它蛋白质的影响。 SLN ( sarco lip in) 是另外一种 心肌中表达的蛋白质 , 它的过表达可以通过使受磷蛋白在不被磷酸化的情 况下稳定其与 SERCA2a 的相互作用, 或者抑制受磷 蛋白磷酸化而达到抑制 SERCA2a 的作用 1 . 5 受磷蛋白遗传学分析
[20 ]
[ 10 ] B raz J C, G regor y K, Path ak A, et a l . PK C - a lpha regulates card iac contractility and propensi ty toward heart failure [ J ]. N a t M ed, 2004 , 10 ( 3) : 248 - 254 . [ 11 ] A sah i M, O tsu K, N ak ayam a H, et a l . C ardiac - specific overexpression of sarcolip in inh ib its sarco ( endo) p las m ic reticu lu m C a2+ A TPase ( SERCA 2a) activity and i m pairs car d iac function in m ice [ J ]. P roc N a tl Acad S ci U SA, 2004 , 101 ( 25) : 9199 - 9204. [ 12 ] S chm itt JP, K am isago M, A sahi M, e t a l . D ilated car d iomyopathy and heart failu re cau sed by a m utation in phosph olam ban [ J ]. S cience, 2003 , 299( 5611) : 1410 - 1413 . [ 13 ] Po llerW, FechnerH, K urreck J , et al . N ucleic acid - b ased m odulation of card iac gene exp ression for the treat m en t of card iac d iseases . A pproach es and perspectives [ J ]. Z K ard io l , 2004 , 93 ( 3 ) : 171 193. [ 14 ] C rystal RG. Pu m p ing up the heart [ J ]. G ene Therapy, 2003, 10: 2 3 . [ 15 ] delM on te F, H arding SE , D ec GW, e t a l . Targeting phospholam ban by gene tran sfer in hum an heart failu re [ J ]. C ircu la tion, 2002 , 105 ( 8) : 904 - 907 .
用荧光光谱的方法
也研究了受磷蛋白细胞质侧的构象变化 , 结果说明 C a 和 SERCA2a结合从而克服受磷蛋白的构象限 制, 而受磷蛋 白的磷酸化也可 以使抑制作用减 弱。 这些都说明受磷蛋白的细胞质结构域的构象变化对 于 SERCA 2a 的活性调节有重要作用。 此外铰链区也对受磷蛋白功能发挥起着重要作 用。将天冬酰胺 - 27突变为丙氨酸后, 受磷蛋白对 SERCA2a 的抑制作用加强 , C a 回收减少 , 心力衰 竭加剧
[ 16 ] 2+
。甲状腺激素可以增加 SERCA2a 酶的
2+ 2+
表达水平而降低受磷蛋白的表达水平, 这样的蛋白 表达变化增强了肌质网 Ca 运输和心肌细胞 C a 循环, 从而增加了心脏的舒张和收缩速率
[ 9]
。而用同样的方
。受磷
法将突变的受磷蛋白转移到发生心肌梗死后心力衰 竭的大鼠的心脏, 也得到同样的结果, 心脏的状态有 明显好转 , 因此可以作为一个有效的治疗策略
DOI：10.13191/j.chj.2005.05.87.guoxq.032 心 脏 杂 志 ( Chin H eart J) 2005 , 17( 5)
# 487#
受磷蛋白与心力衰竭
郭晓强 , 时兰春
