孤核受体ROR的研究进展

第２７卷第３期２００７年６月国际病理科学与临床杂志ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＰａｔｈｏｌｏｇｙａｎｄＣｌｉｎｉｃａｌＭｅｄｉｃｉｎｅ　　　　　　　　　　　　　Ｖｏｌ．２７　Ｎｏ．３Ｊｕｎ．　２００７①孤核受体ＲＯＲα的研究进展石　莺，苏　琦（南华大学肿瘤研究所，湖南衡阳４２１００１）［摘要］　孤核受体ＲＯＲα作为核受体超家族成员，广泛分布于机体各组织，近年来国外学者对结构、功能做了大量研究，不断发现其通过对目的基因转录调控，在许多重要生理活动发挥重要的调节功能，在对抗心血管疾病、慢性炎症、免疫功能不全、骨代谢障碍、肿瘤等一些病理过程中发挥重要作用。［关键词］　ＲＯＲα；　结构；　功能［中图分类号］　Ｑ７３　　　［文献标识码］　Ａ　　　　［文章编号］　１６７３２５８８（２００７）０３０２５７０６ＰｒｏｃｅｓｓｏｆＲＯＲαＳＨＩＹｉｎｇ，ＳＵＱｉ（ＣａｎｃｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮａｎｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｅｎｇｙａｎｇＨｕｎａｎ４２１００１，Ｃｈｉｎａ）［Ａｂｓｔｒａｃｔ］　ＲｅｔｉｎｏｉｃａｃｉｄｒｅｃｅｐｔｏｒｒｅｌａｔｅｄＯｒｐｈａｎＲｅｃｅｐｔｏｒα（ＲＯＲα）ｉｓａｍｅｍｂｅｒｏｆｔｈｅｎｕｃｌｅａｒｈｏｒｍｏｎｅｒｅｃｅｐｔｏｒｓｕｐｅｒｆａｍｉｌｙ．ＲＯＲαｉｓｗｉｌｄｌｙｅｘｐｒｅｓｓｅｄｉｎｓｅｖｅｒａｌｏｒｇａｎｓａｎｄｔｉｓｓｕｅｓｉｎｗｈｉｃｈｉｔａｃｔｉｖａｔｅｓｔｈｅｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｓｐｅｃｉｆｉｃｇｅｎｅｓ．ＲＯＲαｐｌａｙｓａｍａｊｏｒｒｏｌｅｉｎｃｅｌｌｕｌａｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｇｒｏｗｔｈｏｆｎｕｍｅｒｏｕｓｔｉｓｓｕｅｓ．ＲＯＲαｈａｓａｌｓｏｂｅｅｎｓｈｏｗｎｔｏｂｅｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｐａｔｈｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ａｎｄｓｅｅｍｓｔｏｈａｖｅａｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｒｏｌｅｉｎｓｏｍｅｄｉｓｅａｓｅｓ．［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］　ＲＯＲα；　ｆｕｎｃｔｉｏｎ；　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［ＩｎｔＪＰａｔｈｏｌＣｌｉｎＭｅｄ，２００７，２７（３）：０２５７０６］　　孤核受体（ｏｒｐｈａｎｎｕｃｌｅａｒｒｅｃｅｐｔｏｒ，ＯＮＲ）是１９８０年代末发现的一类没有天然配体或尚未发现配体的核受体，是核受体超家族中较为独特的成员。