华优 宋秀祖

黑素小体特异性蛋白Pmel17的研究进展

华优 宋秀祖

Pmel17是黑素小体特异性蛋白，在早期黑素小体中形成纤维性基质，以利于黑素沉积。在Pmel17合成代谢过程中，适配器蛋白与Rab7参与调控其从高尔基体到黑素小体的投递，去整合素金属蛋白酶与pH值参与调控其在黑素小体内形成纤维基质。Pmel17与黑素小体的结构形成，分级组装，转运功能等密切相关，其表达受小眼相关转录因子、眼白化病1型因子、α黑素细胞刺激素等因素的调节。Pmel17参与了白癜风发病，为白癜风的免疫机制研究提供新的方向，Pmel17还可作为黑素瘤的治疗靶点。

黑素细胞；白癜风；黑色素瘤；gp100黑色素瘤抗原；黑素小体；Pmel17

Fund programs:National Natural Science Foundation of China（81000697）;Hangzhou Key Program for Medical Special Departments and Diseases（20130733Q24）

黑素小体特异性蛋白Pmel17是前黑素体蛋白，由PMEL基因编码，也被称为PMEL、SILVER、ME20、GP100等。研究发现，老鼠体内SILVER基因突变可导致色素表达下降［1］。之后关于Pmel17与黑素的研究日益增多。

1 Pmel17的合成和代谢调控

Pmel17主要表达于皮肤和眼睛的色素细胞，是Ⅰ型跨膜糖蛋白。Pmel17是Ⅱ期黑素小体纤维基质的一部分，相对分子质量为100 000，其前体形式为90 000，通过糖化过程从前体转化为成熟模式。在Pmel17的成熟过程中，先以前体P1形式嵌入在内质网膜中，之后运输到高尔基体中，通过低聚糖转化为成熟的P2形式，继之投递到黑素小体中，在黑素小体中形成纤维性基质，以利于黑素的沉积［2］。在Pmel17合成代谢过程中，适配器蛋白（adaptor protein，AP）与Rab7参与调控高尔基体到黑素小体的投递；去整合素金属蛋白酶（ADAM）与pH值参与调控黑素小体内的纤维基质形成。

1.1 AP：主要参与细胞内物质运输，在跨膜高尔基体蛋白的分选投递过程中发挥作用。在Pmel17从高尔基体投递到黑素小体的过程中，AP的糖基化是决定其投递路径的重要因素。AP的分选投递作用与其亚型有关，其中AP1和AP2在早期黑素小体的蛋白分选投递中发挥作用，而AP3和AP4则未在此投递过程中发挥作用［3］。

1.2 Rab7：属于小G蛋白Rab家族，是细胞内囊泡运输的关键调节因子。Kawakami等［4］用黑素瘤细胞研究Rab7与Pmel17成熟之间的关系，发现用siRNA抑制Rab7表达，可以显著抑制Pmel17的成熟，证实Rab7参与调控Pmel17的成熟过程。Hida等［5］进一步发现，Rab7参与了Pmel17、酪氨酸酶、酪氨酸酶相关蛋白1等从高尔基体投递到黑素小体的过程。

1.3 ADAM：是一类跨膜或分泌型蛋白，可以介导细胞外域脱落，调节细胞的黏附和迁移，其中ADAM10和ADAM17参与了黑素生成的调节。在黑素小体中，Pmel17通过ADAM的作用切割释放可溶性片段，进一步加工成更小的纤维源性片段（35 000～45 000，重复结构域，可与单克隆抗体HMB45反应）。Pmel17的重复结构域富含谷氨酸残基，推测与黑素小体纤维基质的合成有关［6］。在正常人黑素细胞中，ADAM抑制剂可以阻断Pmel17的处理过程而减少纤维基质的合成，从而导致黑素生成下降［7］。

1.4 黑素小体pH值影响Pmel17合成纤维基质：Pmel17的重复结构域含有谷氨酸残基，可以合成淀粉样蛋白形成纤维，并稳定纤维基质的结构。黑素小体内pH值在纤维基质的合成过程中发挥调控作用，在pH值为4.5～5.5时纤维基质可以稳定合成，而在pH值＞6的情况下纤维基质则会完全溶解破坏，从而影响黑素生成［8］。

