claudis基因突變與疾病

claudis基因突變與疾病

密切接觸兩個不同環(huán)境之間的極化板層細胞，并提供一個滲透障礙，以在細胞層面上轉移離子和雜質。緊密連接蛋白claudins是緊密連接復合物的主要構成成分,參與維持緊密連接的選擇滲透性和細胞極化。1claudins家族Claudins家族包括24個成員,分子量約22kD,聚合于細胞質膜上構成緊密連接復合物的主鏈。Claudins并不局限于緊密連接中,它們可以沿著上皮細胞側面和基底細胞質膜分布。Claudins蛋白分布于皮膚、腦、神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)臟組織中,其在組織中表達分布具有一定的特異性,大部分組織中表達兩種以上claudins,如claudin-4和claudin-8存在于腎臟中,而claudin-1,-2,-3共同存在于肝臟中,也有一些組織中緊密連接鏈中的claudins是特定的,少突膠質細胞的髓磷脂、睪丸的足突細胞中主要表達的是單一的claudin-11。Claudins家族成員具有相同的結構,其肽鏈4次穿越細胞膜,NH2-和COOH-端位于細胞內(nèi)部,C-末端在信號轉導中發(fā)揮重要的作用,其上存在結合域,可與內(nèi)層的蛋白如ZO-1和ZO-2等分子連接;細胞外的肽鏈形成兩個跨膜的環(huán),這兩個環(huán)可以和鄰近其他細胞的同種類型的環(huán)相接觸,也可以和一些不明確的分子相接觸,通過同源性或異源性接觸調(diào)節(jié)細胞連接處的選擇滲透性。其中claudins的第一個細胞外環(huán)決定細胞間的跨上皮電荷抵抗(TER)和細胞外電荷的選擇性。2claudins磷酸化作用多種信號分子參與緊密連接的調(diào)節(jié),如Rho因子,Ca2+,PKC,異三聚體G蛋白Galpha12等。這些分子有兩個共同的作用靶位點:肌動蛋白和肌球蛋白,肌球蛋白與肌動蛋白相連并定位于從底部到頂點的連接復合物,肌球蛋白結構收縮可以對緊密連接膜產(chǎn)生離心性的牽引,進而調(diào)節(jié)緊密連接的滲透性。Claudins對細胞連接處選擇滲透性的調(diào)節(jié)主要通過蛋白激酶途徑實現(xiàn),蛋白激酶A(PKA)或蛋白激酶C(PKC)作用于claudins上特定氨基酸靶點,一般以絲氨酸、蘇氨酸為主。Claudins磷酸化后,緊密連接功能下降,表現(xiàn)為氯化物滲透性增加?？赡茉蚴橇姿峄腸laudins干擾緊密連接的形成。不同蛋白激酶作用于不同的claudins分子,在研究卵巢癌中claudins的調(diào)節(jié)機制時發(fā)現(xiàn),當PKA和PKC激活后,它們作用在不同的靶蛋白:PKA作用于claudin-3上C-末端第192位氨基酸,而PKC使claudin-4磷酸化。3不同參數(shù)claudins的影響緊密連接結構和功能的改變是許多疾病的基礎,claudins的改變可以影響整個緊密連接的結構和功能。這種改變可以是claudins數(shù)量上的改變,也可以是基因的突變。3.1突變與緊張連接疾病3.1.1claudin-16突變編碼緊密連接蛋白claudin-16的基因突變是一種常染色體隱性疾病,會引起家族性、伴發(fā)高尿鈣和腎臟鈣質沉著的低鎂血癥,可以進行性導致慢性腎功能不全。目前認為claudin-16突變點位于胞漿內(nèi)C-末端T233R,突變導致claudin-16的PDZ結合域失活,claudin-16不能與ZO-1結合,影響細胞間二價陽離子的選擇性和滲透性。這種突變的雜合性攜帶者也可發(fā)生腎臟的鈣質沉著。Hirano等研究發(fā)現(xiàn)claudin-16的突變可導致牛的慢性間質性腎炎。3.1.2claudin-14基因突變Claudin-14表達在螺旋器的感覺上皮,蝸管中的緊密連接可以隔開內(nèi)淋巴,為聽覺神經(jīng)上皮提供結構支持。Wilcox等報道claudin-14基因的突變引起常染色體隱性耳聾。Ben-Yosef等研究發(fā)現(xiàn)claudin-14突變引起小鼠耳蝸外部毛細胞的快速退化,內(nèi)部毛細胞緩慢退化,最終導致耳聾。3.1.3成熟前終止密碼子的缺失Hadj-Rabia等研究發(fā)現(xiàn)claudin-1基因第1個外顯子200和201位置上2個堿基的缺失突變可產(chǎn)生成熟前終止密碼子導致肝臟和皮膚claudin-1的完全缺失,認為這是新生兒硬化性膽管炎和魚鱗病的發(fā)病原因。3.2claudin基因Claudins的潛在作用在于限制支持癌細胞的營養(yǎng)和生長因子的供應,在癌中失去緊密連接蛋白claudins在膜上的定位是腫瘤發(fā)展過程中的關鍵步驟。許多腫瘤發(fā)生時,claudins表達水平明顯下降。