5_核苷酸酶的研究进展

第24卷第2期2004年4月

国外医学・生理、病理科学与临床分册

F oreign M edical Sciences ・Section of Pathophysiology and Clinical M edicine

　　　　　　　　

V ol. 24　N o. 2

Apr. 　2004

5’2核苷酸酶的研究进展

李晓波　综述　　殷莲华　周　平　审校

(复旦大学上海医学院生理学与病理生理学系, 上海20032)

摘要:胞外25’2核苷酸酶(C D73) 是通过糖基2磷脂酰肌醇() , 其分布广, 功能多, 不仅参与嘌呤核苷酸的补救合成途径, , , 参与跨膜信号转导及细胞黏附。近年来,C D73、, C D73、腺苷、腺苷受体、效应物。

关键词:C ; 　细胞因子; 　免疫应答

:A 　　　　文章编号:100121773(2004) 0220122203

　　5’2核苷酸酶不仅具有水解酶的活性, 而且具有重要的非水解酶活性, 如在细胞生长发育、运动、纤维蛋白合成、神经传递、提高表皮或内皮屏障功能及淋巴细胞的黏附、再循环、免疫应答等方面均发挥重要的作用[1,2]。5’2核苷酸酶在缺血性心脏病、缺血性肾脏病、白血病、肿瘤等疾病的发生发展过程中的作用越来越受到人们的重视。

1　5’2核苷酸酶的分类

5’2核苷酸酶广泛分布于细菌、植物细胞和脊椎动

2　CD 73的分布、结构与基因

C D73是一种糖蛋白, 通过糖基2磷脂酰肌醇(G PI )

锚定于细胞膜外表面。C D73广泛表达于人体组织细胞表面, 包括肝细胞、成纤维细胞、内皮细胞、淋巴细胞和神经胶质细胞、近端肾小管上皮细胞等[7]。人

C D73前体由574个氨基酸残基组成, 分子量为70kD 。

其N 末端信号肽序列(1～26位氨基酸残基) 及C 末端第550～574位氨基酸残基被剪切后, 第27～549位氨基酸残基序列即为成熟C D73[8]。

编码人C D73的基因位于人染色体6q14221。C D73进化相当保守, 人C D73的cDNA 序列与鼠有86%的同源性, 表明C D73在生命活动中起重要作用。C D73起始密码子的上游序列中G +C 的比例较高, 其中有许多转录因子的结合位点, 包括5个S p 21结合位点, 一个cAMP 反应元件, 一个CC AAT 盒, 两个Ap 22结合位点, 但没有发现T AT AA 盒。核酶保护实验显示C D73基因含有多个转录起始点(tsp ) , 主要的一个tsp 位于2

63bp 处。以luc 为报告基因的瞬时转染分析显示在NT +(核苷酸酶) 和NT 2细胞均有一长155bp 的NT 基因

物组织。到目前为止, 在哺乳动物中已发现多种5’2核苷酸酶, 依据其细胞定位、作用底物和生化特征, 可分为以下六种形式:①胞外25’2核苷酸酶(ecto 25’nu 2

cleotidase , e 2N ) 即膜结合性5’2核苷酸酶, 是通过糖基2

磷脂酰肌醇(G PI ) 锚定于质膜的一种糖蛋白。随着人淋巴细胞表面胞外25’2核苷酸酶的单克隆抗体的发展, 胞外25’2核苷酸酶被命名为C D73[3]。②胞浆25’2核苷酸酶I 型(cytoplasm ic 25’2nucleotidase 2I ,e 2N 2I ) , 与胞浆中AMP 亲合力高。多见于骨骼肌、心肌, 参与肌肉收缩, 也见于脑。③胞浆25’2核苷酸酶Ⅱ型(cyto 2

) , 与胞浆中IMP 、plasm ic 25’2nucleotidase 2Ⅱ,e 2N 2ⅡG MP (3’) 脱氧核亲合力高, 广泛分布于机体内。④胞浆25’

(3’) 脱氧核糖核苷酸糖核苷酸酶(dNT 21) ⑤线粒体25’

