宁毅郑晓旭孙睿.山西医科大学口腔医学系 太原 0000；.马里兰大学医学院附属医院肾内科 巴尔的摩 0；.山西省人民医院口腔颌面外科 太原 000



转换蛋白2及其调节和生理病理作用

宁毅1郑晓旭2孙睿3
1.山西医科大学口腔医学系 太原 030001；
2.马里兰大学医学院附属医院肾内科 巴尔的摩 21201；
3.山西省人民医院口腔颌面外科 太原 030012

［摘要］转换蛋白（TRA）2为前体mRNA剪接蛋白，是一族富含丝氨酸-精氨酸重复剪接因子（SR）家族的相关蛋白，包括TRA2α和TRA2β两个亚族。它们在结构上与SR蛋白有着一定的相似性，在功能上与SR蛋白有着明显的差异，即TRA2蛋白不为组成性剪接所必需，但在选择性前体mRNA剪接中决定剪接位点方面却起着重要的作用。在哺乳动物中，TRA2蛋白家族在生理和病理过程中发挥着诸多关键性作用，且在疾病的发生发展过程中错误地调控剪接过程产生异常的RNA可引起分子病或者导致原来的疾病更加严重。迄今为止，人们还不清楚TRA2蛋白与疾病间的关系，所以对其引起疾病的治疗研究还处在初级阶段。

［关键词］转换蛋白；前体mRNA剪接蛋白；生理病理作用；疾病防治

前体mRNA剪接转换蛋白（transformer，TRA）2是一族富含丝氨酸-精氨酸重复剪接因子（splicing factor containing serine-arginine repeat，SR）家族相关蛋白，它包括TRA2α和TRA2β亚族。TRA2α蛋白始见于果蝇，与TRA蛋白共同调控果蝇的dsx（doublesex）基因前体mRNA的剪接而控制果蝇的性别分化，因而Tra2α基因被认为是果蝇的性别决定相关基因。

1　TRA2蛋白的结构及其特点

TRA2α包括全长型和截短型两种亚型，后者较前者缺少了C末端和N末端的两个RS结构域，而TRA2家族的另一个亚族则是与TRA2α高度同源的TRA2β。TRA2β是一个富含丝氨酸-精氨酸样的蛋白质，始见于大鼠星型角质细胞。大鼠的TRA2β蛋白由位于16号染色体中富含精氨酸-丝氨酸剪接因子（splicing factor arginine-serine-rich，SFRS）10基因编码，而人类的TRA2β蛋白则由位于人类染色体3号位的TRA2β基因编码，TRA2β基因包含10个外显子和9个内含子，基因跨度为21 232个碱基，组成成分分别为28%的A、18%的C、21%的G 和33%的T［1-2］。现在已经确认的TRA2β亚型有TRA2β1～5，是由同一种前体mRNA经过不同方式地剪接形成。在人类的诸多组织内至少出现过TRA2β1～4基因表达。人TRA（homan TRA，hTRA）2-β3和hTRA2-β4常在大脑、肝脏和睾丸等特定组织和发育受控制的组织内表达，而hTRA2-β1和hTRA2-β虽然表达率不同，但是其在各个组织内都能表达［3-4］。除个别亚型外，TRA2蛋白均包含RNA识别区域（RNA recognition motifs，RRM）和RS结构域，它们在结构上与SR蛋白有着一定的相似性，但其在功能上却与SR蛋白有明显的差异，即SR基因参与前体mRNA 组成性剪接，TRA2基因不为组成性剪接所必需，但在选择性剪接中决定剪接位点方面却起着重要的作用［5-6］。

1.1不同物种间RRM结构域及特点

TRA2蛋白的RRM结构域主要行使RNA结合作用，不同物种间TRA2蛋白的RRM保守性相对较高。一个标准的RRM区域包含核糖核蛋白域（ribonucleoprotein domain，RNP）或RNA结合区。RNP又包括两个保守序列RNP1和RNP2。hTRA2β蛋白也与SR家族相关蛋白一样包含有一个RRM区域，它控制着许多前体mRNA的选择性剪接，包括降血钙蛋白-降血钙蛋白相关的基因肽，运动神经元生存（survival motor neuron，SMN）蛋白和Tau蛋白等，但是hTRA2β蛋白的RRM区域具有其自身的特点：首先是可特定地与GAAGAA 和CAA两种类型的RNA序列结合，如果发生异常排斥，例如来自SMN 1蛋白的7号外显子识别异常就会出现脊柱肌肉萎缩；其次，hTRA2β的RNP2 的2号位甘氨酸残基取代了一个芳香族氨基酸，在RNP2的4号位存在着苯丙氨酸残基。这说明，hTRA2β的RNP2是特有的一种序列，而RNP1则全是芳香族氨基酸［7］；RRM并非TRA2蛋白的特征性结构域，多数RNA结合蛋白均具有此结构域。

