Rs1130866位点通过N-糖基化影响SP-B水平的机制进展

Rs1130866位点通过N-糖基化影响SP-B水平的机制进展

付嘉敏1   孙德俊2

1.内蒙古医科大学     2.内蒙古自治区人民医院

摘要：表面活性蛋白B (SP-B)是生命所必需的，在宿主防御和降低肺泡表面张力中起着重要作用。主要通过影响脂质堆积和稳定脂层来实现的。人SP-B (hSP-B)的单核苷酸多态性(SNP rs1130866)改变了n链糖基化，从而可能影响SP-B的功能。事实上，基因多态性对SP-B水平，肺功能以及呼吸系统疾病恶化程度，频率的影响还处于研究阶段。本文主要以SFTPB基因多态性对糖基化和呼吸生理功能的影响为出发点，对其相关方面的研究进展进行综述。

关键词：表面活性蛋白B；基因多态性；N-糖基化；人SP-B基因变异

表面活性剂蛋白B (SP-B)是表面活性剂的重要组成部分，肺泡表面活性蛋白B（SP-B）是一种多分子复合物，该物质在降低表面张力以防止肺泡塌陷和宿主抵御细菌感染等方面起着关键作用。人类SFTPB基因包含几个遗传变异，包括一个关键的单核苷酸多态性(SNP rs1130866)，该多态性具有核苷酸T到C的转变1。SNP的核苷酸转换改变了前SP-B蛋白中Asn129位点的n -连锁糖基化状态，即SP-B C等位基因具有额外的N-糖基化位点，但在T等位基因中没有。这种改变可能对SP-B蛋白在疾病或应激条件下的加工和功能有影响。

1.SP-B的功能

SFTPB基因定位在染色体区域2p12-p11.2,它跨越约9.5kb的基因组DNA，由11个外显子和10个内含子组成。表面活性蛋白B(SP-B)是一种8kD的蛋白质，是肺表面活性物质中一种高度疏水的次要成分,由2型肺泡细胞和非纤毛细支气管细胞专一合成2。SFTPB基因属于皂苷样蛋白(Saposin-like protein, SAPLIN)家族成员，参与脂质相互作用和抗菌活性等多种功能3。SP-B前体包含三个SAPLIN结构域,前两个结构域分别产生两种成熟蛋白，即SP-BN和SP-BM，它们分别参与宿主防御和表面张力。而位于c端(SP-BC)区域的另一个SAPLIN结构域的功能尚不清楚3。该蛋白存在于哺乳动物肺泡表面的气液交界处，它们排列在肺泡上，通过促进磷脂的吸附和扩散以及防止血浆蛋白破坏这些磷脂来降低气液界面的表面张力4。防止肺泡塌陷Pro-SP-B(前体-表面活性蛋白B)首先在Ⅱ型肺泡上皮细胞合成,在从内质网(ER)运输到多囊泡和板层小体的过程中，通过对381个氨基酸前蛋白的蛋白水解性处理转化为成熟的SP-B5。储存在板层小体的表面活性剂分泌到肺泡间隙，内容物转变为管状髓鞘，产生表面膜。这种膜覆盖在气液交界处的肺泡表面，可以降低肺泡表面张力，增加肺顺应性，维持肺泡稳定，避免呼气末肺泡塌陷，减少呼吸做功，减轻肺损伤6。它主要通过影响脂质堆积、稳定脂层和降低表面张力而在适当的肺表面活性物质组装中起关键作用。研究表明，完全缺乏SFTPB的小鼠模型因肺部无法膨胀，缺氧紫绀，通常在二十分钟内死亡。但不会影响出生前的存活情况。而SFTPB部分缺陷的小鼠的肺发育和组织学外观看似正常，与正常小鼠难以区分。但与完全正常的小鼠相比，这些小鼠表现出更多的空气滞留和早期小气道关闭。同样在人SP-B缺乏的相关病例报告中，我们发现SP-B 编码基因 （SFTPB） 的常见突变的纯合子会迅速导致的呼吸衰竭，肺液或活检标本中观察到的 mRNA 和蛋白质完全缺失。7与此同时，samia等人通过遗传学证实了一名女性足月新生儿是由SFTPB基因中的新型纯合子c.7T>C、p.Leu257Pro突变引起的表面活性蛋白B缺乏，最后婴儿在13个月大时死于呼吸衰竭,这种新突变可能是允许部分 SP-B 产生而导致生存期延长。8Melton等人对条件转基因成年动物的观察表明，支气管肺泡灌洗液中SP-B蛋白表达减少和SP-B浓度降低与呼吸衰竭风险相关，提示肺泡SP-B含量有50%的临界阈值，这是正常肺功能和气体交换所必需的9。

