CD147研究现状Word文档下载推荐.docx

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〔一〕结构特征

CD147分子属单次跨膜的糖蛋白，从克隆的cDNA序列得知CD147分子的mRNA长度大约1.7Kb，N端起始码之前有约115个核苷酸为非编码区，编码区编码269个氨基酸，21个氨基酸为信号肽，中间185个氨基酸构成胞外结构域，从206-229共24个氨基酸为跨膜区，C端39个氨基酸为胞内结构域，跨膜区包括3个亮氨酸（206、213、220）和一个苯丙氨酸（227），且每隔7个氨基酸出现一次，为典型的亮氨酸拉链结构。

跨膜区的带电残基与亮氨酸拉链结构是一个潜在的蛋白相互作用基序，很可能介导CD147分子参与形成信号

转导多肽链或膜转运蛋白成份[69]。

胞外4个半胱氨酸形成2个二硫键构成IgSF典型的半球型结构域（41,87,126,185）〔图1〕。

在转录起始位点的相关区域未发现TATA或CAAT盒，但发现转录起始位点位于CpG岛中，尤其在-247~+6核苷酸处较多。

从结构上分析CD147分子属免疫超家族成员之一，成熟的蛋白包括2个IgSF结构域，一个包含带电荷Glu残基的跨膜区和胞内功能域，N未端的IgSF结构域属于C2型，而靠近胞膜的IgSF结构域属于V型，这在IgSF中是很特殊的，因为大多数具有C2、V2型结构域的IgSF成员，具有相反的排列方式，在鸡中，其第2个domain亦属于C2型。

在跨膜区内存在带电荷的Glu残基，这在单次跨膜蛋白的跨膜区是极其少见的，除了在膜上与其它多肽相关联的蛋白以外，在人、鼠和鸡CD147的跨膜局部是相当保守的[62]。

在小鼠出现了编码不同N未端的cDNA克隆，这种异源性可能是由于不同方式的剪切造成

的。

此外，胞膜外区还有三个相似的N-糖基化天冬酰氨序列，用Endo-F糖苷酶消化可使CD147分子量减少20ku，明确此分子存在大量翻译后修饰，主要是蛋白质的糖基化[64-67]。

其糖基化程度具有组织特异性，所以在不同组织纯化的CD147，分子量可由40ku-68ku不等。

如小鼠basigin经糖苷酶处理后分子量为32ku，在其肾组织表达的basigin可为38-43ku，而在其肝、小肠、脾等器官表达的basigin为40ku[70]。

另外，在不同种属中，蛋白分布不同，其糖基

化方式亦有不同，不同的糖基化方式在不同组织中又使蛋白发挥不同的功能。

连有不同标志的CD147表达载体的共转染实验显示CD147分子能通过N末端的Ig样区域以顺式依赖的形式在浆膜上相互联系，形成同寡聚体，从而增加细胞外表CD147的整体亲和力[14]。

抗第一个Ig位点和这一区域接下来20个氨基酸肽链的抗体能抑制CD147的活性，这一抑制作用可能是通过干扰CD147寡聚体形成而发挥作用的，此Ig位点具有诱导MMPs的活性[15]。

CD147分子的跨膜区和胞内段序列在种属间是高度保守的，提示这两个区域对CD147的功能发挥非常重要。

研究明确，环亲和素60〔cyclophilin60,CyP60〕可作为分子伴侣参与CD147在细胞内的转运，CD147分子跨膜区第211位脯氨酸残基对此作用至关重要[111,112]；

其跨膜区与胞内结构域可与MCT1和MCT4发生相互作用，作为分子伴侣参与两者从细胞内向胞膜的转运[113]。

CD147胞内区域在各种属之间也高度保守，可能与向胞内转导信号有关。

但有文献报道[18]同型肿瘤细胞之间的相互作用诱导MMPs的产生也需要CD147的胞内区。

对胞浆结构域的研究目前尚无全面的分析，Schlosshauer-B等曾用双标记实验检测到CD147与F-肌动蛋白（actin）共同存在，发现膜外表CD147的表达与细胞骨架中微丝蛋白有关[71]，而是否有磷酸化位点，如何传递信号等功能尚为未知。

CD147与糖基化

CD147分子是一个高度糖基化的I型跨膜蛋白，属于免疫球蛋白超家族类粘附分子，核心蛋白由269个氨基酸残基组成，分子量约为27KD，依其糖基化程度不同，存在高糖基化与低糖基化两种形式的蛋白，前者分子量为45-65KD，后者为约35KD[102]。

