1、INSIGSCAPSREBPs 通路与炎症摘要：固醇调节元件结合蛋白是脂质代谢信号转导的主要途径之一，对胆固醇调控起重要作用。INSIG、SCAP、SREBPs 共同构成了 INSIG-SCAP-SREBPs 转运体系，维持体内脂质平衡具有重要意义。炎症应激干扰了 INSIG-SCAP-SREBPs 通路负反馈调节，致使 LDLr 表达失调，细胞大量摄取外源性胆固醇并形成泡沫细胞。 关键词：固醇调节元件结合蛋白；脂代谢；炎症 固醇调节元件结合蛋白（SREBPs）是脂质代谢信号转导的主要途径之一，对胆固醇调控起重要作用。新合成的 SREBPs 是一种没有活性的前体蛋白，必须由 SREBPs 裂解
2、激活蛋白（SCAP）携带从内质网转运至高尔基体后才能加工成有活性的转录因子-核 SREBPs（nSREBPs） ，而此过程依赖于细胞内游离胆固醇含量和内质网胰岛素诱导基因（INSIG）水平。INSIG 与 SCAP、SREBPs 共同构成了 INSIG-SCAP-SREBPs 转运体系，INSIG-SCAP-SREBPs 以复合体的形式存储于内质网上与细胞内胆固醇的含量共同影响 nSREBPs 的活化，调节低密度脂蛋白受体（LDLr）的转录，从而反馈调节细胞对外源性胆固醇的摄入1。研究发现，炎症应激干扰了 INSIG-SCAP-SREBPs 通路负反馈调节，致使 LDLr 表达失调，细胞大量摄
3、取外源性胆固醇。本文从 INSIG-SCAP-SREBPs 通路概述、功能以及炎症干扰 INSIG-SCAP-SREBPs 转运体功能进行综述。 1 INSIG-SCAP-SREBPs 通路概述 1.1 SREBPs SREBPs 家族由三种亚型组成，有 3 种形式的异构体，即SREBPs-1a、SREBPs-1c 和 SREBPs-2，其中 SREBPs-1a 和 SREBPs-1c 是由SREBPs-1 的不同启动子转录而生成的。SREBPs-1 在肝脏及肾上腺最为丰富，SREBPs-2 则普遍存在于大多数组织。 1.2 SCAP SCAP 是内质网上另一种整合膜蛋白，包括两个不同结构域，
4、即 C 端结构域和 N 端结构域。SCAP 的 C 端含有 5 个 WD 重复，每个重复约为 40 个氨基酸长度，重复作用于 SERBPs 的 C 端调节结构域，并在内质网形成紧密的 SCAP-SREBPs 复合体。SCAP 分子 N 端结构域由 8 个跨膜螺旋组成，其中的 26 个螺旋组成了一个固醇敏感区，即固醇感受敏感域（SSD） ，它是细胞内胆固醇水平的感受器。SSD 可以与胆固醇结合而实现阻断 SREBPs 的运输，在 SREBPs-SCAP 复合物调节脂质合成的过程中发挥至关重要的作用。当细胞内胆固醇水平升高时，SCAP 的构象改变，使得 SCAP-SREBPs 复合体与 INSIG
5、 在内质网结合，使胆固醇合成减少；相反，当细胞内胆固醇水平低时，SCAP 构象不发生改变，它能够使 INSIG 和 SCAP-SREBPS 复合体分离，而使 SREBPs 有效地从内质网转运至高尔基体实现活化，从而促进胆固醇合成。因此，最终 SCAP-SREBPs 复合体能否在内质网上滞留是通过 INSIG 结合 SCAP-SREBPs 复合体来实现的。 1.3 INSIG INSIG 是几年来发现的调控脂质代谢的新基因之一，目前发现 INSIG 有两种异构体，即 INSIG-1 和 INSIG-2，两种分子都是以 6 跨膜螺旋结构形式镶嵌在内质网膜上的。INSIG-1 由 277 个氨基酸残
6、基组成，INSIG-2 有 225 个氨基酸残基，缺少 INSIG-1 氨基末端的 50 个氨基酸残基，这种结构的差别在不同种属间是高度保守的。人类的两种 INSIG 蛋白有 59%的同源性，分别位于 INSIG-1 的 Asp-205 和 INSIG-2 的 Asp-149位点，是 INSIG 对 SCAP 和 HMGCoA 还原酶发挥作用的重要结构。INSIG-1主要调节 SREBPs 靶基因的表达，INSIG-2 与此无关。当细胞内胆固醇缺失时，泛素连接酶 gp78 与 INSIG-1 联系，诱导 INSIG-1 泛素化和蛋白酶途径降解，SCAP-SREBPs 复合体进入高尔基体并水解激
7、活，SREBPs 释放活性蛋白，脂质合成相关基因激活；当细胞内脂质水平升高时，INSIG 则抑制 SCAP-SREBPs 复合体进入高尔基体水解以降低脂质合成。由于INSIG-1 蛋白的半衰期很短，合成之后很快被蛋白酶体降解，其有效的维持细胞脂质合成动态平衡中具有重要意义。INSIG-2 只有在固醇存在的条件下才能发挥作用，没有固醇的环境中即使其表达水平再高也不能将SREBPS-SCAP 复合体滞留在内质网膜上。当细胞在对固醇供需发生较大变化时，INSIG-1 和 INSIG-2 共同作用，对 SREBPs 合成和成熟进行精细的调节。但由于 INSIG-1 和 INSIG-2 所含的氨基酸残基
8、不同，INSIG-1 的降解速率比 INSIG-2 要迅速得多，研究发现，INSIG-1 的 Ser-149 促进其降解，而 INSIG-2 的 Ser-106 和 Glu-214 可增强泛素化，相比 INSIG-1 而言 INSIG-2 的稳定性更强。 2 INSIG-SCAP-SREBPs 转运体 INSIG-SCAP-SREBPs 转运体主要功能是调节 SREBPs 的活化和加工，进而调节机体内脂质合成。当 SREBPs 前体蛋白合成后，首先与 SCAP 形成 SCAP-SREBPs 复合体。当细胞内的胆固醇负荷过重时，胆固醇结合到固醇感受敏感域上，引起 SCAP-SREBPs 复合体构
