蒋朋飞 张德礼 (西北农林科技大学动物医学院兽医免疫学研究所农业部动物生物技术重点开放实验室病毒免疫与生物信息研究室、生物信息学研究中心分子病毒免疫与肿瘤系统生物学研究组，杨凌712100)

细胞凋亡(Apoptosis)也称为“程序性细胞死亡”或“细胞自杀”，是由基因介导的一系列变化，是存在于所有哺乳动物细胞中的保守途径。细胞凋亡是调节生物体正常发育和生命活动的一种不可缺少的机制，该调节一旦失败，可能导致机体疾病、畸形甚至死亡。对免疫系统而言，细胞凋亡不仅是免疫系统发育过程中必不可少的一个环节，而且是免疫系统行使功能的一种方式。细胞凋亡的发生和调控涉及到多个基因家族，其中BCL-2基因家族就是一个与凋亡密切相关的基因家族，该家族成员对细胞凋亡与否起关键作用。BCL-G也称作BCL-2-like14，是近来在人类、小鼠、猪、牛等物种中发现的BCL-2家族的促凋亡成员之一，研究证明该基因为促细胞凋亡因子，其存在三种可变剪接体，蛋白产物能够与 BCL-XL、p53、PARbZIP、TEF、JAB1、MELK、MNSFβ、ERK等蛋白相互作用，与癌症、化疗引起的细胞凋亡、系统性红斑狼疮以及先天性心脏病等密切相关。因此，该基因具体作用机制的研究对于癌症、系统性红斑狼疮和先天性心脏病等疾病的治疗具有重要的指导意义。

1 BCL-G基因的基本特点

BCL-G是2001年Guo等人发现的人类BCL-2家族的新成员，定位于人类染色体12p12。最初研究表明，BCL-G基因转录产物能发生可变性剪接，编码两种蛋白质，分子量较大的为BCL-GL，较小的为BCL-Gs，分别含有327和252个氨基酸。两种蛋白的前226个氨基酸是相同的，之后的氨基酸序列发生分歧。BCL-GL包含BCL-2家族的BH2和BH3两种结构域，BCL-GS仅包含BH3一种结构域。在组织特异性方面，BCL-GL主要表达于睾丸组织，但在包括前列腺、胰腺、骨髓以及脾脏等人体组织中也有表达，而BCL-Gs仅表达于成年人的睾丸组织［1］。后来的研究发现，BCL-G还存在另外一种可变剪接体BCL-GM，编码的蛋白质含有276个氨基酸，也缺少BH2结构域。而且，BCL-GM也只表达于睾丸组织［2］。研究发现，在刀豆素A刺激的D.10G4.1细胞中BCL-G能被单克隆非特异性抑制因子β蛋白(MNSFβ)共价结合并修饰［3］。后来又发现，在未刺激的Raw264.7细胞系中，MNSFβ也能够与BCL-G共价结合形成复合体，BCL-G在其中起到稳定MNSFβ的作用，该复合体能够与ERK的磷酸化位点附近结合并抑制其活性［4］。因此，在不同的细胞中，BCL-G被MNSFβ修饰的机制是不同的。Reed等的专利称BCL-G的多肽和核酸可以用来治疗癌症等疾病。然而，最近的研究表明，BCL-G的BH3结构域并没有发生突变而参与抵抗喉鳞癌的机制［5］。因此，其抵抗癌症的机制还有待于进一步研究。另外，最新的研究表明BCL-G是转录因子Pax-8的下游基因，可能在先天性心脏病间隔缺损的发病机制中起重要作用［6］。

2 BCL-GS的结构和功能

2.1 BCL-GS的BH3结构域与定位 BCL-2家族只含有BH3结构域的促凋亡蛋白，如果被去除BH3结构域，能阻止其与BCL-2家族的抗凋亡蛋白相互作用，而且能影响其与线粒体的相互关联。尽管只含有BH3结构域的BCL-GS蛋白没有疏水的结构域将其锚定到膜上，但是它仍然能持续性与胞内细胞器相互作用。而且，值得注意的是，BH3结构域的去除并不能干扰BCL-GS的细胞器定位，但是能阻止其与BCL-XL形成二聚体，从而不被抗凋亡蛋白BCL-XL所抑制，由此断定，BCL-GS与胞内细胞器的关系和BH3结构域毫无关系，其定位机制还需要深入研究才能确定［1］。

