内质网相关蛋白的降解及机制

　　摘要：内质网相关蛋白降解（ER-associatedproteindegradation，ERAD）是一种重要的真核细胞蛋白质质量控制途径，它承担着对错误折叠蛋白的鉴别、分类和降解，清除细胞内积累的无功能蛋白。它有两种重要的作用机制，本文主要讲解其中一种反应机制——钙联结蛋白周期（calnexincycle）。

　　关键词：钙联结蛋白周期类α甘露糖苷酶EDEM

　　中图分类号：Q244文献标识码：A文章编号：1672-5336（2014）16-0087-01

　　钙联结蛋白（calnexin，CNX）是内质网中的一种跨膜蛋白。钙联结蛋白周期是指新合成的糖蛋白，可通过葡萄糖残基与内质网中的内质网腔中可溶性居留蛋白肌网蛋白（calreticulin，CRT）和跨膜蛋白钙联结蛋白两种同源凝集素联接，蛋白质与肌网蛋白和钙联结蛋白结合后，糖蛋白开始折叠，折叠好的蛋白从这两种分子中释放，非正确折叠的蛋白质再循环、重复折叠的过程。在内质网中分子伴侣CNX循环保证只有正确折叠的糖蛋白才能到达高尔基体，而延误折叠或错误折叠的糖蛋白则通过ERAD途径进行降解。

　　1CNX/CRT循环

　　CNX/CRT循环促进蛋白正确折叠，抑制折叠中间体聚集，调控ER降解并防止未折叠糖蛋白进入高尔基体。CNX/CRT都属于类凝集素分子伴侣，这类分子伴侣所构成的CNX/CRT循环能够专一地识别以N2糖苷键连接的糖蛋白，是真核细胞蛋白折叠和装配的重要监控机制，同时也能调节内质网中的Ca2+稳态平衡和Ca2+信号传导过程。内质网中CNX/CRT循环是指在糖苷酶II作用下移去末端葡萄糖，这个过程需要UDP-G糖蛋白葡萄糖转移酶（UGGT），UGGT不能识别折叠正确的蛋白质，但UGGT能够识别不完全折叠的糖蛋白并且催化其葡萄糖基化。在糖蛋白正确折叠前，这种去糖基化作用可能多次重复。

　　ERp57是CNX/CRT循环的另外组分。ERp57（一种巯基氧化还原酶）是PDI蛋白家族成员，它与CNX/CRT的酶解物结合。ERp57与CNX，CRT形成蛋白二硫化物异构酶，它是巯基氧化还原酶的同系物。ERp57与结合在CNX和CRT的底物糖蛋白半胱氨酸残基形成短暂的二硫键。对许多糖蛋白而言，它们与CNX，CRT和ERp57的相互作用降低了折叠程度但增加了其有效性[1]。纵使这对蛋白折叠不是绝对需要，但外源凝集素使错折叠蛋白停留在内质网中，并调控从内质网到高尔基体运输的质量控制过程[2]。有报道指出CNX和CRT可以与缺乏低聚糖的多肽链的相互作用，但不清楚这对细胞中的蛋白成熟是否重要。

　　2EDEM在从CNX释放的末端错折叠糖蛋白中的作用

　　EDEM是内质网Ⅱ型跨膜蛋白，它能够与错误折叠糖蛋白中的8个甘露糖结构结合增加该错误折叠糖蛋白的降解。EDEM是一种由ERS诱导产生的膜蛋白质，它与α-甘露糖苷酶同源，但不具有甘露糖苷酶活性。EDEM加快内质网中错折叠蛋白的降解。EDEM通过它的跨膜区域与CNX相互作用，不管是它的底物与CNX的结合还是它们从CNX中释放都需要ERAD过程的发生。EDEM在ERAD途径中的功能是接受来自于CNX的底物[3]。

　　内质网是真核细胞蛋白质质量鉴别、控制和校正装置，它保证正确折叠蛋白质产品的输出，担负着对非正确折叠蛋白的鉴别、挑选和降解。错误折叠的蛋白质通过转录子转到细胞基质中，进入细胞基质的蛋白降解是由泛素-蛋白酶体系统完成，这个过程就是ERAD。EDEM的过量表达极大地加快了ERAD途径，这很可能是通过识别与底物结合的Man8B结构而实现的。甘露糖与Man8B的结合是EDEM介导的错折叠蛋白降解的必要条件，当底物在糖苷酶‖的作用下从CNX释放时，它们可能通过两种途径转移：EDEM帮助其降解或UGGT使其再进入CNX循环。当EDEM在细胞中过表达时，末端错折叠底物从CNX中释放出来并转移到EDEM。所以末端错折叠底物从CNX释放出来后，进入EDEM途径降解而不是进入UGGT-CNX循环。错折叠蛋白可能累积在EDEM，而不是CNX，这说明EDEM被选择性诱导表达。

　　但EDEM在质量控制体系中的具体作用还不十分明确。YukakoOda[4]等通过实验观察到EDEM-hemag

　　glutinin（HA，血凝素）不与CRT抗体共沉淀，这可能表明EDEM与CRT不相互作用。尽管CNX与CRT功能相似，CNX有跨膜区，而CRT没有，这说明跨膜区可能是EDEM和CNX结合的区域。EDEM不与包括ER腔区的CNX突变体共免疫沉淀，这表明CNX的跨膜区域是EDEM-CNX复合体结构的关键部位。为了研究EDEM-CNX复合体在ERAD途径中的作用。研究者用ERAD途径降解的底物之一NHK（一种α1-抗胰蛋白酶变异体）分析发现，EDEM和NHK与CNX的结合和底物从CNX的释放对于EDEM介导的ERAD途径是必需的。而且EDEM可以通过促进底物从CNX的释放来加速ERAD途径。

　　EDEM与错折叠蛋白决定子结合后，从CNX释放，退出ERAD途径，从而妨碍UGGT介导的糖蛋白再折叠作用。从CNX循环释放出的错折叠蛋白的N末端往往修饰成Man8结构，这使ERAD在EDEM过表达情况下依靠EDEM，而弱化UGGT作用。因为EDEM在ER中蛋白折叠被打断时起到正调节作用。它们阻止未折叠糖蛋白在CNX循环中的积累，从而在新合成糖蛋白的成熟过程中更有效地起作用。

　　3结语

　　由于内质网中蛋白质折叠与细胞的命运息息相关，因此UPR信号通路和CNX循环有着十分重要的意义。对CNX循环而言，EDEM在质量控制体系中的具体作用还不十分明确。深入研究哺乳动物细胞UPR和CNX循环，对人类某些疾病的治疗有积极的作用。

　　参考文献

　　[1]OliverJD，RoderickHL，LlewellynDH，etal.ERp57functionsasasubunitofspecificcomplexesformedwiththeERlectinscaleticulinandcalnexinMolBiolCell，1999，10：2573—2582.

　　[2]HeleniusA，AebiM.IntracellularFunctionsofN-LinkedGlycans.Science，2001，291：2363—2370.

　　[3]MolinariM，CalancaV，GalliC，eta1.RoleofEDEMinthereleaseofmisfoldedglycoproteinsfromthecalnexincycle.Science，2003，299：1393—1340.

　　[4]OdaYetal.EDEMAsanAcceptorofTerminallyMisfoldedGlycoproteinsReleasedfromCalnexin.Science，2003，299：l393一l395.