1.2RS结构域的特点及功能

RS结构域广泛参与蛋白质间的相互结合，其自身可以直接地结合外显子剪接增强因子（exonic splicing enhancer，ESE），调控下游基因选择性剪接的进程。从氨基酸序列水平看，即便昆虫纲内成员间RS1与RS2结构域保守度极低，其表现在结构域长度、内部RS/SR双肽数目比例，RS/SR分布上仍有较大差异。在RS区内，除SR和RS还有大量重复二肽。这些重复二肽也可以参与蛋白质间相互作用，包括与性别决定蛋白TRA的结合；其次体外研究也证实，重复二肽结构也是具有绑定基因的特定序列，调节其可选择性剪接［8］。

1.3TRA2蛋白的特征性结构域

Linker结构域是TRA2蛋白的特征性结构域，显示了极高的氨基酸序列保守性。基因序列缺失、突变分析显示，Linker结构域的完整性对于TRA2蛋白至关重要，一旦Linker结构域蛋白序列改变，可影响个体性别分化与精子的生发。这说明Linker结构域对于维持TRA2蛋白的功能至关重要，可影响体细胞的性别分化与生殖细胞的功能。hTRA2蛋白也保留了Linker结构域，且与昆虫TRA2蛋白Linker结构域都有高度的保守性。

2　影响TRA2蛋白调节的因素

2.1正性调节

在组织水平，不论在组织内还是组织间，选择性剪接蛋白如TRA2β蛋白的质量浓度会直接决定组织特异性剪接的方式。例如在大鼠睾丸中，TRA2β蛋白在精原细胞中表达较低，在精母细胞中则表达较高，在精子细胞中表达再一次下调。在细胞水平，选择性剪接蛋白存在于细胞核内，选择性剪接蛋白位点的选择取决于蛋白质量，如果选择性剪接蛋白质量高，蛋白质会由细胞核移向细胞质；如果蛋白质质量低，则会从新招募。例如在大脑短暂性低血后，由类胡萝卜素引起的细胞内钙离子浓度的增加，可以导致剪接调控蛋白TRA2β1转位进而改变剪接位点的选择。需要强调的是，这点对于细胞核的完整性没有影响。在基因水平，hTRA2β1基因会通过控制自身外显子2的选择性剪接来调控蛋白质表达［9-10］。

2.2负性调节

选择性剪接过程不是直接作用于选择性剪接蛋白，而是改变了选择性剪接蛋白抑制剂的质量浓度。大多数外显子是在激活剂和抑制剂双重作用下保持平衡的，一些特定组织特异性的外显子在某些组织内对选择性剪接蛋白有较强的抑制作用；在另外一些组织内当抑制剂质量浓度较弱时，选择性剪接蛋白可能作为一种组织特异性外显子的激活剂［4］。

3　TRA2β蛋白的生理病理作用

TRA2β蛋白缺乏会导致小鼠胚胎发育的异常；TRA2β蛋白亦为神经前体细胞存活所必要，TRA2β蛋白缺乏会导致神经前体细胞程序性死亡和骨密质破坏［11］。TRA2β蛋白在肿瘤的发生发展过程中发挥着重要的作用，TRA2β蛋白在血管平滑肌细胞的细胞增殖中起调控作用，尤其是在低氧或复氧引导细胞的压力下［12］。在原发性肾病综合征、脑部损伤和舌下神经损伤中，TRA2β蛋白表达上调且有可能参与再生修复的过程［13］。

3.1TRA2β蛋白过表达在疾病中的作用

TRA2β蛋白过表达在疾病的发生发展中同样发挥着重要的作用：SMN2基因外显子7的剪接在健康小鼠Tra2β基因表达无异常；当在转染细胞中Tra2β基因过表达，则SMN2变得活跃；所以调节SMN2基因致TRA2β过表达，是治疗脊髓性肌萎缩的潜在方法［4］。

3.2TRA2β蛋白与癌症的关系

在乳腺癌中，TRA2β蛋白参与CD44的选择性切割，在侵袭性乳腺癌中的表达高于与之对应的健康乳腺组织［14］。在结肠癌中，TRA2β蛋白发挥着促进肿瘤细胞增殖及抑制肿瘤细胞程序性死亡的作用［15］。在非小细胞肺癌、宫颈癌和卵巢癌中，TRA2β蛋白表达均上调。TRA2β蛋白依靠下游三种外显子使其在癌症中表达上调：第一个外显子是从小鼠睾丸中得到的，可称为核自身抗原精子蛋白（nuclear autoantigenic sperm protein，NASP）-T，它可以有效地改变染色体的数目并参与DNA的修复过程；第二个外显子是CD44前体mRNA，CD44基因编码一种非常重要的细胞表面的跨膜蛋白，CD44蛋白可以用作透明质酸或者其他分子的接收器，参与控制癌症细胞的移动和转移；第三个外显子是同源结构域相互作用蛋白激酶（homeodomain interacting protein kinase，HIPK）3，其基因在转录调节中编码丝氨酸-苏氨酸激酶，参与癌症细胞的增值［16］。