2 Pmel17与黑素小体

2.1 Pmel17参与黑素小体形态学形成：黑素小体是一种存在于色素细胞中的细胞器，与溶酶体相关。其中Ⅰ、Ⅱ期属于早期黑素小体，Ⅲ、Ⅳ期属于晚期黑素小体，早期黑素小体缺乏色素，晚期黑素小体富含色素。Pmel17存在于早期黑素小体中，而与Pmel17具有同源性的GPNMB则存在于晚期黑素小体中［9］。Pmel17是黑素小体的关键结构成分，其合成的淀粉样纤维可作为黑素沉积的支架，促进黑素在黑素小体中形成。黑素小体的分期组装与Pmel17的N末端有关，其顺式N末端可诱导生成黑素小体纤维基质；反式N末端能稳定重复结构域并促进其成熟，进一步促进纤维生成［10］。有研究证实，Pmel17作为黑素小体的结构性蛋白可以调节黑素小体的形态，但对黑素的合成速率并无显著影响［11］。

2.2 Pmel17是黑素小体上的功能性淀粉样糖蛋白：黑素细胞具有产生黑素的独特能力，主要是由于黑素小体上表达一系列特定糖蛋白。Pmel17即是参与黑素储存和生成的功能性淀粉样糖蛋白［6］。通常淀粉样糖蛋白过度沉积会对人体产生病理性效应，如阿尔兹海默病等［12］。但功能性淀粉样糖蛋白可以防止潜在有毒产物沉积，其作用主要是促进黑素沉积，保护黑素细胞免受外界不利因素影响［13⁃14］。Pmel17不产生病理性作用，可能与β淀粉样前体蛋白裂解酶2（BACE2）有关。Rochin等［15］研究认为，黑素细胞中的BACE2能裂解Pmel17，促进其合成黑素小体淀粉样纤维基质，还可调节黑素小体的前体裂解，有助于消除淀粉样纤维及其中间体的潜在毒性。

2.3 Pmel17与黑素小体转运：黑素小体在黑素细胞合成后通过树突转运到角质形成细胞中。既往在黑素小体转运的分子机制研究中，一直缺乏有效的黑素小体免疫学标记。2008年，Singh等［16］提出，在黑素细胞和角质形成细胞共培养中，Silv/GP100/Pmel17的Silver位点可作为新的指标来追踪黑素小体的转运，证实了Pmel17可以作为研究黑素小体转运的免疫学标记。2012年，Verdy等［17］在以上研究基础上发现，在黑素小体转运过程中，Pmel17可以随之转运到共培养的角质形成细胞中，在角质形成细胞中可发现Pmel17标记的黑素小体，因此，通过检测Pmel17的表达可以观察黑素小体的转运情况。

3 Pmel17表达的调节因素

3.1 小眼相关转录因子（MITF）：是调节黑素合成的关键转录因子，可以调节黑素合成途径中几个关键酶如酪氨酸酶，酪氨酸酶相关蛋白1等转录表达，Pmel17的转录表达也是由MITF调节［16］。在MITF突变胚胎的视网膜色素上皮中无法检测到Pmel17的表达，进一步证实，MITF可以转录调控Pmel17在视网膜色素上皮中的表达［18］。

3.2 眼白化病1型因子（OA1）：是7次跨膜蛋白，只表达在黑素细胞中［19］。OA1能激活MITF，从而调节Pmel17的表达。 Falletta等［20］利用雌性129/Sv老鼠建立 OA1+/+、OA1+/⁃和 OA1⁃/⁃细胞模型，研究发现，OA1缺失的黑素细胞中，MITF和Pmel17表达显著减少，推测OA1的功能缺失可以下调MITF的表达，继而导致Pmel17的表达下降。Burgoyne等［21］研究证实，OA1还可以调节黑素小体的数量多少，但对黑素小体的体积大小无调节作用。

3.3 α黑素细胞刺激素（α⁃MSH）：α⁃MSH可以通过上调PMEL基因的表达，从而提高Pmel17的蛋白表达水平［22］。抑制黑素合成的细胞因子如肿瘤坏死因子α和转化生长因子β1，均可以抑制PMEL转录合成mRNA，但仅有肿瘤坏死因子α能够下调Pmel17的蛋白表达。在α⁃MSH存在的情况下，肿瘤坏死因子α则无法下调Pmel17的蛋白表达，表明α⁃MSH在调节Pmel17的蛋白表达中发挥主导作用［23］。