一般认为CD147分子的高糖基化形式为成熟蛋白，而其低糖基化形式为翻译后修饰过程中的过渡形式。

CD147分子由细胞外两个Ig结构域，一个由24个氨基酸残基组成的跨膜区，和一个由40个氨基酸残基组成的胞内结构域组成[74]；

其胞外有三个N-连接的糖基化位点，一个位于近N端的第一个Ig结构域，两个位于近胞膜端的第二个Ig结构域；

基因突变实验显示，三个位点在高糖基化和低糖基化形式的CD147蛋白中均发生糖基化，只是糖基化的程度不同〔图1〕。

CD147分子的胞外第一个Ig结构域是该分子的重要功能结构域，参与该分子同源二聚的形成、该分子与α3β1和α6β1integrin与CD98分子的相互作用，在细胞与细胞的同型粘附、细胞与细胞外基质的粘附与刺激MMPs分泌的功能中发挥作用；

该结构域与神经细胞粘附分子〔neuralcelladhesionmolecule，NCAM〕的第四个Ig结构域高度同源，认为可与寡甘露糖结合。

第二个Ig结构域参予与小窝蛋白-1〔caveolin-1〕的相互作用，小窝蛋白-1可选择性地与低糖基化修饰的CD147结合，从而阻止CD147分子低糖形式向高糖形式的转换，减少其在细胞外表的簇集和对MMPs的诱导作用[108]；

该结构域二硫键的保持对维持单羧酸转运子〔monocarboxylatetransporter,MCT〕家族的MCT1和MCT4的催化活性是必不可少的[109]；

胞外180位脯氨酸和181位甘氨酸，对环亲和素A〔cyclophilinA,CyPA〕与CD147分子的相互作用起关键作用[110]。

这些特点明确，CD147分子不同结构域可与不同分子发生相互作用，提示其在不同的信号刺激诱导下，可能参与组成细胞中多种蛋白复合物，为其多种不同的功能作用提供了一定结构根底，也说明该分子可能需在复杂而精细的调节机制下发挥特定的功能。

2外显子/内含子结构BSG位于人19号染色体p13.3位置上，Bsg位于小鼠10号染色体上。

CD147基因序列包括转录起始位点的5’端942个碱基，所有的外显子序列和内含子区域。

mRNA全长大约1.6kb，cDNA约70个核苷酸组成，其中33个对应于编码序列，剩余37个对应于5’-UTR。

转录起始位点位于第1核苷酸处，序列ag+1cggttgga。

CD147基因由8个外显子编码，长度为10.8kb，Exon1（107bp）与Exon2（154bp）被Intron1（约6.5kb）隔开，

该内含子是EMMPRIN基因中最大的内含子序列。

Intron2大约0.7kp，是基因中第二大干扰序列。

Exon3〔83bp〕与Exon4〔138bp〕被0.3kb的Intron3所分隔开。

Intron4大约0.65kb，Exon5是276bp，Intron5约550bp，Exon6非常短，只有25bp，Intron6约0.25kb，Exon7是69bp，Intron7约0.3kb，最后一个外显子是Exon8约736bp〔如图2〕。

2.1.2.2mRNA结构Exon1编码5’非翻译区〔5’-UTR〕，信号肽与第一个Ig结构域1/3密码子。

Exon2和Exon3编码第一个Ig结构域的大局部，Exon2编码52个密码子，约占IgI的66%，Exon3编码27个密码子，约占Ig的34%。

Exon4和Exon5编码第二个Ig结构域，Exon4编码46个密码子，约为45%，

Exon5是“结合〞外显子，编码剩余55%的Ig结构域，以与跨膜结构域的24氨基酸残基和一小局部胞内结构域。

Exon6和7编码胞内结构域，Exon7也编码终止密码子和3’-UTR的5个核苷酸残基。

Exon8编码剩余的3’-UTR〔图3〕。

〔二〕在体内的分布

CD147在体内分布非常广泛,同种基因产生的不同类型的CD147是由于不同形式的糖基化所致,而异源基因的CD147如此是由于编码其DNA中N-端序列不同所致[14,19]。

存在于机体不同系统中的CD147能够参与各种不同的生理过程并具有多种不同的生理功能。

研究发现CD147在正常细胞中不表达或仅有极低的表达,其中主要是角化细胞表达较低水平的CD147。

Chen[20]等发现,10周人胚皮肤中无CD147的表达;