组DNA 片段发挥启动子的功能[8,9]。

3　CD 73的功能与调控

3. 1　C D73与腺苷代谢　　C D73具有5’2核苷酸水解

酶(dNT 22) [4]⑥PN 2I , 一种新近发现的嘧啶核苷酸酶, 仅存在于红细胞中, 该酶的缺乏与溶血性贫血有关[5]。目前, 研究最广泛、最深入的是胞外25’2核苷酸酶(C D73) 。

酶的活性, 可使细胞外间质中的AMP 5’端脱磷酸而生成腺苷。腺苷是组织缺血缺氧中关键的介质。正常氧浓度条件下, 腺苷主要是由S 2腺苷同型半胱氨酸

(S AH ) 在S AH 水解酶的水解产生; 而在缺氧条件下, 胞

收稿日期:2003209202　　　　修回日期:2003212202

作者简介:李晓波(19802) , 女, 山西孝义市人, 复旦大学上海医学院生理与病理生理学系在读硕士, 主要从事心血管疾病发病机制方

面的研究。

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　第2期李晓波, 等:5’2核苷酸酶的研究进展　　　　　　　　　　　　　　　　　第24卷　

外25’2核苷酸酶(C D73) 使胞浆内cAMP 水平提高,

cAMP 通过cAMP 反应元件结合蛋白(CRE B ) 与C D73

性上调A 2B 型腺苷受体[15]。

有研究证实, 外源性5’2AMP 或腺苷能通过提高细胞内cAMP 水平而转录性调控C D73的表达。炎症反应中, 多种细胞以ATP ,ADP ,5’2AMP 和腺苷的形式释放腺嘌呤核苷酸, 尤其是多形核白细胞活化后释放大量的5’2AMP 。细胞外的5’2AMP 被C D73水解为腺苷, NE 的释放, 有C 的降解, 从而抑制NE 的释[19]。而又有研究表明, 缺血心肌局部儿茶酚胺的水平提高, NE 活化αC ) , 12肾上腺素能受体及蛋白激酶C (PK

PK C 转而磷酸化C D73使之活化, 因而提高间质中腺

基因的启动子区域中的cAMP 反应元件(CRE ) 作用, 使

C D73表达增加。表明腺苷作为C D73的酶解产物可反

馈性调节C D73的转录与表达, 研究还发现腺苷可能与C D73的基础转录有关[16]。

α　　3. 2　C D73与HIF 21对体外嗜铬细胞瘤细胞的研究表明, 缺氧可直接转录性提高C D73的表达。在缺氧引起的C D73表达升高过程中, 缺氧诱导因子(HIF ) 起重要的转录调控作用。HIF , 而在低氧β形成α, 与HIF 21时,HIF 21

异二聚体[17]。此二聚体作用于C D73基因的低氧反应元件(HRE ) , 调控C D73的表达。研究发现,C D73基因启动子中有一与HIF 21相结合的DNA 一致性序列,

5’2CCG TG 23’, 位于2367bp 到2371bp 处, 即HRE 。HIF 二

苷的浓度; 另一方面,NO 通过环磷酸鸟苷(cG MP ) 介导的C D73的活化而导致腺苷生成增加。C D73和NE 的相互作用在缺血性心肌疾患的发生发展中起着重要作用[10]。

α　　T NF 2α可以通过降低细胞表3.4　C D73与T NF 2面C D73的表达与活性来降低人内皮细胞生成腺苷的

α与人脐静脉内皮细胞共同孵育24h 能力。将T NF 2

后,C D73的活性丧失54%, 而其它腺苷代谢酶未受影α的细胞用抗人C D73抗体免疫荧光响。暴露于T NF 2

α诱导C D73下调可染色后, 阳性细胞数目减少。T NF 2

以被磷脂酶C (P LC ) 的抑制剂新霉素抑制, 而不能被丝裂原活化蛋白激酶(M APK ) 样通路(MEK 和P38) 的抑

α通过活化内源性P LC 水解糖制剂抑制。因此,T NF 2

基2磷脂酰肌醇(G PI ) 而导致质膜表面C D73脱落, 进而

α促进炎症反应的一个重降低腺苷生成。这也是T NF 2

要机制。有研究显示I L 21与大鼠肾小球系膜细胞共培养引起C D73活性提高。有研究发现, 胰岛素也可通过活化内源性P LC , 水解G PI 锚定的C D73来降低胞膜表面C D73的表达与活性[20]。

