文摘
Ezrin是一个连接细胞膜和细胞骨架肌动蛋白结合蛋白,这是至关重要的维持细胞形态,细胞间粘附和细胞骨架重塑。哮喘涉及功能障碍的炎症细胞、细胞因子和细胞气道结构。最近的研究表明,ezrin,其功能是受到广泛的磷酸化和蛋白质相互作用的影响,与哮喘密切相关,可能是一个治疗哮喘治疗的目标。在这篇综述中,我们总结研究ezrin并讨论其在支气管哮喘气道炎症和重塑中的作用。
1。介绍
全球倡议对哮喘(吉娜)指导方针表明,哮喘是一种严重的全球卫生问题,影响病人的所有年龄组(1]。其发病率正在增加在全球范围内,影响病人的数量据估计,到2025年增加到4亿(2]。这是一个异构的障碍的特点是慢性气道炎症和重塑3- - - - - -6]。因为哮喘慢性气道炎症发生,糖皮质激素是最广泛规定消炎药(7]。2型先天淋巴细胞(ILC2)、2型辅助Th2细胞,及相关细胞因子(il - 4、IL-5和IL-13)是主要的球员在哮喘的病理变化和临床症状,并增加一直注意anti-IL-5, anti-IL-5Rα,anti-IL-4Rα治疗(8]。但是,哮喘仍控制不佳在西欧和亚洲约53%的病人(9,10],严重疾病患者反应不佳糖皮质激素(11]。此外,大约30 - 60%的难治性疾病患者有固定的气道阻塞,归因于气道重构,包括增加平滑肌质量,网状基底膜增厚,牙龈胶原蛋白沉积,上皮脱落,杯状细胞增生,血管生成(3,12,13]。气道重构可能是炎症的结果,反之亦然,因此有必要开发一种方法来理解炎症和气道结构之间的复杂的相互作用。
Ezrin质膜和细胞骨架连接蛋白主要集中在actin-rich表面结构(14]。等离子membrane-cytoskeleton复杂参与生理和病理状态的细胞调节,如细胞迁移,细胞增殖,细胞粘附和细胞骨架重塑15]。研究表明ezrin在哮喘的发病机制可能有作用通过影响支气管上皮修复和气道平滑肌细胞的收缩。此外,它调节rho-associated蛋白激酶(岩石),NF -κB和环磷酸腺苷/蛋白激酶(营地/ PKA)信号转导途径(16,17]。在这篇综述中,我们总结研究的结构、分布、ezrin和监管,并讨论其在哮喘气道炎症和重塑中的作用。
2。Ezrin是什么?
2.1。基因和结构
Ezrin是一个主要的成员ezrin-radixin-moesin (ERM)家族的蛋白质,和股票约75%的氨基酸身份(18- - - - - -20.]。最初从鸡肠刷状缘上皮分离组件的微绒毛,1983年命名以斯拉康奈尔大学,康奈尔大学的创始人,它被发现21- - - - - -23]。Villin 2(现在叫ezrin),基因编码ezrin,位于6号染色体q25-6q26,包含13个外显子,长24 kb, 81 kDa的表观分子量(24,25]。1988年,ezrin隔绝人类绒毛膜癌的microvillar膜细胞作为75 kDa蛋白质和命名cytovillin 2 (26]。表观分子量的差异可能是由于磷酸化造成的结构性变化,影响其电泳淌度(16]。
Ezrin是研究最多的ERM家族的成员,和其结构成分已经在进化过程中高度保守的。蛋白质含有586个氨基酸,主要由三个域,氨基丰贸(F 4.1蛋白质,E ezrin, R radixin,和M moesin)领域,一个中央α螺旋形域,c端ERM协会域(C-ERMAD) [27- - - - - -29日]。丰贸域是30 kDa复合域(残留1 - 296),它包括三个子域:F1, ubiquitin-like域;F2,四α螺旋;和F3 pleckstrin同源域(23]。这些子域形成3裂,蝶式结构有一个粗略的分辨率为70到70年,40深(30.- - - - - -33]。C-ERMAD域(残留470 - 586)包含了f -肌动蛋白结合位点相关联的丰贸领域氨基或肌动蛋白(34,35]。一个中心α螺旋形域(残留297 - 469)丰贸域和C-ERMAD域之间的谎言,这是由三个螺旋:α1 h,α2 h,α3 h,在单体形成卷曲螺旋结构(36]。链接器区域后显示α螺旋形域(37)(图1)。