迄今为止，已发现的孤核受体超过１５０种，组成数十种孤核受体亚家族，由维甲酸Ｚ受体（ＲＺＲ）与维甲酸相关孤核受体（ＲＯＲ）共同组成的ＲＺＲ／ＲＯＲ家族是其中之一。ＲＯＲα（ｒｅｔｉｎｏｉｄａｃｉｄｒｅｃｅｐｔｏｒｒｅｌａｔｅｄｏｒｐｈａｎｒｅｃｅｐｔｏｒα，ＲＯＲα）是维甲酸相关孤核受体亚家族成员之一。其广泛分布于机体的各个组织，能够直接进入胞核调节靶基因的转录，参与多种重要生理过程的调节，在形态发育、细胞增殖分化、机体稳态维持及高级神经功能控制等方面起重要的作用。１　结构人类ＲＯＲ包括ＲＯＲＡ，ＲＯＲＢ和ＲＯＲＣ三种基因型，分别编码ＲＯＲα，ＲＯＲβ和ＲＯＲγ。ＲＯＲＡ定位于染色体１５ｑ２１ｑ２２，全长７３２０３９ｂｐ，可编码ＲＯＲα１～４四种基因产物，其中ＲＯＲα４也称为ＲＺＲα［１］。与绝大多数核受体一样，从Ｎ端到Ｃ端，ＲＯＲα可分为Ａ／Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ及Ｆ区［２］。在Ａ／Ｂ区即氨基末端的可变区，存在配体非依赖性的转录活化因子１（ＡＦ１）的功能激活域。ＡＦ１具有转录激活作用，其作用与启动子的特殊序列有关。Ｃ区为高度保守的ＤＮＡ结合区（ＤＮＡｂｉｎｄｉｎｇｄｏｍａｉｎ，ＤＢＤ），由锌指模序（ｚｉｎｃｆｉｎｇｅｒｍｏｔｉｆ）１，２及羧基端短链ＣＴＥ（ｃａｒｂｏｘｙｔｅｒｍｉｎａｌｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）３个功能域组成［２］，锌指模序１能与特殊ＤＮＡ序列ＲＯＲ反应元件（ＲＯＲｒｅｓｐｏｎｓｅｅｌｅｍｅｎｔ，ＲＯＲＥ）发生特异性结合。ＲＯＲＥ位于靶基因的启动子上，包含一组富含ＡＴ的６碱基共有核心序列３′ＡＧＧＴＣＡ５′。ＲＯＲα与ＲＯＲＥ结合后，可诱导靶基因核心序列末端的中心小沟形成１３０°弯曲，这一变构保证了ＲＯＲα与反应元件作用的效率。ＲＯＲα单体可与其靶基因ＲＯＲＥ发生特异性结合，调节靶基因转录［３］，也能形成二聚体通过正７５２①收稿日期：２００６０３１１　　　修回日期：２００７０４２４作者简介：石莺（１９７６），女，苗族，湖南花垣人，讲师，硕士研究生，主要从事胃癌发病与防治分子机制的研究。　第３期国际病理科学与临床杂志　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２７卷　向重复序列（ｄｉｒｅｃｔｒｅｐｅａｔ，ＤＲ２）与ＲＯＲＥ结合［４］。Ｅ区为相对保守的配体结合区（ｌｉｇａｎｄｂｉｎｄｉｎｇｄｏｍａｉｎ，ＬＢＤ），存在一个与辅助因子功能密切相关的激活功能域———配体依赖性活化因子２（ＡＦ２）。ＬＢＤ具有结合配体、受体二聚体化和结合辅助因子的功能，一旦与特异配体结合，受体即进入激活状态，以确保生理反应的特异性和选择性。Ｄ区又称为铰链区，是位于ＤＢＤ与ＬＢＤ之间的短序列，主要作用是维持ＲＯＲα结构的稳定性。Ｆ区是位于羧基端的短序列，能够协助ＡＦ２构形改变，使之更易于与其他辅助因子或转录因子结合［５］。ＲＯＲα１～４分别由５２３，５５６，５４８，４６８个氨基酸残基组成，其Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ区的结构完全相同，仅５′氨基末端Ａ／Ｂ区不同。