肿瘤坏死因子受体相关因子的研究进展
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[摘要] 肿瘤坏死因子受体相关因子（TRAF）是一类胞内接头蛋白，最先发现时它是作为TNF-R超家族的下游信号通路中的一员，后来发现TRAF是TNFR和TLR、NLR等家族的信号传导通路中重要的信号传导因子，调节MAPK等信号通路的激活，具有影细胞的增殖、存活、凋亡、参与炎性反应、免疫应答等多种功能，是细胞内重要的信号传导蛋白。TRAF家族中每一个蛋白都有独特的作用，研究发现TRAFs在正常及异常组织中的表达不同，进一步发现TRAF在不同疾病的发生发展中起到不同的调控作用，目前对于它们之间的相互作用和联系的研究越来越深入，为寻找治疗TRAF参与疾病的方法提供新的理论基础。
[关键词] 肿瘤坏死因子受体相关因子；凋亡；疾病
[中图分类号] R730.2 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）04（b）-0039-04
[Abstract] Tumor necrosis factor receptor-associated factor （TRAF） proteins are cytoplasmic adapter proteins， which are originally identified as signaling adaptors that bind directly to the cytoplasmic regions of receptors of the TNF-R superfamily. TRAFs have emerged as the major signal transducers for the TNF receptor superfamily， the Toll-like receptor （TLR） superfamily and NOD-like receptor （NLR） superfamily， and have been demonstrated to mediate activation of mitogen-activated protein kinases （MAPK）. Also TRAFs are important cytoplasmic adapter proteins that have diverse and widespread physiological functions， including proliferation， cell survival， apoptosis， inflammation and immune system regulation. The members of TRAFs have different function， some studies have demonstrated that TRAFs express differently in normal and abnormal tissues， and it has different regulating function in the occurrence and development of different diseases. Nowadays， more and more researches on the interaction and association between them have provided a new theoretical basis for treating TRAF-related disease.
[Key words] Tumor necrosis factor receptor-associated factors； Apoptosis； Disease
肿瘤坏死因子受体相关因子（TRAFs）存在于哺乳动物（TRAF1-TRAF6）、多细胞生物（例如果蝇、线虫、网柄菌）中，哺乳动物中的TRAFs参与多种信号传导通路，TRAF1、TRAF2的生化特性与TNFR2有关，TRAF3是可以与CD40、LMP-1结合的独立胞质因子，TRAF4参与多种转移性肿瘤的发病，而TRAF5可以与CD40和LTβR结合，TRAF6不参与TNF的下游信号通路等，TRAFs作为结合蛋白，能与不同的细胞表面受体结合，在细胞生长与凋亡中占有重要作用。
1 TRAF家族分子的结构与功能