Ezrin单体和二聚体状态,前者是一个稳定的配置,可以独立运行。它有一个活跃的开放形式本地化的质膜和细胞质中的休眠闭型局部38]。在休眠封闭形式,卷曲螺旋α螺旋域折叠回到本身和C-ERMAD associates的丰贸领域自己的家庭成员或其他ERM形成单体或为/形成,与肌动蛋白和其他膜受体结合位点包装在[39,40]。在这种形式,ezrin未交联质膜和细胞骨架。丰贸是不稳定域(14],ezrin是开放构型时激活磷脂酰肌醇4,5-bisphosphate (PIP2)结合丰贸领域,公开C-ERMAD苏氨酸和酪氨酸磷酸化等网站(15]。
2.2。表达和亚细胞分布
Ezrin表达在肺、肠、胃、肾脏,它表现出明显的组织特异性41]。它主要位于表皮而非肌肉细胞(42,43]。在小肠,ezrin表达仅限于吸收上皮和内脏间皮和缺席的内皮细胞和平滑肌44]。主要分布在质膜的顶端方面丰富的肌动蛋白,如微绒毛、丝状伪足,波动膜和细胞粘附网站(24,45]。值得注意的是,ezrin仍不活跃在细胞质中,发挥着关键的监管作用,等离子体膜基过程通过直接互动与其他膜蛋白(46]。
3所示。转译后的修改
3.1。磷酸化
蛋白质的功能可以由各种转译后的修改(天车),像磷酸化47]。Ezrin主要受蛋白质磷酸化,使其发挥至关重要的监管作用。Ezrin被招聘的质膜激活PIP2和随后的磷酸化48- - - - - -50]。Thr567 C-ERMAD是最认可的目标phosphorylation-mediated ezrin激活(23]。它是由Nck-interacting磷酸化激酶(尼克)和G protein-coupled受体激酶2 (GRK2),公开活动网站通过解偶联丰贸和c端域。因此,活性低聚物的ezrin过渡到活跃单体发生(51- - - - - -53]。Phospho-deficient突变体,通过更换Thr567丙氨酸生成,表现出细胞凋亡增加,证明的必要性Thr567 ezrin激活(54]。Thr235磷酸化是细胞周期蛋白依赖性激酶5 (CDK5与Thr576)和合作,以充分激活ezrin [23,55)(图1、表1)。
Ezrin可以接受酪氨酸(酪氨酸)磷酸化通过刺激血小板源和肝细胞生长因子(41]。Tyr145和Tyr146可以通过特定Src酪氨酸激酶磷酸化(56,57]。Tyr190可能作为一个Src Homology-2对接点绑定(SH2)ezrin,成为磷酸化Tyr145[的前提24]。Tyr270在β链的外β表在子域F3,其磷酸化可能影响FERM-membrane互动(30.]。Tyr291磷酸化可能削弱丰贸和c端交互并保持ezrin处于打开状态(30.]。Tyr353磷酸化调控通过磷酸肌醇3-kinase PI3K / Akt通路和由研究;导致重组的肌动蛋白细胞骨架和激活B细胞(58- - - - - -60]。Tyr354磷酸化影响ezrin的链接通过调制流动和细胞粘附的细胞tubulogenesis [57,61年]。Tyr477磷酸化作用促进细胞引起的能动性和入侵Src激酶,它们所需的内在的生长因子受体酪氨酸激酶活性表皮生长因子(EGF) [62年,63年)(图1、表1)。
Ser66子域名的F1,是PKA的衬底,其磷酸化在调解中扮演一个重要的角色重塑的顶端膜细胞骨架与壁细胞(酸分泌有关64年]。Ser535至关重要抑制核Bach2积累及其抑制因子在B细胞活动,而Ser535和Ser536磷酸化可能削弱丰贸和c端交互(30.,65年)(图1、表1)。
3.2。去磷酸化和其他多功能天车