Claudins蛋白表達水平的降低并不是由于其基因的改變引起的,claudins基因的啟動子和編碼區(qū)序列并未發(fā)生遺傳學上的變化,提示其他調(diào)節(jié)或外源性的因素在腫瘤發(fā)展過程中影響claudins的下調(diào),這些外源性因素至今尚不清楚。然而在某些腫瘤組織中claudins表達水平明顯較周圍組織中增高,且隨著腫瘤級別的升高、淋巴結轉移的發(fā)生,表達水平隨之升高。腫瘤組織中claudins過表達的機制目前正在研究中,研究結直腸癌組織中claudin-1過表達的機制時發(fā)現(xiàn),claudin-1過表達可以抑制E-cadherin表達,失去E-cadherin表達使β-cadherin/Tcf信號通路上調(diào)。Claudin-1在細胞膜上定位的改變、E-cadherin表達減少、β-cadherin/Tcf信號通路上調(diào)共同作用促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。目前研究較多的claudins家族成員主要有:claudin-1,-3,-4,-7和-16等。3.2.1claudin-1在非癌性組織中的表達Kramer等和Tokes等分別證明乳腺癌中claudin-1在mRNA和蛋白水平上的表達明顯低于周圍正常組織。用免疫組織化學的方法比較16例結直腸癌與鄰近非癌性黏膜中claudin-1的表達,發(fā)現(xiàn)claudin-1在癌性組織中表達明顯增高,認為其在結直腸腫瘤的發(fā)生中具有重要的作用。用組織微陣列技術對Ⅱ期結腸癌進行分析,發(fā)現(xiàn)claudin-1表達水平較低的患者存活率低,術后復發(fā)率高。3.2.2妊娠合并心臟病組織學檢測很多學者研究發(fā)現(xiàn)claudin-3,-4在腫瘤中表達上調(diào),可作為腫瘤診斷的生物學標記。Soini研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌中claudin-3表達率高達93%,claudin-4為92%,它們與雌激素、孕激素受體狀態(tài)或腫瘤的分級無關。Santin等通過免疫組織化學分析子宮頸漿液性乳頭狀癌的基因表達,認為claudin-3和claudin-4可以作為宮頸漿液性乳頭狀癌診斷和治療的分子標志。Rangel等發(fā)現(xiàn)claudin-3和claudin-4在各種主要的卵巢癌中表達均上調(diào),而在卵巢囊腺瘤中不會過表達這些蛋白,表明這些蛋白的表達與惡性腫瘤相關。使用含4992個人類基因的cDNA微陣列分析胰腺導管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤,發(fā)現(xiàn)claudin-4等基因上調(diào),提示claudin-4可能參與了早期胰腺癌的形成。而Michl等則認為claudin-4是胰腺癌細胞侵襲和轉移表型的潛在抑制劑。Lee等認為claudin-4表達減少與胃腺癌分化較差有關,claudin-4在各種擴散的腫瘤和分化差的腺癌中表達降低,claudin-4的功能失活與各種彌散型胃癌的細胞間黏附的破壞有關,且在失去分化上起重要作用。3.2.3表達水平目前認為claudin-7是潛在的腫瘤抑制劑。頭頸部鱗狀細胞癌中claudin-7表達水平明顯下降。Kominsky等應用RT-PCR和Westernblot研究發(fā)現(xiàn),claudin-7的mRNA和蛋白水平的表達在侵襲性導管癌中低于正常乳腺上皮,提示claudin-7在乳腺癌細胞發(fā)展和擴散中起潛在的抑制作用。3.2.4claudin-33在細胞治療和腫瘤中的表達Claudin-10的表達與肝細胞癌的術后復發(fā)直接相關。Rangel等通過基因表達的連續(xù)分析觀察到claudin-16在人類正?；蚍锹殉舶┙M織中很少表達,但是在卵巢癌分離細胞或原發(fā)腫瘤中頻繁表達。Katoh提出在腸型胃癌中,claudin-23是一種候選腫瘤抑制基因。不同claudins家族成員在不同腫瘤中發(fā)揮不同的作用,其具體機制尚在研究中。3.3claudin-11在血管生理和病理生理中的作用Claudin-11是髓磷脂和睪丸中的跨膜蛋白,通過它們之間的相互作用調(diào)節(jié)細胞的增殖和遷移,對于維持精子生成和神經(jīng)系統(tǒng)功能十分重要。缺乏claudin-11的小鼠會出現(xiàn)神經(jīng)和生殖方面的缺陷,在少突膠質細胞和其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)外細胞的生長和分化過程是十分重要的。Claudin-11作為一種自身抗原參與自身免疫性脫髓鞘疾病。正常人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)血管中可以檢測到claudin-5和claud