( 解放军白求恩军医学院生化教研室 , 河北 石家庄 050081) 摘要 : 受磷蛋白 ( PLN ) 是一个主要在肌质网中表达的含 有 52 个氨基酸的单 跨膜蛋白 , 通过可 逆磷酸化 调节肌质网 钙离子 ATP 酶 ( SERCA 2a) 的活性 , 在心肌细胞中可以影响钙离子的循环。受磷蛋白的活性变化造成钙离子循环功 能失调而导致心力衰竭 的出现。 关键词 : 受磷蛋白 ; 心力衰竭 ; 钙离子 中图分类号 : R 541. 6 文献标识码 : A 文章编号 : 10097236( 2005) 05048703
[ 13 ] 2+ 2+
态和心肌收缩性的主要调节者。 受磷蛋白的活性受到抑制或消除 , 心力衰竭的 症状会得 到缓解 , 生存质 量得到提 高。如果 SERCA 2a 被受磷蛋白超级抑制或慢性抑制 , 心肌细胞收 缩性将消失, 在小鼠和 人会出现扩张 性心肌病变。 在小鼠 , 受磷蛋白可以阻 碍心脏的健康发 展, 而在 人 , 会出现早 期扩张的心肌 病变 缩功能和肌肉重塑受到损伤 1 . 4 受磷蛋白活性调节 氨酸 - 16 和 Ca
[11 ]
。因此基因疗法抑制受 磷蛋白很可能成 一个针对受磷蛋白细胞质结
为治疗心力衰竭的有效方法。 2 . 2 抑制剂的开发 构域的重组抗体在心肌细胞中模拟了受磷蛋白的磷 酸化作用 , 消除 了受磷蛋 白对 SERCA 2a 的抑 制作 用, 从 而 使 心 力 衰 竭 鼠的 心 肌 细 胞 功 能 得 到 改
2+ 2+ 2+
一个患者的受磷蛋白第 25 位核苷酸发生 C T 错义 突变 , 造成受磷蛋白的第 9 位氨基酸 (细胞质区域 ) 发生了精氨酸 半 胱氨酸突变
[ 12 ]
。精氨酸 - 9 是一
个非常保守的氨基酸 , 虽然受磷蛋白的这种突变较 为少见, 但 是却 是致死 性 的 ( 生 存年 龄仅 25 . 1? 12 . 7 年 )。对突变的受磷蛋白生 化分析表明 , 它阻 断了蛋白激酶 A 介导的野生型受磷蛋白的磷酸化, 从而延迟了心肌细胞中 Ca 的瞬间变化, 而心肌细 胞 C a 失调又造成了人类的心力衰竭。 2 针对受磷蛋白 PLN 的心力衰竭治疗 鉴于受磷蛋白在心力衰竭中的重要性 , 因此许 多针对受磷蛋白的治疗方法成为当前心力衰竭治疗 研究中的热点之一。 2 . 1 基因治疗 受磷蛋白在心力衰竭患者中作用 的相对专一性 , 因此成为遗传治疗的重要目标, 随着 对基因转移在体内、 动物模型和一期临床实验的更 多理解, 特别是来源于腺病毒相关病毒的载体的应 用, 受磷蛋白打靶可能成为心功能失调治疗成功的 范例
1 . 2 受磷蛋白基本结构
受磷蛋白的一级结构可
以分成两部分 , 细胞质结构域 ( N 端 1 - 25氨基酸残 基 ) 和跨膜结构域 ( N 端 25 - 52 氨基酸 ) 。细胞质 结构域含有被磷酸化的位点 ( 丝氨酸 - 16 和苏氨酸 - 17) , 容易被蛋白酶水解 , 这部分是发挥功能的主 要区域; 跨膜结构域是一个疏水的、 对蛋白酶具有抗 性的区域。受磷蛋白发挥功能时是以 5 个相同受磷 蛋白组成寡聚体的形式来实现的。 Po llesello 等
2+ [ 7] [6 ]
。此外 , 还发现
在慢缩骨骼肌中受磷蛋白过表达会造成骨骼肌的收 。 受磷蛋白具有两个被磷
酸化的位点 , 一个是 cAMP 依赖的磷酸激酶位点丝 /calm odulin 依赖的磷酸激酶位点 苏氨酸 - 17, 而且丝氨酸 - 16 磷酸化是苏氨酸 - 17 发生磷酸化的先决条件 (如果丝氨酸 - 16 磷酸化障 碍则造成苏氨酸 - 17 的磷酸化失效 ) 。受磷蛋白通 过可逆磷酸化调节 SERCA2a 酶活性, 而本身的磷酸 化还受到许多其它因素的调节 , 如激素、 激酶、 其它 蛋白等。受磷蛋白是心肌细胞 B肾 上腺素能激活 的基本靶蛋白, 可以脱去磷酸而消除对 SERCA 2a 的 抑制作用
心力衰竭是人类健康的主要杀手, 仅美国每年 就有 470 万人受到威胁, 并且是心脏病患者死亡的 主要原因之一, 每年花费近 178亿美元的健康资金。 心脏收缩功能降低是心力衰竭的一个主要标志 , 心 力衰竭的分子机制较为复杂, 它涉及到能量的产生、 信号转导等许多方面, 其中之一就是心肌细胞中的 Ca 循环障碍所造成。 心肌细胞内 C a 的循环可以看作是心肌收缩 和舒张的中心调节器。肌质网 将 Ca 释放到细胞 质而引起心肌细胞收缩; 再通过肌质网钙离子 ATP 酶 ( sarcop lasm ic re ticulu m Ca