Ezrin还通过去磷酸化调节和PIP2水解。去磷酸化过程去除磷酸基的有机化合物(如ATP)水解。在细胞分裂期间,kinetochore-localized PP1-sds22复杂会引发和失活的极地ezrin脱磷酸化66年]。ezrin诱导脱磷酸作用的t细胞受体与CD43的再分配和一个免疫突触的形成。激活基质细胞衍生因子- 1 (SDF-1)及其下游磷脂酶C (PLC)迅速减少PIP2水平和诱导ezrin脱磷酸作用和分解从淋巴细胞的细胞膜。(67年- - - - - -69年)去磷酸化的ezrin蛋白酪氨酸磷酸酶(20元σ),蛋白磷酸酶2 (PP2A)和蛋白质磷酸酶2 c (PP2C)已经证明在体外研究[41,70年]。Arg579和Glu244形成一个紧密的盐桥,这是重要的丰贸和c端之间的亲和力30.,71年]。Lys60乙酰化作用也被报道,这可能损害ezrin phosphorylation-dependent交互(72年)(图1、表1)。
4所示。蛋白质相互作用
4.1。互动与PIP2 Ezrin
PIP2构成细胞酸性脂质总数的1%;然而,它是最丰富的磷酸肌醇,新兵ezrin质膜(73年- - - - - -75年]。结合位点,特定于PIP2解开丰贸从c端ezrin[的激活中扮演着重要的角色76年- - - - - -78年]。赖氨酸位于子域F1、F3有强烈影响的绑定ezrin PIP2 (14,73年]。启动的ezrin磷酸化需要一个适当的电荷分布由磷酸基的头群PIP2,和高的局部浓度组负责人只能实现体外使用胶束或脂质体。此外,中央α螺旋卷曲螺旋发卡是必要的启动ezrin磷酸化,从而抵消强大的丰贸和C-ERMAD之间的联系。与PIP2绑定时,这种效应是增强79年]。此外,PIP2绑定ezrin之间弱键的数量增加,f -肌动蛋白,从而上调粘附能源和膜张力调节细胞粘附、迁移和形态80年]。
4.2。Ezrin与其他蛋白质的相互作用
一些蛋白质可以直接或间接地与丰贸领域。PIP2结合细胞内的胞质尾粘连molecule-1, 2 (ICAM-1, 2),诱导ICAM-1之间的交互,2和ezrin,从而参与磷酸肌醇信号通路(81年]。同时,胞质尾之间的一个复杂的CD44和丰贸或整个ezrin形式的长度,和协调的时空定位PIP2-CD44-ezrin complex-mediated信号事件(82年]。CD43调节t细胞贩运通过Ser76细胞质尾,而其绑定ezrin Ser76磷酸化的关键(83年]。Ezrin调节E-cadherin-dependent adherens结组装通过激活GTPase Rac1而不是RhoA或Cdc42 [84年]。Na+/小时+换热器1 (NHE1)激活和新兵ezrin特定的质膜,从而调节细胞生存的脚手架招聘一个信号复杂,由PI3K和Akt [85年,86年]。Ezrin锚可以使用突触后密度等离子体膜蛋白(PDZs),比如Na+- h+交换器调节因子(NHERF1),也被称为ERM-binding磷蛋白质50 (EBP50)和NHE3等调控蛋白激酶(也称为NHERF2 E3KARP) [23,87年]。PKA有关生理和功能对囊性纤维化跨膜电导调节激酶(雌性生殖道的锚定蛋白(AKAP)相互作用,表明ezrin作为AKAP PKA-mediated磷酸化的雌性生殖道(88年),具体结合位点,ezrin PKA的结合α氨基酸螺旋域(363 - 470)(89年,90年]。(表2)。
5。Ezrin在支气管哮喘气道炎症和重塑
5.1。Ezrin在支气管哮喘气道炎症的作用
众所周知,哮喘是2型气道炎症的病理机制涉及2型先天淋巴细胞(ILC2)和2型辅助Th2细胞。过敏原是主要诱因(91年]。气道上皮细胞的第一道防线,释放alarmins interleukin-25 (IL-25),胸腺基质淋巴细胞生成素(TSLP) ezrin,和启动免疫级联,导致释放interleukin-4 (il - 4)和interleukin-13 (IL-13) [92年]。2型细胞因子il - 4和IL-13被称为原型,这可能会导致免疫球蛋白E (IgE)生产和嗜酸性粒细胞可以运输到航空公司(91年),从而引发哮喘发作。此外,IL-13诱发Janus的磷酸化激酶2 (JAK2),其次是增加核易位磷酸化信号传感器和催化剂的转录6 (STAT6),导致表达下调ezrin表达,这是有关IL-13-induced上皮损伤(93年]。Ezrin可能上皮损伤的潜在生物标志物在哮喘(图2)。
