张海峰，周建峰

（中国海洋大学海洋药物教育部重点实验室，山东 青岛 266003）

抑癌基因von Hipplel－Lindau（VHL）得名于一类十分罕见的家族性显性遗传病——VHL综合征，该病病人罹患肿瘤的概率显著升高［1］。VHL基因定位在人类3号染色体短臂上（3p25－p26），包含3个外显子，编码一个由213个氨基酸组成的蛋白［2］。VHL蛋白的缺失与VHL综合征相关肿瘤的发生和发展关系密切。距VHL基因首次被鉴定和克隆已经有20多年的时间，到目前为止对VHL功能的研究也已经比较深入，VHL最广为人知的功能当属它作为E3泛素化连接酶复合体的一个组分促进缺氧诱导因子1，α亚基（HIF1α）的降解。而von Hippel－Lindau binding protein 1（VBP1）最早是作为抑癌因子VHL的结合蛋白被鉴定出来的，并因此而得名。同时，它还是前折叠素（PFD）异源六聚体的一个组成亚基，称为PFD3。VBP1作为PFD的一个亚基可以帮助新合成的多肽与其分子伴侣结合以完成翻译后的折叠［3］。

1 VHL综合征及肿瘤抑制因子VHL的功能

1.1 VHL综合征

VON等［4］和 LINDAU［5］在20世纪初期首先对 VHL综合征进行了描述，VON描述了一个视网膜血管瘤患病率很高的家族，而LINDAU［5］报道这些视网膜肿瘤通常出现在中枢神经系统病变处的附近。该疾病也因此得名于二人的名字组合。现在已经知道VHL综合征是一种可遗传的肿瘤征候群，目前，该病发病率约为1／35000。VHL疾病的病人体内良性肿瘤的发生率明显升高，肿瘤主要出现在中枢神经系统（成血管细胞瘤）、视网膜（血管瘤）及肾上腺（嗜铬细胞瘤）等部位。此外，许多病人还会产生肾脏恶性肿瘤——肾透明细胞瘤（ccRCC）［6］。现已证明VHL综合征的出现是由VHL基因的胚系突变引起的。根据不同的患病类型对VHL综合征病人进行分类，1型病人表现为患血管母细胞瘤，但患嗜铬细胞瘤和ccRCC的概率较低，2型病人同样患血管母细胞瘤，且患嗜铬细胞瘤的概率也很高，2型病人又可以被细分为2A（患ccRCC概率低）、2B（患ccRCC概率高）和2C（不患ccRCC）［6］。VHL蛋白不同位置的突变能提高特定类型肿瘤的患病概率，这也支持VHL蛋白作为肿瘤抑制因子功能多样的主张。

1.2 VHL蛋白的功能

1.2.1 VHL是E3泛素化连接酶的一个组分 VHL蛋白没有酶活性，但它能够与许多其他蛋白结合从而发挥功能。蛋白质的泛素化需要由泛素活化酶E1、泛素结合酶E2以及泛素连接酶E3共同作用完成。VHL能够与elongins B、elongins C、cullin 2 以 及 Rbx－1 形 成 elongin／cullin／VHL（ECV）复合体［7－8］，其结构和功能 类似于 酵母中的 Skp1／Cdc53／F－box蛋白（SCF）多重复合体，具有E3泛素化连接酶活性，能使蛋白质底物泛素化。在ECV复合体中VHL作为底物识别亚基发挥作用［9］。转录因子－HIF家族是VHL介导的泛素化蛋白中被研究最广泛可能也是最重要的一种底物蛋白［10］。ECV复合体通过VHL的β－结构域识别并结合羟基化的 HIF1α，VHL E3泛素化连接酶通过与HIF1α氧依赖降解（ODD）结构域的核心部位物理结合从而对HIF1α进行泛素化修饰，泛素化的HIF1α会迅速通过26S蛋白酶体途径降解［11］。除了HIF1α之外，ECV复合体还有其他一些靶蛋白，包括蛋白激酶C（PKC）［12］及过度磷酸化的Rpb1［13］等。有研究表明，PKC在调节c－Jun依赖的神经元细胞凋亡中具有重要作用，而后者是嗜铬细胞瘤细胞潜在的前体［14］。Rpb1是RNA聚合酶Ⅱ的一个亚基，RNA聚合酶Ⅱ会在紫外辐射后被激活，与压力诱导的转录密切相关［13］。当然，并不是所有的蛋白与VHL结合都会发生泛素化，相反有某些VHL突变与一些泛素化功能正常的肿瘤发生有关，其中也包括HIF1α泛素化正常的情况。例如，2C型的VHL疾病病人HIF1α的泛素化并无异常，但他们出现嗜铬细胞瘤的可能性仍显著升高［15］。所以，类似于2C型病人的VHL突变促进肿瘤发生可能不依赖于ECV复合体和HIF的功能。对VHL除介导蛋白泛素化外的其他功能进行调查，发现该蛋白的功能多样。