５′氨基酸残基的结构与锌指模序１共同决定ＲＯＲα与ＲＯＲＥ的结合力、对靶基因启动子识别的特异性以及转录活性［６］。２　配体ＲＺＲ／ＲＯＲ家族中，ＲＯＲγ的配体尚未发现，ＲＯＲβ的配体已确定为全反式维甲酸［７］。２００２年，Ｋａｌｌｅｎ等［８］应用Ｘ衍射晶体分析法证实ＲＯＲα的ＬＢＤ存在配体结合袋（ｌｉｇａｎｄｂｉｎｄｉｎｇｐｏｃｋｅｔ，ＬＢＰ）功能域，并发现ＲＯＲα的转录活性与细胞内胆固醇水平有关。随后，Ｂｉｔｓｃｈ等［９］用电喷雾电离质谱法提纯ＬＢＤ时，发现其存在分子量为３８６的配体，与ＬＢＤ有较高亲和力。光谱鉴定结果表明配体主要由胆固醇（７７％）和７脱氢胆固醇（１８％）组成。不久，Ｊｏｅｒｇ等［１０］发现了亲和力更高的３氧硫酸胆固醇。３氧硫酸胆固醇分子中的氧硫酸基团与ＬＢＤ三个氨基酸残基（Ｇｌｎ２８９，Ｔｙｒ２９０及Ａｒｇ３７０）以氢键相连，与ＲＯＲα结合后能够增强ＲＯＲα的转录活性。至此，基本确定胆固醇及其衍生物是ＲＯＲα的天然配体。３　相关辅助因子ＲＯＲα在靶基因转录调控中，除直接与靶基因结合调节基本转录外，还可与辅激活因子（ｃｏａｃｔｉｖａｔｏｒ）或辅抑制因子（ｃｏｒｅｐｒｅｓｓｏｒ）形成转录复合物，通过组蛋白乙酰化或去乙酰化改变靶基因构象增强或抑制靶基因转录［１１］。研究表明［１２］，过氧化物酶增生物激活受体（ＰＰＲＡ）结合蛋白（ＰＢＰ）存在ＴＲ激活功能域，与甲状腺激素受体（ＴＲ）结合可激活ＴＲ的转录活性，上调ＲＯＲα活性。进一步研究发现，ＰＢＰ并不是ＲＯＲα辅激活因子，糖皮质激素受体作用蛋白（ＧＲＩＰ１）却可与ＲＯＲα羧基末端的ＡＦ２结合形成转录复合物，在酵母中可显著增强ＲＯＲα转录活性。哺乳动物细胞中ＧＲＩＰ１对ＲＯＲα转录活性也有一定的上调作用。与ＴＲ仅在有Ｔ３存在的情况下才能与辅激活因子结合不同，ＲＯＲα与辅激活因子结合时并不需要外源性配体存在［１３］，也不依赖于ＡＦ２的功能［１４］。ＲＡＲ和ＴＲ抑制介导物（ｓｉｌｅｎｃｉｎｇｍｅｄｉａｔｏｒｆｏｒＲＡＲａｎｄＴＲ，ＳＭＲＴ）和核受体辅抑制因子（ｎｕｃｌｅａｒｒｅｃｅｐｔｏｒｃｏｒｅｐｒｅｓｓｏｒ，ＮＣｏＲ）参与由经典核受体如ＴＲ所介导的负转录调节［１５］，对ＲＯＲα转录活性也有轻微下调作用。ＮＣｏＲ和ＳＭＲＴ与受体的结合并不依赖ＡＦ２的存在，ＡＦ２的缺失反而可促进辅抑制因子与受体结合［１６］。双功能辅抑制因子Ｈａｉｒｌｅｓｓ蛋白（Ｈｒ）分别通过其特异性保守序列ΦＸＸΦΦ模序和两个ＬＸＸＬＬ模序与ＴＲ和ＲＯＲα结合，抑制两种受体的转录活性。与ＳＭＲＴ和ＮＣｏＲ不同的是，ＡＦ２决定Ｈｒ与ＲＯＲα结合的专一性。磷酸化的ＡＦ２空间构象改变，有助于Ｈｒ与ＲＯＲα结合形成稳定的复合物［１６］。ＲＯＲα在体内经泛素蛋白水解酶通路降解，其半衰期仅为１．３ｈ，是一种短效蛋白。ＡＦ２依赖性辅抑制因子Ｈｒ能够抑制蛋白水解酶介导的ＲＯＲα降解，延长其半衰期，维持ＲＯＲα稳定。ＬＸＸＬＬ模序突变可引起Ｈｒ对ＲＯＲα保护作用丧失。Ｈｒ除通过维持ＲＯＲα稳定、增强ＨｒＲＯＲα复合体转录抑制作用外，还可能通过延长组蛋白去乙酰化或阻遏ＲＯＲα与辅激活因子结合，发挥抑制转录的作用［１７］。ＲＯＲα的转录活性还受到细胞内钙离子浓度的影响。