TRAFs蛋白有7种，它们之间的区别主要在于C端TRAF同源结构域，由TRAF-C和TRAF-N两部分组成，TRAF C端结构域在蛋白质与蛋白质的反应中扮演重要的角色，包括形成TRAFs之间反应复合物等过程[1]。TRAF分子之间除了TRAF1外都含有1个环指结构和5～7个锌指结构域，环指结构与下游信号传导通路和NF-κB的激活相关，这种环指结构与E3泛素连接酶中的结构域相似，组成泛素连接酶催化域的核心区域，锌指结构域主要介导蛋白质-蛋白质相互结合，参与JNK和NF-κB的激活[2]。TRAFs激活JNK、NF-κB等通路的方式各不相同，TRAFs之间形成的不同复合物对JNK、NF-κB等通路会起到激活或者抑制的不同效果，例如TRAF2直接与TNF2及TRADD结合，激活JNK、NF-κB，促进细胞凋亡[3]，但TRAF2与TRAF6的聚合体与TEF1结合时，会减少IκB衰减，从而抑制NF-κB通路，抑制细胞凋亡[4]等，所以TRAFs在不同疾病的发生与发展过程中的不同聚合形式可能产生不同的结果。
TRAFs的结构与功能被广泛研究，但却很少有研究证实TRAFs在机体存在的部位，TRAF1在脾、肺、卵巢中表达较高，TRAF4除了在多种肿瘤组织中高表达，在正常成人海马体和嗅球中也有表达[5]，TRAF5在脾、肺、胸腺等组织中高表达[6]，TRAF2、TRAF3、TRAF6没有组织特异性，全身多处组织中均可检测到[7]，但是TRAF2表达最高的部位是脾脏，在心脏、肺等表达较少[8]。TRAFs的不同分布决定了它在机体疾病发生中的作用。
2 TRAFs与细胞生存和凋亡
TNFR超家族在结构上可分为两类：一类受体是含有细胞内的死亡结构域，另一类是含有细胞内的TRAF相互结合基序（TIMs）[9]，TRAF2、TRAF3和TRAF5有部分相重叠的基序，所以它们在功能上有相互重叠的地方，而TRAF6的基序与其他受体不相同[10]。因为TRAFs蛋白没有激酶活性，必须与其他的配体蛋白结合形成复合物，才能激活下游信号通路[9]。
一般的凋亡途径的激活是依赖死亡结构域等配体的存在，例如TNFR1与TRADD和Fas结合，募集FADD/MORT-1，而TRADD和FADD会直接或者间接与TRAF蛋白结合，最终引起Caspase蛋白家族活化和细胞凋亡[9]。但是，当没有死亡结构域时，TRAF可直接与TIMs结合，也可间接地与其他TRAFs或结合蛋白结合，当TRAF复合物与TNFR结合后，可诱导细胞内信号传导，激活NF-κB和丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs），包括ERK、p38、JNK，不同的细胞及细胞环境，信号通路的传导可调节不同的细胞功能[10-11]。TNFR相关受体募集FADD功能性蛋白，诱导细胞凋亡的发生，但是这种结合蛋白的显性负缺失突变体会阻止凋亡反应，且并不影响JNK和NF-κB的激活[12]。与此不同的是，TRAF2可促进肿瘤坏死因子α（TNF-α）诱导的JNK、NF-κB的激活，但其显性负突变体抑制这两个通路的激活并且促进细胞凋亡的进程[13]。
CD30和CD40虽然在其胞质尾并没有发现死亡结构域，但是在一些特定的情况下，可通过直接募集TRAF蛋白而促进细胞凋亡[14]，CD30诱导的细胞凋亡依赖于CD30羧基端上的TRAF结合域，这种细胞凋亡是否是TRAF结合和募集了含有死亡结构域的蛋白，并与CD30形成复合物导致的，尚无研究证实。研究发现CD40或其配体CD40L的靶向断裂的小鼠会出现细胞和体液免疫的缺陷，例如出现免疫球蛋白种属转换，生发中心形成，细胞介导免疫反应[15]。CD40不仅可以与TRAF2、TRAF3、TRAF5、TRAF6结合，也可以与Jak3结合激活STAT，有趣的是，TRAF6与Jak3在结合位点上有重叠部分，而其他TRAF分子的结合位点都是不同的[7]。4-1BB和Ox40都是TRAF关联的TNFR相关蛋白，被认为有触发细胞生存和增殖的功能，并且上调NF-κB和AP-1调节蛋白的表达，或许在某种特定情况下，可介导细胞凋亡[16]。
在TRAF家族中，不同蛋白有着自己独特的作用，例如TRAF2、TRAF5可以激活NF-κB和AP-1，但TRAF3在激活这些转录因子时起着相反的作用[17]。也许在受体募集TRAF时，TRAF蛋白的表达增加或者TRAF不同程度的损耗可能会形成不同的多蛋白体，从而调节不同的下游信号分子，进而介导细胞凋亡或者细胞生存[18]。
总之，TRAF家族成员是多功能的结合蛋白，其功能涉及了细胞生存的多种信号通路。TRAFs也可以介导其他信号通路，直接导致细胞生长增殖。TARF2、TRAF5、TRAF6通过诱导级联反应而促进细胞的生长与增殖，但当这些分子表达过量时，TNFR激活应激反应，所以在TRAF分子诱导细胞生长与增殖过程中，可能存在一个节点，节点的左右分别是细胞凋亡和应激反应[18]。
3 TRAFs与免疫应答
