1、毕业论文文献综述生物技术MUCIN基因的研究进展摘要MUCIN基因是一类产物为黏蛋白的基因，分布广泛，调控多种生命活动。本文对MUCIN基因和蛋白产物的结构功能做了简要的介绍，同时探讨了MUCIN基因的研究在疾病尤其是癌症防治领域的重要意义。最后，本文介绍了MUCIN基因研究的现状与最新进展。关键词MUCIN基因黏蛋白多态性疾病防治引言动物，植物乃至微生物在生长发育和代谢过程中，普遍合成和分泌成分各不相同的黏液状物质，用于防御病原体的入侵，保护组织器官，适应外界环境，完成寄生繁殖等生命活动。经过研究，这些黏液状物质都含一类结构和功能相近的蛋白质，人们称之为“MUCIN”，即黏蛋白。大量的实验证
2、明这类蛋白在生命活动中起着重要的作用，而人们对它的了解还十分有限。从对MUCIN基因的研究入手，深入了解其结构特征，表达与调控机制，对认识此类蛋白结构和作用机理，实现对它的利用乃至各种疾病的治疗具有重要意义。1MUCIN基因概述11MUCIN基因及蛋白产物结构特征MUCIN基因家族是科学家研究较多的一类基因，目前已确认了十一种粘蛋白。此类人类黏蛋白基因表达复合的RNA，是可变数目的重复模体组成的ALEXL,ETAL,2000，在可变重复模体编码的氨基酸中大量聚集着丝氨酸和苏氨酸（高峰等,2007）。黏蛋白是一类高度糖基化蛋白（HOWARDANDCAROLYN,2005），集中分布在呼吸道和消化
3、道等组织的粘膜表面，行使润滑及保护的作用。蛋白骨架核心区域丝氨酸、苏氨酸残基上连接的大量寡糖链构成黏蛋白的基本结构，其中总分子量的一半以上由这些寡糖链占据。这些糖链大部分是0一连接糖链，在机体非特异性免疫应答中发挥着不可忽视的作用。蛋白的核心部位具有不同的连续重复模体并分为分泌型和膜结合型两种类型。前者具有膜锚定序列，后者缺少此序列，但两种类型序列N端都含有信号肽HENRIK,ETA1,1997JULENIUS,ETA1,2005）。12几种重要MUCIN基因的介绍目前，科学家确认的十一种粘蛋白标记为MUC14、MUC5AC、MUC5B、MUC68、MUC1112（康美和等,2008）。现选择
4、几种较为常见的做简要介绍。MUC1基因是最为常见的人体MUCIN基因，其长度约1821BP，串联重复序列位于MUC1基因第2个外显子，序列特征符合典型的小卫星序列。人类MUC1基因具有多个异构体，而其它物种此基因没有这样的多态性（高峰等,2007）。MUC7基因长度为11KB左右，其蛋白产物是一条单独的肽链，由五个结构域组成SOARES,2002。MUC2基因是从人类小肠正常杯状细胞所特有的CDNA文库中克隆到的一种基因，其编码的蛋白产物是小肠粘液中不可缺少的组成成分（翁羽蕙等,2010）。MUC6基因是从人类胃CDNA文库中所克隆到的一种基因，它的核心区域由可变数目的串联重复序列组成，此区域
5、可编码160个氨基酸残基（汪荣泉等,2001）。MUC16基因由84个外显子组成，基因长度在100KB以上，约编码156个氨基酸残基（王超等,2009）。这些基因都具有MUCIN基因家族共有的序列特征。2MUCIN基因的研究与疾病的防治MUCIN基因蛋白广泛分布于机体多种器官和组织的黏膜表面，如消化道、呼吸道、生殖道、角结膜等。它们有些是膜蛋白，有些是分泌蛋白，起到细胞识别与信号传递的作用。这就决定了此类蛋白与细胞癌变、免疫、生物寄生等生命现象的密切关系。深入研究MUCIN基因对人们了解各种疾病的致病机理与防治具有重要意义。21MUCIN基因与癌症治疗大量实验证明MUCIN基因与癌症有密切关系
6、，且不同的MUCIN基因与癌症关系各不相同。冯美燕等研究发现MUC1在正常胃癌演进的过程中，表达率呈下调趋势，而MUC2在此过程中为上调表达（冯美燕等,2002）。相关文献报道称，肺癌患者手术后的平均生存时间和肺癌组织中MUC1基因蛋白产物的表达量成反比，MUC1基因阳蛋白产物表达量越高，肺癌患者接受手术后的寿命越短（康美和,2008）。汪荣泉等在研究中发现，胃粘膜表面成分中含有MUC6基因编码的蛋白产物，胃癌患者患病后和患病前相比，MUC6基因蛋白产物的表达量明显下降（汪荣泉等,2001）；科学家还发现，胃粘膜表面成分中同样含有MUC5AC基因编码的蛋白产物，相对于正常细胞而言，此蛋白在癌变
