【摘要】 肌动蛋白是细胞骨架的主要组成成分，cofilin作为肌动蛋白结合蛋白中的一种， 对肌动蛋白活性起到重要调节作用。cofilin广泛分布于各组织中，在多种细胞中表达，如平滑肌细胞、癌细胞、神经细胞等等。在很多疾病的发生于发展中起着非常重要的作用，这些疾病都与影响细胞骨架的蛋白相联系。近年来cofilin作为靶蛋白已逐渐成为研究肿瘤转移、生殖系统疾病、神经系统疾病、循环系统疾病等的研究热点。本文系统的对cofilin与疾病的相关性做一综述。
【关键词】 cofilin;肌动蛋白;磷酸化;去磷酸化
Abstract：Actin is the major component of cytoskeleton， which plays a very important role in tumor cell migration. As a key member of actin-binding proteins， cofilin has a significant effect on regulation of actin filament polymerization and depolymerization. Cofilin is widely distributed in various tissues and expressed in many kinds of cells，such as smooth cells，cancer cells，nerve cells，etc. Cofilin plays an important role in the occurrence and development of many diseases which are linked to the cytoskeleton proteins. In recent years，as the target protein， cofilin has gradually become a hot spot， such as metastasis，reproductive system diseases， nervous system diseases， circulatory diseases，etc. This review is about the correlation between cofilin and diseases.
Key words：cofilin;actin;phosphorylate;dephosphorylate
肌动蛋白是真核细胞种最丰富的蛋白质，参与一系列重要的生理活动，cofilin作为肌动蛋白结合
Symbol`@@蛋白中的一种，对于与肌动蛋白参与的各种生理或病理过程具有相应的调节作用。cofilin广泛分布于各组织中，其活性受自身以及外界信号的调节。目前研究表明哺乳动物cofilin基因有两种亚型，分别编码不同蛋白。cofilin-1在多种非肌肉组织，尤其是脑和肝中表达。cofilin-2在主要在肌肉组织中表达，包括骨骼肌和心肌等。cofilin具有多种生物学活性，如参与细胞凋亡、胞质分裂、对鬼笔环肽作用等。cofilin在正常细胞中调节肌动蛋白重组，但在应激条件下可与肌动蛋白形成复合物而改变细胞功能。
1 基本功能
cofilin 是肌动蛋白结合蛋白，一定条件下可促使肌动蛋白微丝解聚 ，是调控细胞骨架 F-actin 解聚和重构的重要因素。 cofilin基本功能是在细胞内结合和解聚F-actin，抑制G-actin的聚合，增强肌动蛋白丝的转换 。cofilin是调控细胞的运动能力的重要因素。cofilin对肌动蛋白参与的维持细胞形态，极性，促进细胞游走，胞质分裂，参与胚胎发生，器官形成，血管新生，神经构建以及肿瘤转移，免疫疾患等具有相应功能。