钙调蛋白依赖激酶（ｃａｌｃｉｕｍ／ｃａｌｍｏｄｕｌｉｎｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｐｒｏｔｅｉｎｋｉｎａｓｅ，ＣａＭＫＩＶ）可上调ＲＯＲα的转录活性，但作用机制尚不清楚［１８］。４　分布与功能４．１　分布　　ＲＯＲα在人体中枢包括小脑普肯耶细胞、嗅球、海马、丘脑、大脑皮层、下丘脑视交叉上核、视网膜神经节细胞，及外周组织包括胸腺、骨骼肌、皮肤、心脏、脉管、肝、肺、胃肠道、肾小管、胰、子宫、外周血白细胞等处均有不同程度的表达［５］。４．２　功能　　ＲＯＲα与体内其他生物活性因子协同作用，共同调节细胞的生长、分化与凋亡［２２］，对多种组织器官的发育特别是神经组织发育起关键作用。ＲＯＲα参与生物代谢的调控，在对抗心血管疾病尤其是动脉粥样硬化、慢性炎症、免疫功能不全、骨代谢障碍、肿瘤等一些病理过程中发挥作用［２３２５］。４．２．１　ＲＯＲα对神经组织的影响　　１９５５年，自然突变小鼠ｓｔａｇｇｅｒｅｒ由Ｊａｃｋｓｏｎ实验室首次鉴定。ｓｇ８５２　第３期石　莺，等：孤核受体ＲＯＲα的研究进展　　　　　　　　　　　　　　　　第２７卷　小鼠９号染色体上ＲＯＲα基因第１２２位碱基缺失，导致读码框框移，ＬＤＢ翻译受阻，引起ＲＯＲα蛋白功能缺陷［２３］。小鼠胚胎发育早期，ＲＯＲα１能够诱导普肯耶细胞树突分化，使幼稚的双极神经元逐步发育成为成熟的多极神经元［２４］。由于ＲＯＲα功能障碍，纯合子ＲＯＲａ（－／－）小鼠成熟的普肯耶细胞数目显著减少，细胞体积变小、形态幼稚，小脑萎缩、组织排列紊乱，生化性状异常［２５］，出现震颤、身体平衡失调等严重的共济失调表现。杂合子ＲＯＲａ（ｓｇ／＋）小鼠也有大面积普肯耶细胞消失，残存细胞树突进行性萎缩，运动行为显著异常［２６］等小脑发育障碍表现。神经营养因子（ＮＴｓ）是神经元在胚胎期及成熟发育期存活和发育所必需的，包括神经生长因子、大脑源性亲神经因子、ＮＴ３、ＮＴ４／５及其受体。ＮＴｓ编码基因上包含有能与ＲＯＲα结合的反应元件ＲＯＲＥ，ＲＯＲα与ＲＯＲＥ结合可直接激活ＮＴ基因转录，同时，ＲＯＲα上调甲状腺激素受体（ＴＲ）表达，增加ＴＲ介导的ＮＴ基因转录活性［２７］，调节ＮＴｓ正常表达水平，促进和维持神经细胞的发育、生长和存活。ｓｔａｇｇｅｒｅｒ小鼠小脑内神经营养活性物质显著减少，也是小脑发育障碍的原因之一。４．２．２　ＲＯＲα对骨组织的影响　　骨发育过程中，ＲＯＲα在骨髓干细胞中表达增加，激活骨唾液蛋白酶及成骨素基因启动子转录，诱导成骨细胞分化，促进骨组织成熟，对骨生成修复、正常形态的维持都有重要作用。ＲＯＲα功能缺陷的Ｒｏｒａ（ｓｇ／ｓｇ）小鼠骨组织发育不良，主要表现为骨细长、骨质减少，易发生骨质疏松［２８］。４．２．３　ＲＯＲα对肌组织的影响　　骨骼肌细胞和有丝分裂后期的肌原细胞均有ＲＯＲα表达。ＲＯＲα通过上调ＭｙｏＤ和ｐ３００表达诱导肌蛋白合成，促进骨骼肌细胞分化［２９］。ＲＯＲα影响骨骼肌线粒体内肉碱棕榈酰转移酶１（ＰＧＣ１）及细胞膜上ｃａｖｅｏｌｉｎ３活性，调控骨骼肌脂质代谢［３０］，维持骨骼肌正常形态和生理功能。ＲＯＲα诱导阻力血管平滑肌细胞分化，参与血管紧张度的调节。Ｒｏｒａ（ｓｇ／ｓｇ）突变小鼠的肠系膜动脉平滑肌细胞分化障碍、肌球蛋白表达显著减少，引起血管平滑肌