4 Pmel17与皮肤病

4.1 Pmel17与白癜风：Kemp等［24］通过放射免疫技术，最早证实白癜风患者血清中存在Pmel17抗体，推测其可能与白癜风发病有关，通过Pmel17抗体与黑素细胞特异性抗原反应，在白癜风的免疫学发病机制中发挥作用。Mandelcorn⁃Monson等［25］进一步研究发现，Pmel17与白癜风的病情活动相关，在17例人白细胞抗原A2阳性的白癜风患者中，有15例检测到了抗原特异性T细胞与Pmel17抗原肽发生反应。Tang等［26］利用全基因组关联分析证实，12q13.2是中国汉族人白癜风易感位点之一，其紧接于PMEL启动子的上游区域，且与其他自身免疫病，如Ⅰ型糖尿病和SLE相关联，为研究白癜风的自身免疫学发病机制及与其他自身免疫病的联系提供了依据。既往研究已经证实，白癜风是CD8+T细胞介导的自身免疫性皮肤病，但黑素细胞抗原特异性T细胞的具体作用机制尚不清楚。Byrne等［27］利用PMEL转基因幼稚T细胞，证实黑素细胞的自身免疫性破坏可以诱导幼稚T细胞增殖，上调CD44、P选择素配体和颗粒酶B的表达，但并未诱导干扰素γ的产生，且成年小鼠切除胸腺也未诱导出色素脱失的发生，但在白癜风病程中若耗尽CD4+T细胞，则可以诱导PMEL转基因幼稚T细胞产生干扰素γ。

4.2 Pmel17与黑素瘤：抗体药物耦联剂在黑素瘤的治疗中越来越受到人们的关注。黑素小体特异性蛋白Pmel17是黑素瘤靶向治疗中的靶点，通过抗体药物耦联剂识别Pmel17，促使靶向分子将药物运往至肿瘤细胞内，从而可以有效地杀死黑素瘤细胞，发挥治疗作用。研究证实，高表达的Pmel17可能在黑素瘤的靶向治疗中发挥作用［27⁃28］。另外，在黑素瘤的化疗过程中发现，顺铂的临床疗效与Pmel17的表达水平有关，Pmel17可抵抗顺铂的作用，使其疗效减弱［29］。

5 结语

黑素小体特异性蛋白Pmel17是参与黑素小体结构形成的重要跨膜糖蛋白，可以调节黑素小体的结构形态，具有促进黑素小体生成和转运的功能，可作为黑素瘤靶向药物治疗的靶点。Pmel17与皮肤病相关研究目前并不多，通过对Pmel17的不断深入研究，有助于更好的了解黑素小体的结构和功能，探讨白癜风的发病机制。

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Melanosomal specific protein Pmel17

Hua You,Song Xiuzu.Department of Dermatology,Third People′s Hospital of Hangzhou,Hangzhou Clinical College Affiliated to Anhui Medical University,Hangzhou 310009,China

Song Xiuzu,Email:songxiuzu@sina.com

Pmel17,a melanosomal specific protein,forms fibrous matrices in premelanosomes for the sake of melanin deposition.In the process of Pmel17 synthesis and metabolism,adaptor proteins and Rab7 participate in regulating delivery of Pmel17 from the Golgi apparatus to melanosomes,and the a disintegrin and metalloproteinase（ADAM）family and pH value in regulating formation of fibrous matrices in melanosomes.Pmel17 is closely associated with structure formation,hierarchical assembly and transport of melanosomes,and its expression is regulated by the microphthalmia⁃associated transcription factor（MITF）,ocular albinism type 1 factor（OA1）, α ⁃melanocyte⁃stimulating hormone（α⁃MSH）,etc.Pmel17 is involved in the occurrence of vitiligo,and has provided new directions for studying into the immunological mechanisms of vitiligo.In addition,Pmel17 can serve as a target for the treatment of melanoma.

Melanocytes;Vitiligo;Melanoma;gp100 Melanoma antigen;Melanosome;Pmel17

国家自然科学基金（81000697）；杭州市医学重点专科专病项目（20130733Q24）

10.3760/cma.j.issn.1673⁃4173.2016.06.016

310009杭州，安徽医科大学附属杭州临床学院 杭州市第三人民医院皮肤科

宋秀祖，Email：songxiuzu@sina.com

本文主要缩写：AP：适配器蛋白，ADAM：去整合素金属蛋白酶，BACE2：β淀粉样前体蛋白裂解酶2，MITF：小眼相关转录因子，OA1：眼白化病1型因子，α⁃MSH：α⁃黑素细胞刺激素

2015⁃12⁃21）