3.3TRA2β蛋白的临床应用

TRA2β蛋白可影响微管相关蛋白tau转录物中外显子10号位的剪接，而洋地黄毒苷类药物可以直接作用于剪接因素TRA2β蛋白，使总的TRA2β蛋白表达平均减少36%，TRA2β蛋白的过度磷酸化形式减少得更多，因此，TRA2β蛋白可以直接用于与17号染色体相关联的帕金森伴随额叶痴呆和其他非遗传性的痴呆综合征的治疗；洋地黄毒苷有能力地激活特定的信号级联反应，在临床上可以用于血管紧张和肿瘤发生的控制以及充血性心力衰竭的治疗［17-18］。

4　TRA2α蛋白的生理病理作用

在人类的生长发育过程中，TRA2α基因的选择性剪辑调节功能会随着不同的组织及其发育阶段而变化，相对于肌肉、心脏、肝、肺和肾组织，在哺乳动物的大脑中TRA2α蛋白处于一种高表达状态，这暗示TRA2α蛋白对神经功能有一定的潜在作用，尤其在脑神经发育阶段起调节作用，且在新生儿期TRA2α蛋白表达达到顶峰［19］。P19胚胎瘤细胞是一种多潜能细胞，它在不同条件的诱导下可分化成多种细胞类型，如神经元、神经胶质细胞、成纤维细胞、肌肉细胞和上皮细胞等。在视黄酸诱导加细胞聚集的双重条件下，P19可分化成神经元、神经胶质细胞和成纤维细胞，TRA2α只对P19向神经元分化的影响较强。

经紫外线交联和凝胶迁移转变分析研究证明，TRA2α蛋白不仅可作为一种SR家族相关蛋白，特异性地与ESE4相结合，调节促性腺激素释放激素的剪接过程，而且可以以质量浓度依赖的方式激活对促性腺激素释放激素初级转录物中内含子的剪除过程［20-21］。就TRA2α与TRA2β蛋白相互作用而言，体内TRA2α蛋白质量通常很低，但在小干扰RNA介导的TRA2β蛋白损耗后，TRA2α蛋白的表达明显增加，说明在机体内，TRA2β蛋白会有效地抑制TRA2α蛋白的表达。

目前为止，人们还不清楚TRA2蛋白与疾病的关系，所以对其疾病的治疗研究还处在初级阶段，有待进一步的研究来阐明。

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（本文采编王晴）

Role of transformer 2 regulation and its physiological and pathological significance

N
ing Yi1，Zheng Xiaoxu2，Sun Rui3.（1.College of Stomatology，Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China；2.Dept.of Nephrology，Affiliated Hospital of Medical College，University of Maryland，Baltimore 21201，America；3.Dept.of Oral and Maxillofacial Surgery，Shanxi Provincial People’s Hospital，Taiyuan 030012，China）

This study was supported by the Natural Science Foundation of Shanxi Province（2011011037）.

［Abstract］The transformer（TRA）2 protein belongs to the serine/arginine-rich（SR） protein family.The protein possesses two homologs，namely，TRA2α and TRA2β.These homologs exhibit structures similar to those of the SR proteins but significantly differ in function.TRA2 is not necessarily implicated in composition splicing but plays an important role in selecting the splicing sites of precursor mRNA.Further studies found that in mammals，the TRA2 family protein plays a key role in many physiological and pathological，as well as disease occurrence and development，processes.Moreover，the abnormal splicing process of RNA molecules can cause disease or aggravate existing pathological problems.However，the relationship between TRA2 proteins and diseases remains to be completely understood.Additional energy and effort are required to achieve success in investigating disease causes and in developing treatments.

［Key words］transformer；precursor mRNA splicing protein；physiological and pathological effect；disease control

［收稿日期］2015-06-06；［修回日期］2016-02-02

［基金项目］山西省自然科学基金（2011011037）

［作者简介］宁毅，硕士，Email：ningyi19870608@163.com

［通信作者］孙睿，副教授，博士，Email：ruidoctor@163.com

［中图分类号］Q 51

［文献标志码］A［doi］ 10.7518/gjkq.2016.03.023