2.2 BCL-GS基因是促凋亡蛋白p53的靶基因

p53是一种能引起细胞凋亡的蛋白，具体的机制尚不清楚。在被p53调控的促凋亡基因中，很多是BCL-2家族的成员。全基因组p53结合位点图谱的绘制表明，相对于抗凋亡基因来说，p53的结合位点更接近于编码促凋亡BCL-2家族蛋白的基因。p53被证明是包括 Bax、Puma和 Noxa等在内的许多BCL-2家族基因表达的调控因子［7，8］。经分析发现，在BCL-GS基因的第一个内含子中含有p53结合位点，所以它很有可能也是p53调控的靶位点。在p53-Soas-2细胞中，根据四环素诱导的p53等位基因的激活情况，BCL-GS的mRNA水平被上调。运用RNAi技术抑制BCL-GS的表达，能明显但不能完全终止p53导致的细胞死亡［9］。这都表明，p53结合位点的存在足以识别BCL-G作为p53的靶基因。p53可以调节多个只含BH3结构域的蛋白，以行使其凋亡作用，而 BCL-GS是染色体12p12上的一个肿瘤抑制因子［2］，因此，BCL-GS很可能参与了 p53调控的肿瘤抑制途径。

2.3BCL-GS基因与TEF、DBP等蛋白的相互作用BCL-GS基因启动子区域存在促甲状腺激素胚胎因子(Thyrotroph embryonic factor，TEF)和D位点结合蛋白(D-site-binding protein，DBP)蛋白的结合位点，二者都能不同程度地促进 BCL-GS的转录表达［10］。在COS-7细胞中过量表达BCL-GS能够引起细胞凋亡，这种现象能够被BCL-XL蛋白的过量表达所抑制［1］。然而，在过表达 TEF的 HCT116和NTERA2细胞中，虽然BCL-GS的mRNA水平上升，但是却不能引起细胞凋亡。这可能是由于COS-7细胞中内源的BCL-GS蛋白含量高于HCT116和NTERA2细胞，也有可能是两类细胞中抗凋亡蛋白BCL-2或BCL-XL的量决定了细胞的命运，因为这两种蛋白都能够结合仅含有BH3结构域蛋白家族成员，使其丧失促凋亡功能［11-13］。另外，在小鼠的肝脏中还发现了一种D位点结合蛋白的可变剪接体tDBP，它保留了DNA结合结构域，但丢失了转录激活结构域。研究表明，tDBP能与TEF竞争性地和BCL-GS的启动子区域结合，抑制TEF介导的内源性BCL-GS的增加。TEF-BCL-GS途径可能参与了控制应答于化疗制剂的凋亡的调控网络，具体的参与机制有待进一步研究［11］。

2.4JAB1与BCL-GS相互作用加速了线粒体途径的细胞凋亡 Jun激活区域-连接蛋白1(c-Jun activation domain-binding protein1，JAB1)是一种蛋白复合体，其能与许多蛋白相互作用，并能行使不同的细胞功能。研究表明，JAB1能特异性的与BCL-GS相互作用，而且BCL-GS的N-末端的1～67个氨基酸和JAB1的MPN结构域是相互作用所必需的，这是目前唯一的对BCL-GSN-末端作用的报道。重要的是，BCL-GS和JAB1的协同作用能引起凋亡。JAB1能与BCL-XL/BCL-2竞争性地结合BCL-GS，从而促进凋亡。用RNAi技术降低JAB1的表达水平能减弱BCL-GS诱导的凋亡，这表明JAB1在BCL-GS行使功能过程中所起的关键作用。BCL-GS和JAB1在促进凋亡中的可能作用机制如图1所示。在正常健康细胞中，BCL-GS通过其 BH3结构域与 BCL-2/BCL-XL相互作用，维持了细胞的平衡。当BCL-GS或JAB1表达上调时，它们能在细胞质中相互作用，并减弱BCL-GS-BCL-2的结合亲和性。BCL-GS的过表达或者BCL-GS与JAB1的结合都能导致Bax表达上调并由细胞质转定位到线粒体，促进细胞色素c的释放，caspase的活化和细胞凋亡的发生［14］。

3 BCL-GL的结构和功能

图1 BCL-GS与JAB1促细胞凋亡作用机制模型［14］Fig．1 Models for BCL-GSfunction in regulation of apoptosis and role of JAB1［14］