7、细胞中的表达量显著下调（汪荣泉等,1999）。曹红等在研究中发现，与正常细胞相比，结石性胆囊炎和胆囊腺瘤样息肉病变部位的细胞中MUC1和MUC3基因蛋白产物的表达量大大减少，这为结石病和胆囊癌的病前诊断提供了新的思路（曹红等,2003）。22MUCIN基因在其他疾病中作用的研究刘剑波等研究发现，人以及动物体内的支气管壁表面分泌的粘液中含有大量MUCIN基因编码的蛋白产物，而哮喘患者呼吸不畅是因支气管粘膜分泌了大量黏液堵塞气道引起，由此推测减少MUIN基因的表达量可有效降低气喘病的发病率。进一步的实验证实MUCIN基因蛋白产物表达量上调可导致哮喘病（刘剑波,2004）。杜立阳等研究发现，人体肠道
8、粘膜表面的粘液中集中分布着大量粘蛋白，其中MUC2基因编码的蛋白产物含量最多。粘液成分是肠黏膜重要化学屏障，肠道炎症的发生大多源于粘液成分的损伤。MUC2基因蛋白产物表达量的异常会导致粘液层受到破坏，调整粘蛋白表达量通常是治疗此类疾病的关键（杜立阳等,2010）。黄雪琨等在研究中发现，人类鼻窦粘膜表面含有大量以MUC2基因蛋白产物为主的粘蛋白，鼻窦炎患者炎症区域黏液过度分泌，这是由于细胞中MUC2基因的表达量显著上调引起黄雪琨等,2007。黎国伟等通过实验探讨了急性白血病患者MUCL基因的表达情况及临床意义，发现与健康人相比，患者MUCL基因蛋白产物表达量显著异常，这可作为分子生物学指标诊断急
9、性白血病患者（黎国伟等,2005）。3MUCIN基因在寄主向宿主侵袭过程中所起的重要作用的探究目前，国内对MUCIN基因的研究才刚刚起步，而且仅限于人体MUCIN基因的研究和相关疾病的治愈，对其它动物体内的MUCIN基因研究甚少。然而，国外对MUCIN基因及其蛋白作了大量研究，研究范围已经从脊椎动物延伸到无脊椎动物。在研究过程中，MUCIN基因在寄主向宿主侵袭过程中所起的重要作用成为一个新的重要发现（ISAACANDJOSEDEJESUS,2008）。寄主和宿主在漫长的进化过程中是相互选择，互相促进的。很多寄主是依靠自身分泌的一类黏液物质来实现对宿主的识别和寄生部位的确定。这类黏液含有多种蛋白
10、质，其中有一类蛋白质在侵袭寄主过程中发挥着关键作用ALVARO,ETA1,2001，它们接触到宿主细胞表面后能与细胞膜上的受体特异性结合，甚至水解某些宿主的结构和功能蛋白，帮助寄主识别并入侵宿主体内。与此同时，宿主自身也分泌类似的含有多种蛋白的黏液物质，其中有一类蛋白同样具有识别和消化的作用，所不同的是，有时候这类蛋白会成为宿主识别寄主的靶位点或者成为寄主维持生存的营养物质GEORGIOS,ETA1,2001。研究发现，寄主和宿主具有的这类蛋白有共同的结构特征和高度的多态性。EMMANUELROGER等对其基因序列分析比对后初步认定此类基因属于MUCIN基因家族（EMMANUELANDBENJ
11、AMIN,2008）。寄主和宿主体内的MUCIN基因具有显著多态性（JAVIER,ETA1,1998），说明此类基因在进化过程中发生过多次突变与重排，这对在分子水平上解释宿主与寄主进化过程中相互选择的机制具有重要参考价值。进一步研究这类MUCIN基因蛋白的结构功能，有助于加深了解动物寄生的复杂过程，对动物以及人类病原寄生虫的防治具有重要意义。4展望从发现至今，MUCIN基因家族的研究已有20多年的历史，新的MUCIN基因家族成员正在不断被发现，例如MUC20就是2004年在IGA肾病患者中通过差异显示技术筛选出来的一个上调表达的基因（李贵森等,2005）。随着对MUCIN基因家族的研究不断深入
12、，相关疾病治病机理会逐渐明朗，许多新的免疫防治手段会得到研发。特别是近来国外科学家对MUCIN基因在寄生过程中扮演重要角色的发现可能会为养殖业中病虫害的防治带来新的突破。本文对MUCIN基因进行了大体介绍并对目前的研究状况做了简要阐述，希望能对将来的研究有一些参考价值。参考文献1曹红,东风,郑伟MUC1、MUC3在结石性胆囊炎和胆囊腺瘤样息肉粘膜组织中的表达及其意义J中国普外基础与临床杂志,200373793822高峰,郭洪斌,史鹏MUC1蛋白的研究进展J中国老年学杂志,20075101410153康美和MUC1基因,CA153与肺癌的临床研究进展J江西医药,2008,4321661684贾彦
13、彬,张建祖MUC6基因的一个单核苷酸多态性与胃癌没有关联J包头医学院学报,2010,263135黎国伟急性白血病患者MUG1与WT1基因表达的临床意义J中国肿瘤临床,2005,32148018036陈淑靖,白春学气道黏液中黏蛋白MUCSAC的研究进展J中华结核和呼吸杂志,2007,3064614637杜立阳青黛颗粒对溃疡性结肠炎大鼠结肠黏膜MUC2和INOS基因表达的影响J世界华人消化杂志,2010,1899379418王超,秦宜德,王巍人MUC16基因启动子区域的初步分析J安徽医科大学学报,2009,4455335359汪荣泉人正常腺上皮组织中MUC6基因的表达J中国组织化学与细胞化学杂志,
