（1广东医科大学研究生学院 广东 湛江 524023）
（2广东医科大学附属医院 广东 湛江 524023）
【摘要】过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma,PPARγ)是一种配体依赖的核转录因子，在脂肪形成、糖代谢、炎症反应、肿瘤及内环境稳定等多种生物学过程中发挥重要作用。近年来关于PPARγ翻译后修饰对机体调控机制的研究越来越多。研究发现PPARγ有多种翻译后修饰，主要包括磷酸化、泛素化、小泛素相关修饰物化（small ubiquitin-related modifier materialized,SUMO）、乙酰化、亚硝基化与硝基化等。本文主要对翻译后修饰对PPARγ功能的调控作一综述。
【关键词】 PPARγ；磷酸化；泛素化；SUMO化；乙酰化；亚硝基化与硝基化
【中图分类号】R113 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2017）09-0369-03
The function of PPARγ post-translational modification
【Abstract】 Peroxisome proliferator-activated receptor gamma(PPARγ), a ligand-dependent nuclear transcription factor, plays an important role in various biological processes including adipogenesis, glucose metabolism, inflammatory responses, tumor generation and homeostasis. In recent years, there are more and more studies about the impacts of PPARγ post-translational modification on organism activity. A variety of PPARγ post-translational modifications were demonstrated, such as phosphorylation, ubiquitination and small ubiquitin-related modifier materialized (SUMO), acetylation, etc. This review mainly discusses the function of PPARγ post-translational modifications.
【Key Words】 PPARγ;Phosphorylation;Ubiquitination;Sumoylation;Acetylation;Nitrosation nitration
过氧化物酶增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)是配体依赖的核激素受体超家族成员。最早于1990年由Issemarm等发现，因其能被一类脂肪、肪酸样化合物过氧化物酶体激活，故此命名。该家族成员包括 PPARα，PPAＲβ/δ和PPARγ，类似其他核受体，PPARγ包括4个功能区：A/B、C、D和E/F。N端的A/B区是不依赖配体的活性区，也叫AF-1区，有潜在的反式激活作用；C区具有高度的保守性，其中70个左右的氨基酸序列构成了DNA结合区（DNA binding domain,DBD），用于和目标基因上的PPAR反应元件（PPAR response element,PPRE）结合，是PPARγ发挥转录活性的重要位置；D区又称为铰链区，将DBD与配体结合区相连；C端的E区则是配体结合区（ligand-binding domain,LBD），也叫 AF-2区，且具有使受体二聚体化和激活转录的作用。PPARγ有3个异构体，分别为PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3。根据组织的不同，PPARγ1主要分布于脂肪、骨骼肌、肝脏等组织；PPARγ2主要分布于脂肪组织，在新陈代谢、胰岛素增敏及炎症中发挥其多效性；PPARγ3仅表达于巨噬细胞、脂肪组织及结肠中。PPARγ被激活后与维甲酸X受体（retinoid X receptor，RXR）在靶基因启动子区的PPRE上形成异二聚体，调节靶基因下游的基因转录、翻译及生物学效应[1]。当PPARγ受到不同的翻译后修饰后，其生物学功能也发生相应改变。