3.1BCL-GL结构的特殊性与功能的关系 BCL-2家族的蛋白大致分为促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白两类，其中抗凋亡的 BCL-2、BCL-XL、MCL-1和 BCL-w等蛋白都含有BH1～BH4中的三到四个结构域。而与其功能相反的促凋亡蛋白可以分为两个亚类，一类为只含BH3结构域的蛋白，包括Bik、Bad、Hrk/DP5、Bid、Bim/Bod、Noxa、Puma、Bmf 和 BCL-Gs等［15］;另一类为 Bax 家族，包括 Bax、Bak 和 Bok/Mtd等，它们含有BH1～BH3三种结构域［16］。研究表明，只含有BH3的蛋白主要参与凋亡的起始，而Bax等蛋白主要在其信号通路的下游起作用［17，18］。BCL-2家族除了以上三类蛋白，还包括另外一类结构特殊的蛋白，包含BCL-GL和Bfk。它们也能微弱地促进细胞凋亡，但与其它促凋亡的BCL-2家族的蛋白不同，它们只包含BH2和BH3两种BCL-2家族的保守结构域。而且，这两个蛋白都不能和BCL-2家族的其它蛋白相互作用［1，19］。二者的功能可能依赖于截断作用。BCL-GL和Bfk中的BH2和BH3结构域的位置与Bax和BCL-2相比高度保守。而且，尽管这两个蛋白没有真正的BH1结构域，它们仍然含有许多高度保守的BH1结构域的残基。鉴于BCL-2和Bax结构的相似性，BCL-GL和Bfk中BH2和BH3结构域的位置保守性使得它们的结构也类似于BCL-2和Bax。因此，它们的促细胞凋亡功能可能更类似于Bax和Bak，而不是只含有BH3结构域的蛋白［20］。

BCL-X基因能编码两种蛋白BCL-XL和BCLXs，其分别具有抗凋亡和促凋亡作用。与此不同的是，BCL-GL并没有抗凋亡功能，当其在细胞中被过表达时，能引起轻微而不稳定的凋亡［1］。这种特点与Bim基因编码的蛋白相类似，该基因能编码三种蛋白，分别为较短的BimS、较长的BimL和超长的BimEL

［21］。BimL和BimEL能与微管相关的动力蛋白的轻链(DLC)形成复合体，这样就能阻止它们与靶蛋白相互作用，这与BCL-XL在线粒体或其它细胞器的表面相似［22］。与此相反，BimS不能与DLC相互作用，所以它能自由地与BCL-2、BCL-XL及其它抗凋亡蛋白相互作用，因此，当其在细胞中过表达时能发挥促凋亡功能。与此类似，由于BCL-GS能够与BCL-2及BCL-XL等相互作用，而BCL-GL却不能，因此BCL-GL很可能也与某种未知螯合蛋白形成复合体［1］。

3.2 BCL-GL的翻译后修饰 BCL-2家族蛋白的促凋亡功能能够被翻译后修饰所抑制，其中一种翻译后修饰是磷酸化。例如，Bad蛋白就能被磷酸化失活。这种蛋白可以被包括PKA、PKB、Raf1和Pak1在内的多种蛋白激酶直接或间接磷酸化，这样就能阻止其与靶蛋白 BCL-2和 BCL-XL形成二聚体［23，24］。Bad在细胞中的定位因其磷酸化的状态不同而异，磷酸化的Bad蛋白定位在细胞质，未磷酸化的Bad与线粒体或其它胞内细胞器相关联，而这些细胞器也正是BCL-2和BCL-XL定位的地方。在这方面，BCL-GL蛋白含有PKA和PKC的磷酸化作用位点，然而至今还没有发现这两种激酶对BCL-GL的磷酸化。后续研究发现，在乳腺癌和许多细胞系中都表达很高水平的母源胚胎亮氨酸拉链激酶(MELK)通过其N-末端与BCL-GL相互作用。BCLGL在体外能被MELK特异磷酸化，野生型MELK的过表达能够抑制BCL-GL的促凋亡功能。MELK的激酶功能可能通过抑制BCL-GL的促凋亡功能而影响哺乳动物的癌症发生［25］。

另外一种BCL-2家族的翻译后修饰是蛋白质水解，这能激活BCL-2家族蛋白的潜在促凋亡作用。特别是，Bid蛋白包含一个约58个氨基酸的N-末端结构域，它能够掩饰该蛋白的BH3结构域，降低其与其它BCL-2家族蛋白形成二聚体的能力。然而，在被caspase切割的时候，N-末端的切除能暴露出BH3结构域，与Bid从细胞质转定位到线粒体有关，在这里引起细胞色素 c的释放和细胞凋亡［26，27］。虽然 BCL-GL包含 caspase 的识别位点，但是还没有在体外用纯化的有活性的caspase或在细胞凋亡过程中，证明BCL-GL蛋白发生了重要的切割。但是，也不能排除有未发现的特定的caspase能切割激活BCL-GL［1］，这有待于研究。

