泛素特異蛋白酶18（usp18）在治療心肌肥厚中的功能及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明屬于基因的功能與應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種泛素特異蛋白酶18 (USP18)在 治療心肌肥厚中的功能及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003] 心肌肥厚是心肌對長期生物力學(xué)壓力或容積負荷增加的代償性反應(yīng)，常見于高血 壓、主動脈瓣狹窄等心血管疾病，其主要表現(xiàn)為心肌細胞體積增大、蛋白合成增多、細胞外 基質(zhì)增多等特征[1-3]。高血壓、老年退行性主動脈瓣疾病在我國呈逐年上升趨勢。由高血 壓等疾病所致的心肌肥厚、高血壓心臟病發(fā)病率也隨之增加。盡管心肌肥厚最初可以使心 肌細胞增大，心肌收縮力加強，是一種維持正常心輸出量的代償機制，但長期持續(xù)性的壓力 或容積負荷過重則會引起心肌重構(gòu)，同時由于心肌需氧量增大，而冠狀動脈血供相對不足， 弓丨起心肌缺血、心肌細胞凋亡，進而導(dǎo)致失代償，從而引起心力衰竭、惡性心律失常、甚至猝 死等[4, 5]。研究表明隨著心臟左室肥厚的發(fā)生發(fā)展，心肌缺血、室性心律失常、心力衰竭、 猝死等心血管事件的發(fā)生率增加了 6~10倍[6]。
[0004] 目前認為心肌肥厚是一種多種因素參與調(diào)節(jié)的復(fù)雜的動態(tài)過程。研究發(fā)現(xiàn)長期的 生物力學(xué)壓力和/或容積負荷過度，使心室壁應(yīng)力增加，導(dǎo)致心肌肥厚。此外，血管緊張素 II(AngII)、內(nèi)皮素（ET)、兒茶酚胺、轉(zhuǎn)化生長因子-0 (TGF-P)等各種胞外刺激信號可 誘導(dǎo)核內(nèi)基因表達的改變，從而導(dǎo)致心肌細胞肥大[7-11]。從分子水平上看心肌肥厚的病 變過程分三個環(huán)節(jié)：胞外肥厚刺激信號的出現(xiàn)、胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及核內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄活化，最終誘 發(fā)細胞發(fā)生肥大表型變化。目前研究已經(jīng)顯示多種信號通路參與心肌肥厚的過程。其中， 鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶calcineurin/NFAT、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK)與PI3K/Akt/GSK3P信號 轉(zhuǎn)導(dǎo)通路以及由這三條通路所調(diào)節(jié)的下游轉(zhuǎn)錄因子MCIP1. 4、NF-KB、AP-1、MEF2、mTOR等 在心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用[1，2，12-17]。鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶（calcineurin)是 一種受鈣離子及鈣調(diào)素調(diào)節(jié)的多功能信號酶，可通過使活化T細胞核因子（nuclearfactor ofactivatedTcells，NFAT)轉(zhuǎn)位入核，調(diào)節(jié)核內(nèi)肥大基因（ANP、BNP)的表達[18, 19]。 MAPK包括三個亞家族[20] :ERKs、JNKs和p38-MAPK。磷酸化的MAPKs激活促進與心肌肥厚 有關(guān)的下游轉(zhuǎn)錄因子NF-kB、AP-I、MEF2、NFAT等的轉(zhuǎn)錄活性，而調(diào)節(jié)細胞基因轉(zhuǎn)錄和蛋白 合成，引起心肌細胞肥大，導(dǎo)致心肌肥厚[20]。
[0005] 泛素特異蛋白酶18 (USP18)為IFN在體內(nèi)的主要負反饋調(diào)控者，于1999年在研 究白血病小鼠時首次被克隆出來，其cDNA包含1107bp的開發(fā)閱讀框，共編碼368個氨基 酸，分子量為43kDa，故最早被命名為UBP43(UbiquitinProcessingProtein)，后發(fā)現(xiàn)其 具有泛素水解酶的作用，歸入泛素水解酶（UbiquitinSpecificProteinase，USP)家族，故 該基因又按發(fā)現(xiàn)先后順序被命名為USP18。USP18定位于人類22號染色體/小鼠6號染色 體，人類USP18基因所定位的區(qū)域22qll. 2恰好和一種名為diGeorge綜合征的疾病密切相 關(guān)，這種綜合征特征性表現(xiàn)為胸腺發(fā)育不良和先天性心臟發(fā)育不良。在野生型成年小鼠中， USP18在胸腺，腹腔巨噬細胞高表達。對小鼠不同造血細胞系的分析提示，USP18僅在單核 相關(guān)細胞系表達。
[0006] 由于USP18具有對1型IFN通路的負反饋調(diào)節(jié)作用，人們在對IFN治療乙型病毒 性肝炎的研究中發(fā)現(xiàn)，IFN治療抵抗的患者USP18在肝臟表達增高，提示USP18可作為判 斷IFN治療應(yīng)答的指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠給予IFN多次注射后IFN信號通路很快處 于無應(yīng)答狀態(tài)，而USP18基因敲除小鼠的JAK-STATs信號通路處于持續(xù)磷酸化狀態(tài)，提示 IFN信號通路存在高敏狀態(tài)。此外，干擾素可以誘導(dǎo)凋亡反應(yīng)，有研究提示，USP18基因沉 默的細胞給予干擾素刺激后可加強IFN的促凋亡作用，但在不同的細胞系其促凋亡途徑各 有不用。USP18除了具有負反饋調(diào)控IFN信號通路的作用外，還具有水解酶的活性，該酶 活性體現(xiàn)在①USP18可使泛素化修飾的蛋白發(fā)生去泛素化反應(yīng)（deUbiquitination);② 能使發(fā)生ISGyaltion修飾的蛋白發(fā)生去ISGylation修飾（delSGylation、ISGylation修 飾，指ISG15蛋白與靶蛋白結(jié)合，該步驟類似于泛素化修飾，涉及EUE2、E3酶)，上述這2 種USP18的酶水解作用依賴于第61位的半胱氨酸，該位點被認為是USP18的酶活性位點， 此位點突變使USP18基因喪失去泛素化修飾和去ISGylation修飾的效應(yīng)。最近的研究證 實TAK1-TAB1復(fù)合物的去泛素化是由USP18介導(dǎo)的，USP18能通過去泛素化作用使TAKl失 活，而TAKl的激活對于下游NF-KB和NFAT的活化是必需的，該研究提示USP18能通過去 泛素化修飾靶蛋白參與調(diào)控炎癥反應(yīng)。UBE1UISG15和USP18調(diào)節(jié)異常被發(fā)現(xiàn)存在于多種 類型的腫瘤中，研究發(fā)現(xiàn)，USP18過表達能起到穩(wěn)定cyclinDl蛋白，對抗細胞凋亡，促進腫 瘤細胞增殖的作用，且這種作用是依賴于USP18的去ISGylation修飾作用的。相反的，在 USP18KO小鼠，ISGylation修飾明顯上調(diào)，同時伴有明顯的細胞凋亡增加，提示USP18的去 ISGylation修飾作用可能與細胞增殖、凋亡有密切聯(lián)系。
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