1.2.2 VHL参与细胞外基质（ECM）的调节 有研究证明，VHL能够协助ECM的调控，在ECM环境中VHL的缺失能够使血管更容易浸润到肿瘤中从而促进血管的生成。VHL及纤连蛋白能够与整合素相互作用，从而共同调控ECM［16］。VHL缺失的细胞中纤连蛋白的分泌量有所升高，但是作为ECM的一部分，它的组装是紊乱的，而在这些细胞中重新引入野生型的VHL能够使之恢复正常［17］。因此，VHL和纤连蛋白的相互作用缺失会导致ECM生成的缺陷。近期有报道称在VHL缺失的肾癌细胞中ECM的缺陷与RhoA GTPase活性的降低有关［17］。VHL还能够与胶原蛋白IVα2（COL4α2）结合［18］，VHL缺失能够使 COL4α2从ECM中消失［19］，从而使VHL缺失的肿瘤进一步解除对ECM结构的控制。

1.2.3 VHL参与细胞增殖和凋亡的调控 有证据表明，VHL的功能还涉及对凋亡调控因子的调节，包括肿瘤抑制因子p53、核因子－κB（NF－κB）以及转录因子E2F1。p53与多种肿瘤如子宫颈癌的发生发展密切相关［20］。在正常情况下，作为对DNA损伤或是其他刺激的应答，p53能够促进细胞周期阻滞和细胞凋亡。ROBERTS等［21］证明在ccRCC中，伴随VHL缺失导致的HIF2α稳定能够促进Hdm2对p53的抑制作用，这也是VHL调控细胞存活的一种可能的作用机制。另外，VHL缺失能够使NF－κB的活性升高。NF－κB活性升高能通过激活抗凋亡及增殖信号通路来促进肿瘤的发生，其在胰岛细胞凋亡及胰岛素抵抗中的作用也受到广泛重视［22］。在正常情况下VHL能结合酪蛋白激酶2（CK2）并促进Card9的磷酸化，而磷酸化的Card9是NF－κB的激动剂，据此研究人员提出了伴随Card9磷酸化的增强（通常伴随VHL的缺失）NF－κB的活性也随之增强的作用机制［21］。而在VHL缺失的ccRCC细胞中抑制Card9能使NF－κB的活性恢复正常，进一步证明了这种机制的可靠［21］。此外，WANG等［23］最近研究证实，VHL能够与雄激素受体（AR）相互作用，抑制其转录活性并抑制雄激素受体诱导的细胞增殖，但VHL并没有诱导雄激素受体的泛素化降解。

2 VHL结合蛋白VBP1及PFD复合体

2.1 PFD的结构和功能

在复杂的细胞环境中，许多蛋白需要在一个或多个分子伴侣家族成员的帮助下完成正确折叠从而变成有活性的天然蛋白［24］。在众多分子伴侣中，伴侣蛋白是十分重要的一类，在所有已知的物种中均能找到伴侣蛋白的存在。伴侣蛋白发挥其生物学功能还需要其他分子伴侣的帮助。例如，PFD通过将未折叠的蛋白传送到伴侣蛋白空腔内而帮助古细菌和真核生物中的Ⅱ型伴侣蛋白发挥功能［3］。PFD最早是在对酵母的遗传研究中被发现的，它广泛地存在于古细菌及真核生物中，是一种异源六聚体蛋白。在真核生物中的PFD由6种不同的蛋白构成，其中两种类似于α亚基，4种类似于β亚基［3］。