肥大细胞在哮喘是至关重要的;他们分泌多种促炎介质(94年]。IgE交联的高亲和性受体的IgE (Fcε国际扶轮)短暂快速脉冲刺激导致蛋白激酶21与过敏原诱发1 (Pak1)绑定PP2A和激活。PP2A然后脱去磷酸ezrin苏氨酸567促进肥大细胞脱粒(95年(图),导致哮喘反应2)。
哮喘患者通常受到恶化造成鼻病原体。气道上皮的主要目标是吸入病原体像人类鼻病毒(HRV),一个常见的诱发哮喘急性加重的原因。已经证明ezrin形成蛋白质复合体ICAM-1和脾酪氨酸激酶(麦克米兰)质膜,随后激活麦克米兰HRV内化。同时,麦克米兰的磷酸化诱发p38增殖作用的激活蛋白激酶(MAPK)和PI3K和interleukin-8(引发)表达式46,96年- - - - - -98年]。此外,脂多糖(LPS)作用于toll样受体4 (TLR4),迅速激活Rho-associated coiled-coil-containing蛋白激酶(岩石)使磷酸化ezrin,然后从细胞质中ezrin转移到质膜(99年- - - - - -101年]。麦克米兰和骨髓分化因子的协助下88 (MyD88) ezrin与IL-1R-associated激酶1 (IRAK-1)激活NF -κB和p38通路,促进炎性因子的表达肿瘤坏死因子-α(肿瘤坏死因子-α),interleukin-1β(il - 1β)[101年]。引发,il - 1β和肿瘤坏死因子-α诱导的中性粒细胞趋化性和迁移的炎症,导致哮喘气道炎症(102年- - - - - -104年]。后另一个维度是刺激中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)由中性粒细胞生成,ezrin,细胞质膜和Sec3招募,PIP2的参与,诱发健壮的粘蛋白5 AC (MUC5AC)蛋白质分泌105年),导致粘液分泌增加,进一步加剧哮喘(图2)。
作为抗炎介质,由B细胞il - 10表达,在抑制哮喘的免疫反应中发挥作用(106年]。ezrin的研究表明,基因缺失B细胞B细胞受体(BCR)信号,放大和ezrin磷酸化限制生产的il - 10在B细胞(107年]。有趣的是,ezrin肽治疗涉及人类ezrin肽(HEP1)和监管ezrin甘氨酸三肽(RepG3)开关的“受体”形式ezrin submembrane活跃的形式,组织细胞信号复合体,并迅速与细胞表面受体,增强B细胞活化和il - 10的生产和抑制炎症108年]。因此ezrin-multiprotein复合物的规定相当复杂。
哮喘是气道炎症密切相关的严重程度;因此,减少在治疗哮喘气道炎症是至关重要的。Ezrin是过表达在人类的支气管慢性气道疾病(105年),涉及ILC2 Th2,肥大细胞,中性粒细胞,B细胞il - 4, IL-13,引发,il - 1β肿瘤坏死因子-α和其他细胞因子。所有这些发现将有助于找到新的哮喘治疗的目标。
5.2。Ezrin在支气管哮喘气道重塑中的作用
气道重构,基于气道炎症,是哮喘的病理特征之一,包括上皮损伤,杯状细胞增生,细胞外基质(ECM)的异常沉积,气道平滑肌细胞增殖(ASM),纤维母细胞激活,和血管生成3,109年]。
5.2.1。Ezrin和上皮完整