随着对TRAFs的研究越来越多，发现TRAF不仅仅只与TNFR结合，与其他受体家族也有一定联系，例如固有免疫受体、获得性免疫受体、细胞因子受体、C型凝集原受体等[19]。与TRAFs相关的固有免疫系统的模式识别受体（pattern recognition receptors，PPR）大致分为三种：募集MyD88或TRIF的Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）、募集RIP2的NOD样受体（NOD-like receptors，NLR）、募集MAVS的RIG-I类受体（RIG-I-like receptors）[20]，而这类TRAF依赖型信号通路会激活MAPKs、NF-κBs，或者干扰素调节因子（interferon-regulatory factors，IRF），不管是否形成复合物，TRAF都可以参与调节不同的细胞功能，包括细胞的生存、增殖、分化、细胞因子的产生和自噬[10]。
TLR家族是PRRs中研究最多的，TLR信号通路产生炎性因子[TNF-α、白细胞介素（IL）-1、IL-6、IL-12等]、Ⅰ型干扰素（IFN-α、IFN-β）、趋化因子、抗菌酶和其他的炎性介质。这些因子会在机体发生急性炎性反应时发挥吞噬作用和自噬等，这是面对外源性病原体侵袭时固有免疫的第一道防线[21]。TRAF6主要调控MyD88依赖和TRIF依赖的NF-κB和AP-1的激活，TRAF6通过参与形成TAK1信号复合物（TRAF6-TAB2/3-TAB1-TAK1）激活AP-1，通过与NEMO结合激活复合体中的IKKα/β，进而激活MyD88依赖型NF-κB通路[22]，而在CD40信号通路中，TRAF3可抑制MyD88和TRIF募集的TAK1复合物的释放。TRAF6只和一种TNFR结合-CD40，结合位点和TRAF2、TRAF3、TRAF5不同[7]，IL-1R结合配体后触发的信号通路与TRAF诱导的信号传导，可通过TRAF6相互联系[23]。
NOD样受体是胞浆型PRRs中的一个重要家庭成员，在功能上与TLRs相似。NLRs的效应器功能主要是分泌炎性因子、趋化因子、抗菌肽和Ⅰ型干扰素，ROS的产生，自噬，抗原加工，抗原递呈细胞（antigen presenting cell，APC）上MCHⅡ的表达，这些功能可使固有免疫系统清除病原体，非特异性免疫控制感染[24]。
NOD1、NOD2可以T导TRAF2、TRAF5、TRAF6参与激活NF-κB、MAPK[25]，激活的RIP2诱导信号通路复合物的形成，包括TRAF2、 TRAF5、TRAF6、TRAF4、CARD9、cIAP1/2和Ubc13/Uev1A，在这个复合物中，cIAP1/2协同Ubc13/Uev1A催化RIP2的K64聚泛素化，进而募集TAB2/3-TAB1-TAK1和复合物NEMO-IKKα/β，促进NF-κB激活[25]。有研究证明TRAF2和TRAF5在NOD诱导的NF-κB通路中起重要作用，同时在NOD信号通路中，TRAF6、CARD9、ITCH对于激活p38和JNK同样重要，然而，其中的机制是未知的[26]。
4 TRAFs与疾病
TARFs作为胞内结合蛋白，在细胞增殖、生长、凋亡、炎性反应和免疫反应中都有一定的影响，目前对于它们之间的相互作用和联系的研究越来越深入，TRAFs在正常及异常组织中的不同表达说明了它们在生理和病理过程中有重要的作用。
许多代谢类疾病都有TRAFs的参加，Missiou等[27]研究发现TRAF5敲除的小鼠经过高脂喂养后出现动脉粥样硬化的严重程度低于未敲除的小鼠，急性冠脉综合征患者血液中单核细胞TRAF5 mRNA表达明显降低，进一步证明了TRAF5是动脉粥样硬化的保护因子；在动脉粥样硬化患者主动脉不稳定斑块中内皮细胞和泡沫细胞中，TRAF4表达明显增加；而在动物模型中，也证实了动脉粥样硬化和TRAF6有关[28]；Chen等[29]证实了肥胖小鼠模型中，肝脏的TRAF2会诱导细胞自发的通过增加胰高血糖素敏感性、增加cAMP水平来促进肝糖原合成。
在部分免疫系统相关疾病的发生发展过程中也可以检测到TRAFs，有研究证实TRAF5的上游基因与风湿性关节炎（RA）有关，并且TRAF5参与了急性前葡萄膜炎的疾病发展[30]，同时在系统性红斑狼疮患者的外周血单核细胞中TRAF2的表达减少。
众所周知，TNF在许多疾病进展中有很重要的作用，并且针对TNF治疗类风湿性关节炎、炎症性肠病等疾病的相关临床药物也已成功研制出来。作为TNFR超家族下游重要的结合蛋白，TRAFs近年来得到了越来越多的关注，它与各种疾病的相关性也越来越清楚，是否可以研究出促使TRAFs间各个成员上调或下调的方法，以此达到缓解乃至治疗疾病的作用，有一定的研究前景。
5 小结
总而言之，TRAFs参与调控细胞生长与凋亡、炎性反应和免疫应答，是一类多功能的胞内结合蛋白，可与介导细胞凋亡的调节受体结合引发凋亡反应，例如TRADD、RIP等，也可以与触发细胞增殖的胞内蛋白结合促进细胞增殖，同时，也可与TLR、NLR等结合后激活免疫应答。继续研究不同TRAF分子的功能与结构特点、结合的受体类型和激活的下游分子，可以更好地了解TRAFs在不同通路中起到的作用，与临床相结合，寻找治疗TRAF介导的疾病的更好方案。
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（收稿日期：2016-12-30 本文辑：张瑜杰）