2 调控因素
cofilin的活性还受细胞内外信号分子以及自身磷酸化调节，cofilin的重要作用位点是其N末端的Ser3位点，其上有Ser3是cofilin唯一的磷酸化位点。调节因子通过在Ser3位点的磷酸化和去磷酸化来实现cofilin活性调控目的。P-cofilin是其失活形式，cofilin去磷酸化形式是其活化形式 。
3 与cofilin相关的疾病
3.1 cofililin与肿瘤细胞转移
cofilin对肿瘤的发生、肿瘤细胞转移方向、肿瘤细胞胞核以及与其基质粘附、肿瘤细胞转移速度、肿瘤细胞的侵袭性都有重要影响 。cofilin 在蛋白质水平的过量表达提高了肿瘤细胞迁移的速率。cofilin 表达的抑制能显著减少肿瘤细胞的入侵。而cofilin 在 mRNA水平的过量表达已经在肿瘤细胞(如乳房肿瘤)亚群中检测到。cofilin在很多肿瘤细胞中的表达明显增多如：神经胶质瘤 、 T淋巴细胞瘤、人宫颈癌细胞、结肠癌细胞 (KM12)、 肝癌细胞(HepG2)、 肾癌细胞 (COS1)，食管鳞状细胞癌。转移的前列腺癌细胞中也有高浓度磷酸化的cofilin 。此外，CFL-1不仅对食管癌的发生有重要作用，而且与其病理分期显著相关，因此提出可将CFL-1作为食管癌的诊断和判断预后的新型候选基因。这也为发展食管癌的靶向治疗提供一定思路。在研究人类白血病的治疗中，得出灭活cofilin的活性，可抑制肿瘤转移。也有研究提出cofilin为重要的氧化剂，在一定条件下可氧化诱导细胞凋亡，为肿瘤治疗提供思路。最近研究表明讨洛伐他汀有能以cofilin为作用靶点降低乳腺癌细胞的生长。
3.2 cofilin与子宫内膜移位症的关系
子宫内膜异位症(endometriosis， EM)也称内异症，是育龄妇女常见的雌激素依赖性疾病，发病率有显的上升趋势，成为一种“现代病，多发病 ”内症的发病机制复杂，有多种学说解释，但是任何一理论都难以解释疾病发生的全部机制。近年来，学者们提出了“在位内膜决定论” ，即子宫内膜的异位种植关键取决于在位内膜基因表达的差异。已有研究以与黏附、 侵袭密切相关的肌动蛋白结合因子 cofilin 基因为研究靶点，应用RT-PCR 方法检测候选基因 cofilin 在内异症在位内膜中的表达。 验证cDNA-RDA 所筛查出的差异基因在子宫内膜异位症中的意义，以进一步发现影响子宫内膜异位症发生、 发展的目的基因。得出结论：子宫内膜异位症患者在位内膜中cofilin表达水平的异常升高在该病的发生发展中起重要作用内异症患者在位内膜及异位内膜中，中、 重度组cofilin 的表达水平高于轻度组，提示其可能是与内异症发展相关的靶基因之一 。
3.3 cofilin与糖尿病血管病变的关系
高糖刺激可能通过PKC信号转导通路使cofilin-1表达增强，进一步导致糖尿病血管病变的发生。血管内皮细胞等非肌型细胞主要表达cofilin-1，可以通过cofilin的磷酸化和去磷酸化从而调节细胞骨架的重构，进而影响血管内皮细胞的结构和通透性。高浓度葡萄糖→血管内皮细胞PKC活化→骨架调节蛋白cofilin-1表达上调→内皮细胞骨架改变和通透性增加→大血管以及微血管的病变 这一连锁反应可能是糖尿病血管病变的又一机理。
3.4 Cofilin的表达对人肝细胞增殖和抗损伤能力的影响