有研究证实，真核生物的PFD能选择性地结合肌动蛋白及微管蛋白，之后PFD能特异结合细胞质中的伴侣蛋白CCT并将底物蛋白传递给它，以完成后续的折叠组装［25］。因为有丝分裂的细胞对微管蛋白的需求量很大，所以在秀丽隐杆线虫中删除PFD对其胚胎是致死的［26］。在酵母中删除PFD并不会致死，但也会对生长产生影响，且具有细胞骨架缺陷的表型特点［3］。考虑到PFD是一种异源六聚体，SIMONS等［27］假设PFD 6个不同的亚基对其与肌动蛋白及微管蛋白的结合贡献也是不同的，因此他们将PFD各亚基的卷曲螺旋触手顶端分别删除，构建了单个亚基有缺陷的杂合体PFD。正如预期，截短PFD3和PFD4能够消除PFD与肌动蛋白的结合，而截短PFD4和PFD 5能够消除PFD与微管蛋白的结合［28］。尽管SIMONS等［27］并没有直接阐明PFD卷曲螺旋触手与底物相互结合的分子机制，但真核生物PFD能够识别其底物并以特定方向与之结合的事实，暗示特异性结合可能是通过序列特异性来实现的。在植物中，PFD6对微管的动态循环及结构组织是必需的。敲除PFD1的小鼠具有明显的细胞骨架缺陷的特点，包括纤毛运动障碍、神经元缺失、B细胞和T细胞发育及功能缺陷等［29］。另外，小鼠的PFD5突变，会导致突变小鼠的光感受器退化、中枢神经系统异常以及雄性不育［30］。上述两种小鼠表型的产生也都与纤毛及细胞骨架功能相关，由此可以得出，PFD对微管的组装及细胞骨架的结构和功能都具有重要作用。

2.2 VBP1的功能

目前对于VBP1功能的研究还相对较少，主要围绕它作为VHL结合蛋白的功能展开。有报道称VBP1参与了伴侣蛋白CCT介导的VHL与延伸因子B和C（VBC）复合体的形成［31］。而且，VBP1还能够作为HIV－1整合酶与VHL结合的桥梁，介导整合酶的降解［32］。另外，VBP1被证实能够促进α和γ微管蛋白的形成和组装［33］，而VHL则能够影响微管的稳定性［20］，这也暗示二者可能协同发挥作用。确实，在果蝇中敲除VBP1的同系物Mgr能够降低微管蛋白的稳定性，而当Mgr与VHL一同敲除之后能够部分营救这种表型，证明VBP1可以与VHL一起调控微管蛋白的稳定性［34］。此外，最近的研究表明，VBP1能够与MSH4结合并促进MSH4的泛素化，促使其通过蛋白酶体及自噬介导的途径降解［35］，这也暗示VBP1可能参与到VHL介导的泛素化降解途径。

3 前景与展望

一方面，目前对VHL功能以及该蛋白的缺失是如何促进肿瘤发生机制的研究已取得了巨大的进步。不过，VHL对肿瘤的抑制作用的机制还没有完全被阐明，VHL的新功能仍有待进一步发掘。并且，对VHL特定的突变类型与特定肿瘤发病的升高间的联系了解还相对较少。另外，HIF的稳定以及转录激活活性升高会导致许多表观遗传学特征的改变，且过度甲基化是ccRCC的一个重要特征，也预示着VHL的缺失与表观遗传的改变密切相关。另一方面，目前对VBP1的研究还不够深入，它与VHL结合之后的功能还未被确切阐明。另外，VBP1作为PFD的一个亚基，它在该复合体中的具体功能仍有待进一步研究。不过已有一些证据支持VHL与VBP1能够相互协作，而在该系统中VBP1或PFD能决定底物蛋白是被送到伴侣蛋白CCT中折叠还是经VHL泛素化之后通过蛋白酶体途径降解。综上所述，继续对VHL及其结合蛋白VBP1的功能进行深入研究具有重要的医学及生物学价值。

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