1.磷酸化对PPARγ的调控
磷酸化是由蛋白质激酶催化的将磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程。磷酸化作用是第一个被研究报导的PPARγ的翻译修饰后调节，且被研究最多。PPARγ的磷酸化过程包括丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）、细胞周期素依赖的蛋白激酶5（cyclin-dependent kinase 5,Cdk5）、腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activatedprotein kinase,?AMPK）等，在不同细胞及刺激下，不同磷酸化过程所产生 的生物学功能是不同的。
1.1 脂肪分化
PPARγ的磷酸化修饰对脂肪分化功能的研究最多，但其功能目前仍有争议。胰岛素和PPARγ的配体可以通过MAPKs通路使鼠脂肪细胞内PPARγ磷酸化，从而促进脂肪形成，而MAPK的抑制剂能废除胰岛素及噻唑烷二酮类药物（Thiazolidinediones,TZD）介导的PPARγ的活性，成为首次关于PPARγ磷酸化作用的研究[2]。在3T3-L1脂肪细胞分化期间，CDK9介导的PPARγ高度磷酸化，这说明CDK9可介导PPARγ磷酸化修饰，增强PPARγ的转录活性，促进脂肪分化与合成[3]。但有研究显示，PPARγ的磷酸化可抑制脂肪分化，在骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSC）中，红细胞生成素（erythropoietin,EPO）可通过激活ERK和P38 MAPK通路使PPARγ磷酸化，从而降低PPARγ mRNA及蛋白的表达，抑制脂肪分化，为临床治疗骨髓衰竭和骨髓脂肪细胞增生提供新的方向[4]。Helenius K等也证实了磷酸化抑制PPARγ促脂肪细胞分化的能力[5]。关于磷酸化对PPARγ的这两种相反的调节作用可能是磷酸化位点不同，以及研究的生物学通路不同的原因。
1.2降低胰岛素敏感性
PPARγ的磷酸化可以通过调控其活性而调节机体的胰岛素耐受。有研究显示，CDK5可介导PPPARγ的丝氨酸273位点发生磷酸化修饰，但此修饰不能抑制PPARγ的转录活性，而是下调一系列脂肪形成相关基因的表达，降低胰岛素敏感性，提示此位点可以降低胰岛素抵抗并作为2 型糖尿病治疗的新靶点[6，7]。Alexander等在小鼠脂肪组织中也证实PPARγ的磷酸化可增加胰岛素抵抗，而TZDs可以抑制这种修饰，增加胰岛素敏感性，降低胰岛素抵抗，发挥抗糖尿病作用[8].
1.3肿瘤
大量实验证明PPARγ在多种肿瘤组织中表达，参与多种癌的形成和演化，与细胞分化、生长和凋亡密切相关。然而PPARγ对肿瘤的影响具有双重性，这可能与PPARγ翻译后修饰有关。Parvin-β是在人乳腺癌细胞中下调的粘着斑蛋白，Parvin-β的下调导致可引起癌细胞粘连与体外侵袭，在体外乳腺癌细胞中过表达Parvin-β发现，CDK9可以介导PPARγ磷酸化，增强PPARγ活性，从而抑制乳腺癌细胞生长、增殖[9]。然而，另有研究显示，ERK1/2介导的磷酸化可导致PPARγ激活的减少，促进结直肠癌的细胞增殖[10]。以上研究提示PPARγ磷酸化修饰在肿瘤中有重要作用，其作用机制还有待进一步研究。
2.泛素化对PPARγ的调控
泛素分子在一系列酶的特殊作用下共价结合到靶蛋白上的过程称为泛素化，结合泛素后可形成多聚泛素链，被26S蛋白酶体识别并降解。蛋白酶体对转录因子的降解作用与转录因子对靶基因的调控之间有着密切联系。关于泛素化对PPARγ的功能目前还不清楚，多数认为是间接发挥作用的。在脂肪细胞中，配体依赖的PPARγ可通过泛素蛋白酶体途径被降解，而蛋白酶体抑制剂可增加PPARγ的活性，这间接证明泛素化可能可以抑制PPARγ的转录活性[11]。有研究表明17β-雌二醇(E2)可以通过刺激E3泛素连接酶（NEDD4-1）使PPARγ泛素化并被蛋白酶体降解，从而负反馈使沉默信息调节因子1(silent information regulator 1,SIRT1)表达上调，延缓细胞衰老[12]。PPARγ的泛素化可被其磷酸化调节。在人结肠癌细胞及子宫颈癌细胞中，表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）可以直接使PPARγ发生磷酸化，进而被MDM2泛素连接酶介导的泛素-蛋白酶系统泛素化后降解，导致PPARγ抗肿瘤的功能终止，促进了核内EGFR/NF-κB信号通路调控的细胞增殖、抗凋亡等功能[13]。