9、象改变，并与内质网上的 INSIG 结合，形成 INSIG-SCAP-SREBPs 复合体，将 SREBPs 锁定在内质网膜上，从而抑制 SREBPs 蛋白裂解，胆固醇合成减少；相反，细胞内胆固醇浓度下降时，固醇感受敏感域构象发生改变，SCAP 与内质网膜上的INSIG 分离，并携带 SREBPs 从内质网转运至高尔基体。因此，生理状态下决定 SCAP 能否携带 SREBPs 从内质网逃逸，取决于细胞内游离胆固醇的含量和内质网 INSIG 的水平。 3 炎症干扰 INSIG-SCAP-SREBPs 转运体的功能 实验发现在人肝癌细胞上2，无论细胞内是否存在高胆固醇负荷，炎症刺激因子增加了细胞
10、SCAP、SREBPs 的异常表达，并促进 SCAP-SREBPs 复合物从内质网向高尔基体的转移及 SREBPs 的活化，进而增加了 LDLr 的表达，最终使细胞外胆固醇经 LDLr 途径进入细胞。研究发现，在炎症因子如 TNF-、IL-1 的作用下，干扰了肾小球系膜细胞 SCAP-SREBPs-LDLr 途径，从而使 LDLr 失调，吞噬过多的低密度脂蛋白，加重了细胞内脂质沉积。类似的研究同样证实了炎性因子 IL-1 可干扰人血管平滑肌 SREBPs 信号转导途径，导致 LDLr 表达失调，促进了泡沫细胞的形成3。Zhao3等在小鼠模型上证实，尽管细胞内胆固醇超负荷，炎症因子通过干扰 SC
11、AP 介导的细胞内胆固醇对 LDLr 的反馈调节，在促进肝细胞对外源性胆固醇的摄入4。进一步研究证实炎症因子如脂多糖增加了 THP-1 源性巨噬细胞 SCAP、SREBPs 的 mRNA 和蛋白的过度表达，进而增加了了SCAP/INSIG 比率，由于 INSIG 在内质网上的数量有限，炎症状态下没有足够量的 INSIG 固定表达增加的 SCAP-SREBPs 复合体，INSIG 被饱和所致，并且对巨噬细胞这种干扰效应比在血管平滑肌细胞中的作用更加明显。最新研究发现，炎症因子使巨噬细胞高尔基体甘露糖苷酶表达增加，促进 SCAP 糖基化并延长其半衰期，增强内质网与高尔基体之间 SCAP 的转位及再
12、循环，可携带更多的 SREBPs-2 从内质网转运至高尔基体，使 LDLr表达上调。而随着糖基化产物（AGE）的增多，又可正向调节了高尔基体甘露糖苷酶的活性及 SCAP 的糖基化，最终导致脂质在细胞内沉积，泡沫细胞形成。 总之，上述研究均提示即使在细胞内高胆固醇浓度水平下，炎症因子促进了 SCAP-SREBPs 复合体从内质网逃逸至高尔基体，这种非正常逃逸扰乱了 INSIG-SCAP-SREBPs 生理反馈调控。 4 展望 综述，脂质代谢的信号传导途径十分复杂， INSIG-SCAP-SREBPs 通路是其中一条重要途径，此通路中的多个环节都不仅受到其终末产物的负反馈调节作用，还涉及到 INS
13、IG、SCAP、SREBPs 本身激活及INSIG、SCAP、SREBPs 等蛋白之间的相互作用。目前关于 INSIG-SCAP-SREBPs 信号通路与炎症相关研究仍较为局限，许多环节仍然不清楚，如炎性刺激因子是否干扰了 INSIG 与 SCAP-SREBPs 复合体的结合？是否下调了 INSIG 水平？是否激活了 S1P、S2P 水解酶？是否促进了 COPII 蛋白的表达？这些疑问尚需进一步研究加以证实。 参考文献： 1Radhakrishnan A，Ikeda Y，Kwon HJ，et al.Sterol-regulated transport of SREBPs from endopl
14、asmic reticulum to Golgi：oxysterols block transport by binding to INSIGJ.Proc Natl Acad.Sci USA，2007，104（16）：6511-6518. 2Chen Y，Ruan X Z，Huang A L，et al.Mechanisms of dysregulation of low-density lipoprotein receptor expression in HepG2 cells induced by inflammatory cytokinesJ.Chin Med J（Engl） ，2007
15、，120（24）：2185-2190. 3Zhao L，Chen Y，Tang R，et al.Inflammatory stress exacerbates hepatic cholesterol accumulation via increasing cholesterol uptake and de novo synthesisJ.J Gastroenterol Hepatol，2011，26（5）：875-883. 4Ye Q，Chen Y，Lei H，et al.In stress increases unmodified LDL uptake via LDL receptor：an alternative pathway for macrophage foam-cell formationJ.Inflamm Res，2009，58（11）809-818. 编辑/哈涛