20周时,在基底细胞表达少量CD147的同时,皮肤附属器干细胞和毛基质细胞有大量CD147的表达;

幼儿和成人皮肤中,CD147表达于表皮基底层、毛囊外根鞘细胞和毛基质细胞,而随细胞的分化,表达逐渐减少。

这充分说明,在角质形成细胞中CD147的表达与细胞的分化状态密切相关。

在正常人的精原细胞分化的初始阶段即有CD147的表达,在获能精子的头部也发现有CD147的表达,这使得精子更易于与卵子结合[21]。

CD147表达于人的月经周期时的子宫内膜上，且黄体酮增强其表达和糖基化[22]。

CD147还表达于类风湿关节炎的单核/巨噬细胞中，最终导致软骨组织、骨组织的破坏[23]。

CD147还与脑局部缺血有关。

CD147过量表达，损伤脑基底膜，随之引起脑缺血[24]。

除此之外,在血液系统、消化系统、泌尿系统等均存在CD147的表达,它们在不同的组织中发挥着不同的作用。

在肿瘤组织中，尤其是恶性肿瘤组织中,CD147表达常较高。

CD147

通过刺激〔vascularendothelialgrowthfactor，VEGF〕的产生诱导血管形成,通过刺激MMPs的产生促进肿瘤的侵润和转移[25]，通过透明质酸上调ErbB2信号产生多药耐药[26]。