3. SUMO化对PPARγ的调控
SUMO化是一种类泛素蛋白(ubiquitin—like pmteins，Ubls)的翻译后修饰方式，其分子结构、对靶蛋白修饰方式与泛素蛋白类似，但并不介导蛋白酶体依赖的蛋白质降解，而是参与基因转录、细胞周期等功能调节。SUMO化对PPARγ的作用主要体现在炎症反应上。配体诱导PPARγ的SUMO化，可抑制辅阻遏剂NCoR降解，使NCoR复合物不能从iNOS基因启动子上清除，从而使脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）诱导的iNOS基因持续维持在被抑制状态表达，抑制炎症发生发展[14]。PIAS1 (protein inhibitor of activated，STAT1)是SUMO的E3连接酶家族成员，进一步研究中发现，在HK-2细胞中敲除PIAS1基因后，RGL不能逆转NCoR的降解，不能抑制LPS诱导炎症因子的表达，直接揭示了PPARγ蛋白翻译后修饰对下游炎症因子转录不可或缺的作用[15]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除了可以抑制下游炎症因子的表达，在另一项研究[16]中，研究者在肺癌癌前病变细胞中通过用TZDs对野生型PPARγ与已SUMO化的突变型PPARγ进行处理，发现TZDs可以通过依赖PPARγ的SUMO化抑制促炎症因子的表达，从而抑制细胞增殖、克隆形成与细胞迁移。综上，PPARγ的SUMO化在机体内发挥抗炎作用，具体机制还有待进一步研究。
4.乙酰化对PPARγ的调控
关于乙酰化对PPARγ的的影响主要体现在细胞衰老及调节脂肪代谢平衡方面。已有大量研究证实，SIRT1可以延缓细胞衰老，PPARγ的乙酰化修饰可促进衰老，并随着细胞传代数的增加而增加，而SIRT1主要是通过去乙酰化PPARγ抑制PPARγ的表达，进而延缓衰老，同样PPARγ可以负反馈抑制SIRT1表达促进衰老[17]。另外，SIRT1对PPARγ去乙酰化修饰，可下调PPARγ的表达，抑制脂肪分化[18]。进一步免疫共沉淀实验证实，在分化后的3T3-L1脂肪细胞中，组蛋白去乙酰化酶3（histone deacetylase 3,HDAC3）可以在非配体依赖情况下使PPARγ蛋白去乙酰化修饰，从而抑制PPARγ转录，降低胰岛素敏感性；用HDAC3抑制剂或吡格列酮治疗饮食诱导的肥胖小鼠2周后可显着改善高脂肪饮食诱导的胰岛素抵抗。这表明HDAC3抑制剂类似TZDs的功能可以逆转胰岛素敏感性，这为药物研发提供了新思路[19]。然而，由于PPARγ乙酰化促进脂肪合成，当PPARγ1的保守赖氨酸基序（K154/155）乙酰化后可促进ErbB2阳性的乳腺癌细胞脂质合成，促进肿瘤生长[20]。
5.亚硝基化与硝基化对PPARγ的调控
一氧化氮(NO)是一种重要的气体分子，其自由基与蛋白质半胱氨酸巯基共价结合而形成SNO基团的反应称为亚硝基化（nitrosation）。当NO与机体内产生的超氧阴离子形成过氧亚 硝基阴离子时，可以蛋白的酪氨酸位点进行修饰，称为硝基化（nitration）。关于亚硝基化及硝基化对PPARγ的功能研究较少，可能体现在促进炎症反应方面。在用白介素-1β处理后肾小球系膜细胞中，发现PPARγ发生亚硝基化修饰，猜测可能由于亚硝基化抑制了PPARγ的活性，放大炎症反应[21]。用肿瘤坏死因子-α，脂多糖或过氧亚硝酸盐处理巨噬细胞样RAW 264细胞后，发现PPARγ的硝化修饰，免疫荧光共聚焦激光显微镜显示硝化的PPARγ抑制其配体依赖易位从细胞质进入细胞核。这些结果表明，在炎症期间，硝基化可抑制PPARγ抗炎活性，并抵抗配体的抗炎作用。
6.展望
目前，炎症、肥胖者、糖尿病、肿瘤严重威胁当代人的生命健康，而PPARγ与这些疾病有重要的联系。PPARγ翻译后修饰调节在脂肪细胞、骨髓干细胞、炎症细胞、肿瘤细胞等多种细胞中发挥重要生物学作用，但目前机制还不清楚，通过对其深入研究，可以为开发新一代针对PPARγ翻译后修饰靶向位点的药物提供理论基础。
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论文作者:高真1,汪亚君2,李文2,黎东明2
论文发表刊物:《医药前沿》2017年3月第9期
论文发表时间:2017/4/5
标签：磷酸化论文; 细胞论文; 脂肪论文; 硝基论文; 胰岛素论文; 转录论文; 抑制论文; 《医药前沿》2017年3月第9期论文;