3.3 BCL-GL与系统性红斑狼疮的发病密切相关系统性红斑狼疮(Systemic lupus erythematosus，SLE)是一种普遍的自体免疫病。患有SLE的病人免疫调节显著缺陷，能够对细胞内大部分因子产生抵抗反应。CD4+T淋巴细胞作为免疫系统的主要调节者，在SLE发病机理中起着重要作用。许多研究确证，在SLE病人中，伴随着CD4+T细胞急剧减少的T细胞淋巴瘤是普遍的，并且许多特异性缺陷能够完全改变其信号通路，从而改变其表型和功能。细胞凋亡作为一种必需的细胞清除过程在CD4+T淋巴细胞的外周免疫耐受的建立中起关键作用，并能够调节CD4+T细胞的功能。不平衡的细胞凋亡被确认为SLE免疫缺陷的主要部分，BCL-GL基因在SLE病人的外周血CD4+T淋巴细胞中的表达显著较高［28，29］。而且，这种疾病特异性的 BCL-GL上调只发生在SLE病人的CD4+T淋巴细胞中，这表明，BCL-GL表达可能在SLE的CD4+T淋巴细胞的异常凋亡中起重要作用［29］。值得注意的是，BCL-GL被发现是一种IFN诱导蛋白(IFIGs)，其能通过激活转录下游的促凋亡p53蛋白而被IFN-α和IFN-γ上调［8，29］。很多关于 SLE病人外周血细胞的基因表达的资料都一致表明IFIGs的上调可能导致了SLE的发生。研究发现，通过重组慢病毒的BCL-GL的过表达，能够促进原代人CD4+T淋巴细胞的凋亡，这表明BCL-GL的翻译后修饰能够影响T细胞的凋亡和存活。而且，通过相关性分析发现，BCL-GL的表达上调与外周T细胞的凋亡增加成正相关。这表明，BCL-GL的表达上调可能导致了淋巴细胞凋亡的增加［29］。

许多研究小组都发现了SLE血清对淋巴细胞的凋亡诱导作用，并且阐明这依赖于内源性途径介导的经典caspase活化而不是依赖于死亡受体途径。Luo等人首次发现SLE血清能够特异性上调CD4+T细胞中BCL-GL的表达，同时Fas和BCL-2的表达不受影响，并且，BCL-GL表达量的增加与CD4+T细胞的凋亡随着时间的增长成正相关。这些发现表明，BCL-GL的非正常表达可能参与了SLE血清诱导的CD4+T细胞的内源性凋亡信号途径。当BCLGL表达量被逆病毒表达的siRNA下调时，SLE血清对CD4+T细胞的凋亡诱导作用会部分被减弱，这为在SLE的紊乱的CD4+T细胞凋亡中BCL-GL非正常表达的重要作用给出了更多的证据。另外，由于IFN-α 对 BCL-GL表达的影响，Luo等人［29］检测了SLE血清中IFN-α的水平，发现与其它血清相比，它随着BCL-GL表达的增加而增加，但是，BCL-GL表达量的增加只能部分地被IFN-α的封闭而抑制。这表明非正常的BCL-GL表达可能是一种复杂网络的结果，受到除了IFN-α外的SLE血清中各种激活成分的调控。为了更好地了解SLE的发病机制，发现BCL-GL新的非正常促凋亡信号途径是非常重要的。

4 小结

从目前研究来看，BCL-G的作用非常广泛和重要，其各种可变剪接体所编码的蛋白质具有不同的结构，因此也有不同的功能。它们能够与促凋亡蛋白，促转录蛋白等形成复合体，不同程度的促进细胞凋亡，并且能够进行翻译后修饰，与癌症、系统性红斑狼疮和先天性心脏病的发生密切相关。BCL-G的多种功能仍有待进一步研究并加以应用。BCL-G的核酸和蛋白能够用于促进细胞凋亡，对于治疗癌症、系统性红斑狼疮和先天性心脏病等有重要的指导意义。对于有特殊结构的BCL-G的功能研究可以为BCL-2家族的其他基因的研究提供借鉴。

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