目前CD147已在肺癌细胞、肝癌细胞、恶性胶质瘤细胞、食道癌细胞、喉癌细胞、乳腺癌细胞、淋巴瘤、头颈、鳞癌细胞、前列腺癌细胞[27-35]等检测出来。

〔三〕分子的功能

CD147分子表达于各种胚胎和成熟组织器官，然而不同的分子具有不同的表达谱，发挥不同的功能。

比如embigin和neurothelin的表达就具有很大的限制性[72,73]。

Embigin高表达于着床前后的胚胎组织。

在着床后早期胚胎组织中，embigin高表达于外胚层，随着胚胎的发育其表达逐渐下降。

在成熟的器官中，表达水平非常低。

Neurothelin只是表达于神经组织。

EMMPRIN高表达于肿瘤组织。

生精作用

免疫组化定位研究显示[74,75]，成年小鼠睾丸组织中，在减数分裂前期Bsg高表达于细线期精母细胞，并逐渐增强。

精子细胞胞质和胞浆的表达检测结果显示，Bsg大多表达在9-11级精细胞和精细胞的鞭毛部位。

免疫电镜检测显示，Bsg不只表达于精母细胞和精细胞膜，还表达于属滋养细胞的sertoli细胞膜上，sertoli细胞直接与精母细胞和精细胞相接触。

Bsg表达于出生后精母细胞和精细胞的发育过程，而不表达于精原细胞。

实验性隐睾症模型显示，生精上皮只含有精原细胞和sertoli细胞，而且没有Bsg的表达。

隐睾症模型经

手术逆转后7天，又出现生精细胞，同时Bsg表达阳性。

在不育小鼠既没有精母细胞又没有精细胞产生，在生精小管没有检测到Bsg的表达。

结果明确，Bsg的表达伴随精母细胞在生精小管的产生，参与了sertoli细胞和精子细胞在特定生精阶段的相互作用。

应用间接免疫荧光监测了Bsg在附睾的头、体、尾部的表达[76]。

结果显

示Bsg表达于附睾头部精母细胞的主段，当经过附睾体尾部时，Bsg表达于细胞中间段。

同时Bsg的分子大小由表达于睾丸时的37kDa减小到附睾尾部的26kDa。

抗Bsg抗体可明显抑制其与卵细胞的结合，抑制卵细胞的受精效率，并具剂量依赖性。

在体外试管受精条件下，Bsg可在获能精细胞头部检测到。

以上结果明确精子在附睾中的运行过程中，Bsg分子经历了分子的加工和去糖基化过程。

精子获能后Bsg在其头部的表达可能在精子获能和精卵结合过程中起到促进或直接参与的作用。

胚胎发育

Bsg参与了早期的胚胎发生，特别是受精卵着床阶段[73,77,78]。

缺乏Bsg表达的胚胎在着床以前的开展过程都是正常的。

但在诱导蜕膜反响之前Bsg（-/-）。

小鼠胚胎发育死亡，明确Bsg在着床阶段参与了胎儿-母体之间的相互作用。

Bsg高表达于内细胞团、滋养层、以与4.35-7.7天之前的胚胎组织。

同时表达于怀孕3.85-7.5天的子宫内膜和蜕膜。

滋养层细胞和子宫内膜细胞外表的Bsg分子同型相互作用可能是胚胎着床的关键步骤。

Bsg还可能与integrin相互作用参与其中。

Bsg表达于卵丘细胞子宫内膜上皮细胞，明确Bsg可能直接参与了卵细胞的成熟和着床过程。

卵细胞和卵丘细胞之间的相互作用应该是对卵子获能以与受精至关重要的。

Bsg作为一个粘附分子表达于子宫内膜上皮细胞，可促进囊胚粘附于子宫。

另一方面Bsg在子宫内膜可刺激滋养母细胞产生MMPs，促进滋养母细胞侵入子宫壁。

应用基因敲除鼠进展功能研究是一个很好的技术方法。

Igakura等人首先成功培育出Bsg基因敲出小鼠，并显示出各种表象[79]。

首先，Bsg〔+/-〕小鼠出生率是预前估计的1/4，主要原因是胚胎在着床前后发生死亡。

胚胎的滋养外胚层和子宫内膜高表达CD147分子，明确Bsg/CD147分子在着床过程中参与了细胞间的相互识别过程。

不管是雌性还是雄性的Bsg缺陷鼠[Bsg〔-/-〕]都是不育的，在突变小鼠精子发生时缺乏的，在Bsg〔-/-〕小鼠大局部的精母细胞发育不良，在第一次减数分裂中期发生了变性。

在小鼠睾丸组织中，Bsg高表达于精母细胞和精子细胞。

在人睾丸组织，BSG表达于精母细胞分化的初始阶段，在sertoli细胞仅存综合症成年男性病人的sertoli细胞周边也能检测到BSG的表达。

尽管雌性Bsg〔-/-〕小鼠不育的原因很多，其中一个很重要的原因就是着床过程发生障碍。

CD147分子与神经系统功能

在中枢神经系统，CD147表达于血脑屏障内皮细胞、脉络膜上皮细胞和视网膜色素上皮细胞，可作为血脑屏障的标志物，与人体正常血脑屏障的功能相关[124-126]。

CD147分子可参与神经元与神经胶质细胞的相互作用[73]。

可与在成年个体中突触可塑性与再生中发挥重要作用，并可与体外星形细胞的生长过程相关的含高甘露糖的细胞识别分子结合；

其第一个Ig样结构域与NCAM的第四个Ig样结构域高度同源，该结构域可与寡甘露糖聚糖与甘露糖受体的凝集素结构域结合，证实CD147是一个寡甘露糖结合凝集素[107]。