14、2001,102182010陈健食管癌中癌基因MUC4的变化及临床病理意义JDIASPATH,20041110811011杨静文,张伟生,吴立玲唾液和汨液中主要黏蛋白MUC5B和MUC7协同互补功能J现代生物医学进展,200882330233312汪荣泉胃癌及癌前病变组织中MUC6核粘蛋白的表达及其意义J第三军医大学学报,2001,23191213汪荣泉消化道癌患者胃肠道粘膜中MUC2和MUC3基因的表达J基础医学与临床,2000,205373914高文涛胰腺癌MUC4抗原多表位嵌合基因重组腺病毒载体的构建及其在COS7细胞的表达J南京医科大学学报,2007,27121358136015李贵森
15、MUC20基因串联重复片段多态性及其对IGA肾病的影响J中华医学杂志,2005,85191333133516SOARESRV,LIUB,OPPENHEIMFG,ETA1STRUCTURALCHARACTERISATIONOFCYSTEINESINABACTERIALBINDINGMOTIFOFHUMANSALIVARYMUCINMG2JARCHIVESOFORALBIOLOGY,2002,47859159717ALEXL,MARTINH,DIETMARL,ETALAFAMILYOFSECRETEDMUCINSFROMTHEPARASITICNEMATODETOXOCARACANISBEARSD
16、IVERSEMUCINDOMAINSBUTSHARESSIMILARFLANKINGSIXCYSTEINEREPEATMOTIFSJTHEJOURNALOFBIOLOGICALCHEMISTRY,2000,275396003960718GEORGIOST,SALLYJ,HICKS,ETA1THEROLEOFMUCINSINHOSTPARASITEINTERACTIONSPARTIIHELMINTHPARASITESJTRENDSINPARASITOLOGY,2001,17313013519EMMANUELR,BENJAMINGEXPRESSIONANALYSISOFHIGHLYPOLYMORP
17、HICMUCINPROTEINSSMPOMUCFROMTHEPARASITESCHISTOSOMAMANSONIJMOLECULARBIOCHEMICALPARASITOLOGY,2008,157121722720ISAACC,JOSEDEJESUSSMUCINSINTHEHOSTDEFENCEAGAINSTNAEGLERIAFOWLERIANDMUCINOLYTICACTIVITYASAPOSSIBLEMEANSOFEVASIONJMICROBIOLOGY2008,15413895390421JULENIUSK,MLGAARDA,GUPTAR,ETA1PREDICTION,CONSERVAT
18、IONANALYSISANDSTRUCTURALCHARACTERIZATIONOFMAMMALIANMUCINTYPEOGLYCOSYLATIONSITESJGLYCOBIOLOGY,2005,1515316422HENRIKN,JACOBE,SRENB,ETA1IDENTIFICATIONOFPROKARYOTICANDEUKARYOTICSIGNALPEPTIDESANDPREDICTIONOFTHEIRCLEAVAGESITESJPROTEINENGINEERING,1997,101623HOWARDC,CAROLYNRTHECHEMISTRYANDBIOLOGYOFMUCINTYPE
19、OLINKEDGLYCOSYLATIONJBIOORGANICMEDICINALCHEMISTRY,2005,135021503424JAVIERM,IVANDORSO,LENASLUNDI,ETA1THETRYPANOSOMACRUZIMUCINFAMILYISTRANSCRIBEDFROMHUNDREDSOFGENESHAVINGHYPERVARIABLEREGIONSJTHEJOURNALOFBIOLOGICALCHEMISTRY,1998,27318108431085025ALVAROA,IGORC,LUCIOH,ETA1THEMUCINLIKEGLYCOPROTEINSUPERFAMILYOFTRYPANOSOMACRUZISTRUCTUREANDBIOLOGICALROLESJMOLECULARBIOCHEMICALPARASITOLOGY,2001,114143150