气道上皮的主要防御机制是黏膜纤毛的配合间隙由气道纤毛细胞保护性粘膜层(110年]。通过NHERF1 Ezrin调节气道纤毛细胞的跳动通过促进顶端表面定位β2肾上腺素能受体(β2基于“增大化现实”技术)(110年]。IL-13直接作用于气道上皮细胞,干扰ezrin的顶端定位,影响纤毛细胞的分化,减少纤毛上皮细胞的纤毛拍频,并增加粘液生产(111年]。研究还表明,forkhead盒蛋白为J1 (foxj1)的顶端定位需要ezrin在气道上皮细胞112年]。IL-13磷酸化STAT-6转移到细胞核foxj1启动子结合抑制foxj1的表达。从顶端细胞室Ezrin迷路了,导致纤毛损失和杯状细胞增生(113年]。除此之外,在气道上皮细胞,Ezrin-E3KARP-PKA复杂刺激雌性生殖道Cl -渠道营来调节水盐平衡(114年- - - - - -117年]。显然,ezrin在维护上皮完整性(图中扮演一个重要的角色3)。
5.2.2。Ezrin Epithelial-Mesenchymal过渡(EMT)
EMT指表型变化从上皮到间叶细胞形态,在哮喘气道重塑的一个关键步骤118年]。其中,胶原蛋白,α光滑的肌肉肌动蛋白(α间叶细胞标记(sma)、纤粘连蛋白119年]。转化生长因子-β1 (TGF -β1)和表皮生长因子(EGF)是众所周知的抗病诱导剂的EMT (120年]。TGF -β1受体结合,增加胶原蛋白我通过Smad-dependent通路。需要Ezrin TGF -β1-induced EMT在气道上皮细胞121年]。TGF -β1也诱发CD44的表达,ezrin激活摇滚形式复杂,导致肺泡上皮细胞(EMT感应122年]。另一个诱导表皮生长因子诱导的磷酸化Ezrin Tyr353 Thr567,导致EMT。这可能与NF -κB通路(123年,124年]。
5.2.3。Ezrin, ASM细胞和成纤维细胞
ASM细胞和成纤维细胞是关键细胞在哮喘气道重塑驾车(3]。ASM细胞被认为是部分的收缩或松弛剂装置的航空公司125年]。作为AKAP, ezrin与EBP50结合形成一个复杂的PKA,激活阵营在ASM细胞信号,调节ASM细胞的收缩和放松。这个信号也可以驱动CCAAT-enhancer-binding蛋白质β(c / EBPβ)导致il - 6基因表达和细胞因子的生产,从而促进炎症和气道重塑过程126年,127年]。成纤维细胞在哮喘气道ECM的主要生产国(3]。首先,ezrin可能在维护中扮演角色的纤维母细胞大小和机械力通过组织肌动蛋白丝和调节皮质刚度。另一方面,ezrin促进成纤维细胞的增殖和胶原沉积通过YAP(河马信号通路的级联效应),导致ECM和纤维化(128年,129年]。
6。讨论
越来越多的关注已经支付给ezrin哮喘病理生理学。我们总结ezrin调节气道炎症通过2型免疫细胞,肥大细胞,中性粒细胞,和B细胞通过上皮细胞参与气道重塑,EMT, ASM细胞,成纤维细胞在哮喘。Ezrin有各种磷酸化网站和约束力的合作伙伴和扮演关键角色主要依赖的形式多复杂。然而,相关的生物学和临床意义需要更多的研究来探索其作为一个潜在的生物标志物和治疗哮喘的治疗目标。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
l。,conceived of this review. S.Z. wrote and revised this manuscript. H. W., C.Z., and J.H. designed the figure. J.L., N.Z., M.C., and R.H. helped to draft the manuscript. All authors read and approved the manuscript for publication. All studies were supervised by L.L.
确认
本研究支持的第五个“333项目”中国江苏省科学技术厅(BRA2020388),中国国家自然科学基金(82274632),江苏健康委员会(BJ19025),江苏省研究生创新研究与实践项目(SJCX22_0754)和南京中医药大学附属医院(y2021rc14)。投资者没有参与研究设计、数据收集和分析,决定发表,或准备的手稿。我们要感谢Figdraw(生产的图片http://www.figdraw.com)。