为研究cofilin的分子生物学特性及其对肝病的治疗作用，已有实验构建了cofilin的真核表达载体。实验显示人肝细胞转染cofilin后有促细胞分裂活性。除了在微丝再循环中的作用，cofilin在应激细胞的胞质和胞核中的富含肌动蛋白的区域中也有发现。在热应激和化学应激细胞中存在cofilin向细胞核的定向运动，肌动蛋白可能藉此进入细胞核以避免在应激状态下发生变性，在应激因素去除后供细胞再利用。现在已知cofilin可以抑制肌动蛋白的变性，从而支持了这一假设。已有实验在离体细胞水平上直接观察了转cofilin对CCl4染毒肝细胞的保护作用，表现在转染cofilin不仅可提高染毒细胞的存活率，还可降低受损细胞ALT、K+漏出。结果提示，肝细胞转染cofilin可提高肝细胞膜的完整性，对抗CCl4的溶膜作用。从cofilin与F-actin和G-actin的非常复杂的联系反映出它们在细胞内的多重功能。实验结果显示，经转导cofilin的肝细胞的DNA合成明显增加。PCNA免疫组化结果显示转导cofilin的肝细胞阳性率明显增加，也提示转导cofilin使肝细胞增殖活性增加。综上所述，cofilin在正常人肝细胞的过表达可促进细胞增殖，提高肝细胞抗损伤能力。而cofilin的过表达对肝细胞骨架的具体影响，其保护细胞膜的作用机制尚有待进一步研究。
3.5 体外肝细胞极性重建与 cofilin的脱磷酸化
体外肝细胞极性重建是生物人工肝研究的重要组成。细胞极性建立机制的探索可用于指导体外肝细胞极性重建。目前认为细胞骨架重塑是细胞极性建立的关键环节，而肌动蛋白解聚因子cofilin是细胞骨架塑形的重要调节因素。cofilin可绑定于肌动蛋白微丝或肌动蛋白单体，其主要功能是分解肌动蛋白微丝和增加肌动蛋白单体从肌动蛋白微丝的末端解离的速度，从而促进肌动蛋白微丝的循环。它是目前为止已发现的肌动蛋白绑定蛋白家族中惟一能够改变肌动蛋白微丝扭曲结构的蛋白质。肝细胞极性是一涉及细胞-细胞和细胞-基质之间作用的多方面过程，细胞外基质起着非常重要的作用，已经证明细胞外基质成分在肝细胞极性维持中作用重大。已有实验模仿肝脏本身结构，应用三明治培养系统使肝细胞生长在两层胶原凝胶之间，比传统的单层胶原更接近体内细胞周围环境特点。利用这种构型培养肝细胞在质膜水平重建细胞极性。实验证实了在体外肝细胞极性重建过程中存在cofilin的脱磷酸化。为以后进行cofilin脱磷酸的上游激动信号分子的识别，从而进一步明确胞外刺激对肝细胞极性建立影响的细胞信息学机制，指导体外肝细胞培养条件及技术的改进，稳定诱导体外肝细胞极性重建奠定了理论基础。
3.6 cofilin与神经系统疾病的关系
在Alzheimer's病人的大脑的额皮质和海马中 ，发现cofilin-actin的棒状结构 ，但在正常的人脑组织中没有发现。由于应激诱导的这种棒状结构在轴突和树突的形成， 能够导致神经性变性疾病。亨延顿病(HD)与cofilin-actin的棒状结构也相关。此外最近病理学研究发现，脑的拮抗性肌肉痉挛和出生缺陷的胚胎中出现肌动蛋白骨架及神经性的损害，这些都与cofilin-actin棒状结构的形成有关。N-cifilin与神经元的迁移障及大脑皮质细胞的细胞周期相关。很多神经系统疾病，例如：先天无脑回畸形、癫痫以及神经分裂症都是与大脑发育过程中神经元的异常迁移有关。在大脑皮层N-cofilin减少会削弱快速迁移，进而导致大脑皮层的介质的不足。而神经元的过度分化有可以导致神经干细胞的衰竭。另外有研究表明多巴胺受体D4的激活可疑使cofilin的去磷酸化转为其活化形式，导致actin解聚。此外最近有研究表明，cofilin与人的记忆，联想有关。
3.7 cofilin与主动脉夹层的关系