2．SFTPB基因的单核苷酸多态性

单核苷酸多态性（SNP）主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的 DNA 序列多态性。SFTPB基因多态性种类众多，研究显示SFTPB基因rs2304566，rs1130866和rs3024791多态性与呼吸相关疾病有关。比如M.G. Foreman等人研究表明表面活性蛋白 B 的SNP(单核苷酸多态性)与慢性阻塞性肺疾病的易感性和恶化频率有关10。与此同时，J. Yang, B. Wang等人通过对680例COPD患者和687例对照进行了SFTPB基因的4个单核苷酸多态性(SNP)基因分型。比较了病例和对照组之间的等位基因频率和基因型分布，证明了中国汉族人群中，SFTPB变异与COPD易感性和肺功能相关。

3．SNP位点rs1130866与N-糖基化的关系

N-糖基化是一种新生肽链的共翻译后修饰方式。它可以潜在影响蛋白质的物理特性和生物活性。其发生在Pro-SFTPB裂解为SP-B过程中， 亚细胞定位在内质网和高尔基体中。人ProSP-B含有两个N-糖基化位点，分别位于Asn129的NH2末端和Asn311的COOH末端。Asn129处的糖基化是人类特有的11，并且依赖于SP-B编码基因SFTPB的SNP rs1130866。在SFTPB 1580基因位点，C等位基因的Asn129位点发生糖基化，而T等位基因则没有糖基化12。当SFTPB 基因 rs1130866 位点突变时， SFTPB 基因第 4 外显子 1580 位核苷酸的单核苷酸多态性（SNP）使氨基酸131由 Thr(ACT)变为 Ile(ATT) 13。该SNP的核苷酸转变改变了SP-B前蛋白中Asn129位点的N-糖基化状态，不同糖基化状态可能改变SP-B的加工或稳定性，从而导致SP-B水平和功能的不同。Hamvas A等人研究发现，SNP (rs1130866)导致SP-B的N-链糖基化改变，可能通过影响SP-B向片层体的转移和感染或应激条件下pro-SP-B切割的效率来影响成熟SP-B的水平14；而Taponen等人分析了Ile131Thr（rs1130866）杂合成人肺组织样本中SFTPB mRNA的等位基因表达，以定量两种变体的相对表达。最终确定Ile131Thr等位基因特异性的proSP-B肽糖基化通过转录后机制减少或延迟成熟SP-B的分泌13。

已知N-糖基化在控制蛋白质分泌中具有决定性作用，并被认为通过伴侣作用靶向内质网折叠循环的使用来增强糖蛋白的折叠、运输和稳定性15。突变引起的糖基化缺陷通常导致定位错误、内质网滞留和内质网相关蛋白降解，糖基化位点也被证明有助于改善蛋白质运输16。proSP-B-Thr变体可能通过与有助于折叠的内质网伴侣蛋白的长时间相互作用而发生轻微的内质网滞留。这足以解释我们研究中观察到的分泌的细微延迟。

5.其他

SP-B蛋白在行使功能时并非是独立进行的，SP-B的表达也与SP-C的加工密切相关，SP-C也作为前体蛋白合成。在没有SP-B的情况下，SP-C的前肽没有被完全去除，导致SP-C的错误加工以及肺泡表面活性剂中成熟SP-C肽的浓度显著降低17。

6.展望

呼吸系统疾病除了与吸烟，环境等常见因素有关外，遗传因素同样重要。SP-B基因多态性对SP-B蛋白水平的影响机制还不明确,这可能与种族、环境等因素影响有关。N-糖基化对蛋白分泌有决定性作用，是基因多态性影响蛋白水平的关键机制,可能为未来急性或慢性肺病的诊疗提供理论基础和可行方案。

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