[8 ]
。而且一系列的实验已经 说明基因治疗可
[14 ]
以抑制心力衰竭
。
用腺病毒转移体系将反义受磷蛋白基因转移到 心脏 , 发现改善了心力衰竭患者的心肌收缩功能 , 因 此通过反义 RNA、 RNA i等抑制受磷蛋白基因表达, 为心力衰竭的治疗提供了一种方法
[ 15 ]
。
用腺病 毒相 关病 毒 ( r AAV ) 运输 体系 将突 变 ( 丝氨酸 - 16 突变, 造成假的 磷酸化 ) 的 PLN 转移 到仓鼠的心肌细胞 , 发现对 SERCA 2a 酶的抑制作用 减弱 , C a 循环增加, 左心室的的进一步损伤受到抑 制, 从而阻止了心力衰竭的进展
善
[ 19 ]
, 这个实验为心力衰竭治疗提供了新的方法。
此外还可通过在体内表达受磷蛋白抗体, 或者开发 治疗性抗体 , 甚至可以开发针对性的抑制剂来抑制 受磷蛋白活性来实现治疗目的。 3 展望 过去三十年对受磷蛋白进行了深入的研究 , 对 其在心力衰竭中的作用有了更为全面的理解 , 因此 受磷蛋白可能成为靶向治疗的理想目标。通过各种 手段干涉受磷蛋白和 SERCA2a 相互作用可以作为 心力衰竭治疗较有希望 的方法
[18 ]
酶也影响着其磷酸化程度。 此外, 受磷蛋白活性还受到其它蛋白质的影响。 SLN ( sarco lip in) 是另外一种 心肌中表达的蛋白质 , 它的过表达可以通过使受磷蛋白在不被磷酸化的情 况下稳定其与 SERCA2a 的相互作用, 或者抑制受磷 蛋白磷酸化而达到抑制 SERCA2a 的作用 1 . 5 受磷蛋白遗传学分析
[20 ]
[ 10 ] B raz J C, G regor y K, Path ak A, et a l . PK C - a lpha regulates card iac contractility and propensi ty toward heart failure [ J ]. N a t M ed, 2004 , 10 ( 3) : 248 - 254 . [ 11 ] A sah i M, O tsu K, N ak ayam a H, et a l . C ardiac - specific overexpression of sarcolip in inh ib its sarco ( endo) p las m ic reticu lu m C a2+ A TPase ( SERCA 2a) activity and i m pairs car d iac function in m ice [ J ]. P roc N a tl Acad S ci U SA, 2004 , 101 ( 25) : 9199 - 9204. [ 12 ] S chm itt JP, K am isago M, A sahi M, e t a l . D ilated car d iomyopathy and heart failu re cau sed by a m utation in phosph olam ban [ J ]. S cience, 2003 , 299( 5611) : 1410 - 1413 . [ 13 ] Po llerW, FechnerH, K urreck J , et al . N ucleic acid - b ased m odulation of card iac gene exp ression for the treat m en t of card iac d iseases . A pproach es and perspectives [ J ]. Z K ard io l , 2004 , 93 ( 3 ) : 171 193. [ 14 ] C rystal RG. Pu m p ing up the heart [ J ]. G ene Therapy, 2003, 10: 2 3 . [ 15 ] delM on te F, H arding SE , D ec GW, e t a l . Targeting phospholam ban by gene tran sfer in hum an heart failu re [ J ]. C ircu la tion, 2002 , 105 ( 8) : 904 - 907 .