也有研究显示，CD147可能在受损的多巴胺神经纤维的再生中发挥作用[127]。

Neurothelin/HT7是形成血脑屏障内皮细胞的标志分子。

因为血脑屏障形成中枢神经系统与身体免疫系统的解剖屏障，neurothelin可能参与了细胞的识别。

Neurothelin在血脑屏障内皮细胞和肿瘤细胞都表达，提示其可能参与免疫耐受的过程。

又由于EMMPRIN可诱导基质金属蛋白酶MMP的产生，明确CD147参与了血管内皮细胞的侵袭性。

在个体正常发育过程中，neurothelin的表达与中枢神经系统内皮细胞的成熟是一致的[72,80-82]。

胚胎神经组织移植实验证实发育中的中枢神经系统可诱导neurothelin阳性表达的内皮细胞的产

生。

这一诱导作用可能是由细胞-细胞之间的相互作用介导的，或者通过星形胶质细胞来源的可溶性因子介导的。

Neurothelin除作为屏障系统分子外，还参与细胞识别过程。

Neurothelin在肿瘤细胞的表达形式不同于中枢神经系统血管内皮细胞，在不同的肿瘤细胞，表达形式也有差异。

内皮细胞中neurothelin的表达形式依赖于肌动蛋白丝系统（actin）[83]。

细胞松弛素破坏肌动蛋白丝，可导致neurothelin形式的改变。

肿瘤组织血管的脆性可能也与肿瘤毛细血管肌动蛋白丝的改变有关。

在中枢神经系统，neurothelin表达于血脑屏障内皮细胞、脉络膜上皮细胞和视网膜色素上皮细胞。

HT7表达于内皮细胞发挥屏障作用，而在神经周围组织通透性毛细血管和中枢神经系统外围毛细血管不表达，明确neurothelin/HT7可以作为血脑屏障的标志分子。

与其小鼠同源分子basigin比照，HT7不表达于成熟的中枢神经系统，但视神经元除外。

HT7表达于神经母细胞和血细胞发育的早期，在神经元细胞分化之后就消失了，随后只存在于血脑屏障内皮细胞。

在中枢神经系统，Bsg高表达于边缘系统，包括嗅觉系统、海马回、中隔区、小脑扁桃体、丘脑前核、下丘脑、中脑被盖、内嗅皮质和扣带回。

Bsg还高表达于大脑皮层第五层、小脑Purkinje细胞，以与神经干的一些神经核。

Bsg表达于视网膜内外颗粒层细胞和视神经节细胞，参与视觉感光过程[86]。

视网膜电流图显示，Bsg（-/-）小鼠对光极度不敏感，甚至视力缺失。

Bsg（-/-）小鼠还对刺激性气味不敏感。

以上种种结果明确，Bsg蛋白参与正常神经系统的结构，调节机体某些根本的生理功能。

近年来，在对阿尔茨海默氏症〔Alzheimer'

sdisease，AD〕的研究中，

研究者发现CD147是γ-分泌酶〔γ-secretase〕复合物的调节亚单位，可下调淀粉样蛋白β肽〔amyloidβ-peptide，Aβ肽〕的生产[133]。

而且，CD147基因敲除小鼠与AD转基因小鼠模型具有一些类似的行为表型[129,133]。

在对AD发病机制的研究中，MMP-9活性的下降导致Aβ肽降解的减少，可能与老年斑的形成相关[134]。

CD147是MMPs的诱导子，尤其是MMP-2和MMP-9，那么是

否抑制CD147功能可通过调节MMP-9的功能促进Aβ肽沉积，从而导致AD的发生？

另外，小胶质细胞在AD发病过程中发挥关键的作用，CD147与神经元和胶质细胞的相互作用相关，那么CD147分子是否会通过参与这一相互作用，影响小胶质细胞的功能，从而影响AD的开展？

均是有待进一步解决的问题。

CD147与单羧酸转运器〔monocarboxylicacidtransporter,MCT〕的关系化学交联实验证实embigin/CD147与红细胞膜上的MCT1相关联[87]。

MCT催化质子相关的单羧酸转运，其中乳酸起到重要的作用。

Bsg主要和MCT1和MCT4严密相关，可以增强MCT在质膜上的表达[88]。

CD147分子可以形成二聚体，结合于两个MCT形成复合物，发挥类似于分子伴侣的活性。

在Bsg（-/-）小鼠体内，视网膜色素上皮和视神经细胞外表的MCT1、MCT3和MCT4的表达降低或缺失[89]。

同时Muller和感光细胞外表MCT1和MCT4也缺失。

明确视网膜MCT功能性缺失是Bsg（-/-）小鼠视觉缺失的原因。

MCT活性的缺失可以封闭乳酸从Muller细胞的分泌以与向感光细胞的转运，从而通过能量释放损伤感光细胞的功能。

其他神经系统功能障碍表现也有类似的机制。

而且，雄性Bsg（-/-）小鼠的不育也是由于在Sertoli细胞和精子细胞之间缺乏乳酸转运器导致的。

CD147与环孢素A受体

CD147在炎症中发挥重要的作用，在此过程中CD147分子通过和细胞膜上的其他分子相互作用发挥调节机制。

环孢素A（CyclophilinA,CyPA）受体是免疫抑制剂环孢菌素A的受体，具有肽基脯氨酸顺反异构酶活性，在蛋白质分子折叠过程中可能发挥重要作用[90,91]。

CyPA存在于细胞内，当有炎性反响时也可以分泌到细胞外。

分泌的

CyPA可以趋化中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和T淋巴细胞。

CD147可能是CyPA的受体，结合于CyPA，转导信号，激发趋化过程[92,93]。

CD147分子第180位的脯氨酸和181位的甘氨酸在作为受体作用时是必需的。

明确CyPA的肽基脯氨酸顺反异构酶活性在信号转导中的重要性。

Bsg参与此信号转导的分子机制还不清楚。

另外CD