3. 5　C D73与脂质代谢　　抑制细胞对其表面C D73

聚体与之相结合, 通过蛋白质2DNA 相互作用上调

C D73的转录,C D73表达增高[18]。

3. 3　C D73和NE 　　蛋白激酶C (PK C ) 对C D73的转

α录后修饰作用也可增强C D73的活性。佛波醇酯、12肾上腺素能受体、NO 或缺血均可通过PK C 来刺激

C D73活性提高, 但其中的具体机制尚不明确[18]。

临床上心功能不全、心率失常及心肌缺血引起的心脏疾患的一个不可忽视的致病因素是高肾上腺素能活性及去甲肾上腺素(NE ) 的过度释放。C D73的活性是组织缺血缺氧条件下局部腺苷浓度的重要决定因素[10]。缺血的组织细胞以ATP ,ADP ,AMP 的形式释放腺苷酸, 细胞外的AMP 浓度升高, 细胞表面C D73表达增加, 活性提高。腺苷生成后, 以旁分泌或自分泌的方式作用于多种细胞, 或者被摄入细胞(通过双嘧达　敏感的载体) , 从而参与嘌呤的补救合成途径; 或者作用于靶细胞膜上的腺苷受体, 引起一系列的生物学效应, 如扩张血管、提高内皮屏障功能、刺激血管新生、抑制血小板聚集、减少自由基产生[10,11]。而且, 腺苷可抑制E 2选择素和其他黏附分子的表达, 通过干扰中性粒细胞黏附于内皮细胞来抑制中性粒细胞的功能

[12]

的内吞作用也能增强细胞表面C D73的活性。有研究证实, 降低Pho 2G TPase 的异戊二烯化或提高细胞膜中饱和脂肪酸的含量可以抑制内吞作用, 而胆固醇和甲羟戊酸会降低细胞表面C D73的活性。缺氧可以通过提高细胞膜中软脂酸的含量来刺激细胞表面C D73的活性[18]。

3. 6　C D73与免疫应答　　免疫应答中的C D73不仅

。腺苷受体属于G 蛋白偶联受体, 到目前为止,

已发现有A 1,A 2A ,A 2B ,A 3四种类型, A 1和A 3型受体与

G i/o 相偶联, 抑制腺苷酸环化酶, 起抑制效应,A1型受

体与腺苷高亲和力结合, 而A 3型受体与腺苷亲和力较低; A 2A 和A 2B 型受体与G s 相偶联, 使细胞内cAMP 水平增高, 起到激活效应[13,14]。研究发现, 缺氧可选择

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具有水解酶活性, 参与嘌呤核苷酸的补救合成途径, 生成腺苷与腺苷受体相互作用, 参与免疫系统的分化、发育、成熟等过程, 而且还具有非水解酶活性的功

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B 淋巴细胞和T 淋巴细胞[7]。②在淋巴细胞与内皮细

胞的黏附过程中发挥重要作用。单克隆抗体4G 4识别表达于人血管内皮细胞和某些淋巴细胞表面的分子量约70kD 的分子。此分子被称为淋巴细胞2血管黏附蛋白2(L 2VAP 22) , 介导淋巴细胞与内皮细胞的黏附。研究表明,L 2VAP 22和C D73是同一种糖蛋白[2,7]又有研究表明, 淋巴细胞表面的C 相关抗原21(LFA 21C D73调控LFA 2

1, 而是使LFA 21分

子聚集成簇[7]。③作为T 淋巴细胞活化过程中的协同刺激分子。C D73通过放大C D3/T 细胞受体(TCR ) 复合体传递的活化信号, 刺激T 淋巴细胞增殖, 表达白介素22(I L 22) 受体, 促进I L 22的分泌[21]。

3. 7　C D73的组织特异性功能　　尽管不同人体组织

细胞表达的C D73有共同的cDNA 序列, 但不同细胞类型的C D73的功能、特性有所不同。在生理温度37OC 下, 将淋巴细胞和抗C D73单克隆抗体4G 4共同孵育可导致C D73脱落, 而内皮细胞也作同样处理, 其表面

C D73不脱落。而且, 激活淋巴细胞表面的C D73可引

起细胞内蛋白质底物酪氨酸磷酸化和脱磷酸化, 然而, 内皮细胞C D73却没有此功能

[2]

。

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