用荧光光谱的方法
也研究了受磷蛋白细胞质侧的构象变化 , 结果说明 C a 和 SERCA2a结合从而克服受磷蛋白的构象限 制, 而受磷蛋 白的磷酸化也可 以使抑制作用减 弱。 这些都说明受磷蛋白的细胞质结构域的构象变化对 于 SERCA 2a 的活性调节有重要作用。 此外铰链区也对受磷蛋白功能发挥起着重要作 用。将天冬酰胺 - 27突变为丙氨酸后, 受磷蛋白对 SERCA2a 的抑制作用加强 , C a 回收减少 , 心力衰 竭加剧
[ 16 ] 2+
。甲状腺激素可以增加 SERCA2a 酶的
2+ 2+
表达水平而降低受磷蛋白的表达水平, 这样的蛋白 表达变化增强了肌质网 Ca 运输和心肌细胞 C a 循环, 从而增加了心脏的舒张和收缩速率
[ 9]
。而用同样的方
。受磷
法将突变的受磷蛋白转移到发生心肌梗死后心力衰 竭的大鼠的心脏, 也得到同样的结果, 心脏的状态有 明显好转 , 因此可以作为一个有效的治疗策略
DOI：10.13191/j.chj.2005.05.87.guoxq.032 心 脏 杂 志 ( Chin H eart J) 2005 , 17( 5)
# 487#
受磷蛋白与心力衰竭
郭晓强 , 时兰春
( 解放军白求恩军医学院生化教研室 , 河北 石家庄 050081) 摘要 : 受磷蛋白 ( PLN ) 是一个主要在肌质网中表达的含 有 52 个氨基酸的单 跨膜蛋白 , 通过可 逆磷酸化 调节肌质网 钙离子 ATP 酶 ( SERCA 2a) 的活性 , 在心肌细胞中可以影响钙离子的循环。受磷蛋白的活性变化造成钙离子循环功 能失调而导致心力衰竭 的出现。 关键词 : 受磷蛋白 ; 心力衰竭 ; 钙离子 中图分类号 : R 541. 6 文献标识码 : A 文章编号 : 10097236( 2005) 05048703
[ 13 ] 2+ 2+
态和心肌收缩性的主要调节者。 受磷蛋白的活性受到抑制或消除 , 心力衰竭的 症状会得 到缓解 , 生存质 量得到提 高。如果 SERCA 2a 被受磷蛋白超级抑制或慢性抑制 , 心肌细胞收 缩性将消失, 在小鼠和 人会出现扩张 性心肌病变。 在小鼠 , 受磷蛋白可以阻 碍心脏的健康发 展, 而在 人 , 会出现早 期扩张的心肌 病变 缩功能和肌肉重塑受到损伤 1 . 4 受磷蛋白活性调节 氨酸 - 16 和 Ca
[11 ]
。因此基因疗法抑制受 磷蛋白很可能成 一个针对受磷蛋白细胞质结
为治疗心力衰竭的有效方法。 2 . 2 抑制剂的开发 构域的重组抗体在心肌细胞中模拟了受磷蛋白的磷 酸化作用 , 消除 了受磷蛋 白对 SERCA 2a 的抑 制作 用, 从 而 使 心 力 衰 竭 鼠的 心 肌 细 胞 功 能 得 到 改
2+ 2+ 2+
一个患者的受磷蛋白第 25 位核苷酸发生 C T 错义 突变 , 造成受磷蛋白的第 9 位氨基酸 (细胞质区域 ) 发生了精氨酸 半 胱氨酸突变
[ 12 ]
。精氨酸 - 9 是一
个非常保守的氨基酸 , 虽然受磷蛋白的这种突变较 为少见, 但 是却 是致死 性 的 ( 生 存年 龄仅 25 . 1? 12 . 7 年 )。对突变的受磷蛋白生 化分析表明 , 它阻 断了蛋白激酶 A 介导的野生型受磷蛋白的磷酸化, 从而延迟了心肌细胞中 Ca 的瞬间变化, 而心肌细 胞 C a 失调又造成了人类的心力衰竭。 2 针对受磷蛋白 PLN 的心力衰竭治疗 鉴于受磷蛋白在心力衰竭中的重要性 , 因此许 多针对受磷蛋白的治疗方法成为当前心力衰竭治疗 研究中的热点之一。 2 . 1 基因治疗 受磷蛋白在心力衰竭患者中作用 的相对专一性 , 因此成为遗传治疗的重要目标, 随着 对基因转移在体内、 动物模型和一期临床实验的更 多理解, 特别是来源于腺病毒相关病毒的载体的应 用, 受磷蛋白打靶可能成为心功能失调治疗成功的 范例