胸主动脉夹层(Thoracic aortic dissection，TAD)是一种影响主动脉的致命性疾病，是病变主动脉腔内血液从主动脉内膜撕裂处进入主动脉中膜，使中膜分离，并沿主动脉长轴方向扩展，形成主动脉壁的二层分离状态。目前相关研究认为：主动脉中膜平滑肌细胞骨架的肌动蛋白纤维重构是动脉为适应夹层血流动力学及机械应力变化而发生的早期事件之一。已有研究应用差异蛋白质组学方法比较分析TAD和正常人胸主动脉组织的蛋白质组，发现部分与微丝结合而产生作用的细胞骨架蛋白如ADF、cofilin等在两组主动脉组织中存在表达差异。另有有研究在前期蛋白质组学的发现基础上，采用Western-blot免疫印迹分析和荧光定量逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)方法进一步检测肌动蛋白解聚因子ADF、丝切蛋白cofilin与其上游调节蛋白LIM激酶在13例胸主动脉夹层和8例正常人胸主动脉组织中的表达，比较其蛋白表达差异及三者之间的表达关系。实验证明：1.细胞骨架蛋白cofilin在胸主动脉夹层组织中的mRNA和蛋白表达均明显低于正常人胸主动脉组织，作为肌动蛋白纤维去聚合蛋白家族主要成员，cofilin的表达下调一方面可能是在高压高速血流的冲击下，TAD血管管壁组织细胞骨架遭到破坏后重组能力减弱、预后不佳的根本原因之一。另一面，其下调对夹层病变后稳定残存血管管壁细胞骨架、维持残存血管管壁正常组织结构、有效抵抗血流冲击避免更大灾难有利; 2.LIM激酶作为细胞骨架动力学的调节子，位于Rho-ROCK诱导的含肌动蛋白的细胞骨架的信号通路上，主要功能通过磷酸化cofilin蛋白来调节肌动蛋白丝和质膜结构的重新组装。发现LIMK在胸主动脉夹层组织中的mRNA和蛋白表达降低，表明在TAD血管组织中，作为VSMC、VEC等细胞排列、增殖、迁移所必需的细胞骨架重构发生了抑制，从而对疾病的预后产生影响; 3.发现夹层组织中作为丝切蛋白cofilin上游调控蛋白的LIMK与cofilin的表达水平变化一致，均呈相同的下调趋势，虽然对两者表达的相关性统计分析未显示明显意义，我们分析由于样本例数的限制，亦不能否定两者之间可能的正相关关系，并推测LIMK与cofilin之间在信号传导通路中可能存在正反馈调节。需进一步研究证实; 4.差异蛋白cofilin、LIMK的表达与马凡综合征、吸烟、高血压等临床参数有明显相关。马凡综合征作为遗传性疾病使主动脉管壁先天薄弱，吸烟、高血压可使动脉管壁发生重构，但其在疾病发生发展中的分子生物学机制并未完全清楚。
3.8 cofilin与心脏瓣膜病的关系
在瓣膜的间质细胞(VIC)胞的生成促使纤维化的心脏瓣膜病。已有实验检查动物模型的主动脉瓣膜中的成纤维细胞的分化情况。正常情况下细胞免疫染色，α平滑肌肌动蛋白是很少的;而模型组中则是空间上成簇群生、大量的。经过试验中多种方法检测，VIC中成纤维细胞不同蛋白的表达，9种被监测的蛋白中cofilin和p-cofilin表达强烈的增加。研究结果显示cofilin可以作为纤维化的心脏瓣膜疾病中成纤维细胞分化的标志。
3.9 其他
营养不良症患者骨骼肌中 cofilin的含量明显增加。过量表达 ADF/cofilin 还可以通过调控神经细胞内肌动蛋白网络来影响轴突的起始、发生、伸长和树突的形成，从而增加神经元的长度，加快神经元的生长，从而促进外伤、截肢等患者的离断神经的修复;ADF/cofilin失调还与细菌感染、不孕不育有关。cofilin的活性借血小板衍生生长因子(PDGF)在血管的愈合、动脉粥样硬化和再狭窄中起着作用。
4 展 望
经过近20年的研究，cofilin 在蛋白结构、 分布、作用机理以及生物学效应等方面都取得了重大进展。但对cofilin 与疾病的发生与发展相关性有待于进一步的研究，我们对cofilin在肿瘤形成过程中所发挥的各方面的作用将有令人鼓舞的进展，并藉此研发出相应临床药物，为攻克肿瘤提供新的契机。cofilin作为多种疾病相关的靶基因之一，期待在以后的研究可以为用于临床治疗打下理论基础，为基因治疗和药物开发提供依据。
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