肌球蛋白調節輕鏈（MYL12A和MYL12B）：CD69的新功能配體，心臟、腫瘤等多疾病研究潛力靶點？

日期：2024-01-26 09:48:47

肌球蛋白調節輕鏈（MLCs）是肌動蛋白II的重要組成部分，在肌肉收縮運動、細胞分裂等多種生命活動中發揮重要作用。近年來，研究發現MLCs存在多種亞型，包括MYL9，MYL12A和MYL12B，且具有高度同源性。其中，MYL12A和MYL12B與肌動蛋白重鏈結合形成肌動蛋白復合物，共同參與調控細胞運動等過程。此外，它們的磷酸化狀態可影響肌動蛋白復合物的活性，從而調節肌肉收縮強度、細胞運動速度等。新近研究發現，MYL12A和MYL12B在多種疾病中扮演重要角色，其磷酸化水平與心臟疾病（eg.心肌損傷、心肌肥厚）和癌癥相關。因此，MYL12A和MYL12B有望作為重要的生物學標志物，成為心臟、腫瘤等多種疾病的研究潛力靶點！

1. 什么是肌球蛋白調節輕鏈（Myosin Regulatory Light Chain，MRLC）？

2. MYL12A和MYL12B是什么？

3. MYL12A和MYL12B相關的配體是什么？

4. 肌球蛋白輕鏈MYL12A和MYL12B相關的調控機制

4.1 肌球蛋白輕鏈激酶系統（MLCK）
4.2 Rho激酶系統

5. MYL12A和MYL12B在疾病中的研究

5.1 MYL12A和MYL12B與心臟相關疾病的研究
5.2 MYL12A和MYL12B與腸道屏障研究
5.3 MYL12A和MYL12B與癌癥研究
5.4 MYL12A和MYL12B與其它疾病的研究

6. MYL12A和MYL12B的臨床研究前景

1. 什么是肌球蛋白調節輕鏈（Myosin Regulatory Light Chain，MRLC）？

肌球蛋白包括多個組成部分，其中包括肌球蛋白重鏈（Myosin Heavy Chain）和肌球蛋白輕鏈（Myosin Light Chains）（點擊查看什么是肌球蛋白家族？）。肌球蛋白輕鏈又分為基礎性MLC（MLC I）和調節性MLC（MLC II）或（Myosin regulatory light chain，MRLC），其中MHC是運動域，而MLC I起到穩定MHC結構的作用，MLC II主要調節肌球蛋白的活性。根據MRLC的氨基酸序列，可以將其分為兩大類：I類MRLC是肌肉中主要存在的RLC，包括MLC1、MLC2、MLC3、MYL4，MYL5, MYL6, MYL7等。II類MRLC在非肌肉細胞中也存在，包括MYL9、MYL12A、MYL12B等。I類和II類的結構相似，但其磷酸化位點不同，前者主要在Ser19位點被磷酸化，而后者在Ser17位點被磷酸化 ^[1-4]。

2. MYL12A和MYL12B是什么？

肌球蛋白調節輕鏈12A（MYL12A，別稱：MLCB；MRLC3；RLC）和肌球蛋白調節輕鏈12B（MYL12B，別稱: MRLC2；MYLC2B；MLC2；MLC-2A；MLC-2），屬于調節性MLC（MLC II）。肌球蛋白調節輕鏈與肌球蛋白重鏈的頭部區域結合，并通過磷酸化調節肌球蛋白的活性。不管肌球蛋白的來源如何，每個類別都具有N端運動域、"頸部"杠桿臂、C末端尾巴。N端運動域的主要功能是與肌動蛋白分子結合，形成特定的結構。杠桿臂則由1到6個異亮氨酸-谷胺酷胺（isoleucine-glutamine，IQ）基序組成，通過與鈣調蛋白的結合，引起運動域的構象變化，實現功能的放大。相比之下，C末端尾巴呈現出最大的多樣性，廣泛參與不同蛋白質之間的相互作用，充當重要的調控熱點 ^[5-7] （圖1）。

MYL12A和MYL12B是兩種相似的調節輕鏈，盡管它們的氨基酸序列相似，但它們的表達和功能略有不同。MYL12A主要在平滑肌中表達，而MYL12B則廣泛分布在多種組織中，包括骨骼肌 ^[7-11]。此外，它們的ATP酶活性也不同，MYL12A的活性較低，導致肌肉收縮較慢，而MYL12B的活性較高，使肌肉收縮速度更快 ^[8-12]。研究表明MYL12B是絲氨酸/蘇氨酸激酶的底物，在MAPK激活下發揮關鍵作用，參與肌肉收縮和非肌肉細胞中肌動蛋白（actin）纖維化等生物學過程 ^[12-15]。

圖1. 肌動蛋白II結構 ^[7]

3. MYL12A和MYL12B相關的配體是什么？

最新的研究發現，肌球蛋白輕鏈MYL12（MYL12A、MYL12B）和MYL9是CD69的新功能配體。在卵清蛋Ovalbumin（OVA）和屋塵螨誘導的小鼠哮喘模型中，阻斷CD69-MYL9/12相互作用可改善過敏性氣道炎癥。氣道炎癥時，MYL9/12蛋白主要在血管腔表面被檢測到，在血管內也以網狀結構存在。特異性抗體阻斷CD69與MYL9/12之間的相互作用，導致白細胞浸潤減少，氣道炎癥改善，這表明MYL9/12將表達CD69的白細胞募集到炎性組織中起重要作用。此外，對嗜酸性粒細胞慢性鼻竇炎（Chronic Rhinosinusitis，CRS）患者鼻息肉的分析顯示，MYL9/12表達在炎性病變中增加。該研究將MYL12A、MYL12B、MYL9確定為CD69的先前未知的功能性配體，其CD69-MYL9/12相互作用是活化的CD69+T細胞募集到炎癥組織的關鍵事件，可能是難治性氣道炎性疾病的治療靶點 ^[16-18]。

4. 肌球蛋白輕鏈MYL12A和MYL12B相關的調控機制

肌球蛋白功能的發揮主要與肌球蛋白輕鏈的磷酸化和去磷酸化有關。肌球蛋白輕鏈磷酸化主要受兩種激酶系統的調節，即肌球蛋白輕鏈激酶（myosin light chain kinase，MLCK）系統和Rho激酶（rhokinase，ROCK）系統。現有的研究表明，細胞內多條信號通路通過調節MYL12A和MYL12B的磷酸化和去磷酸化來調節細胞骨架的重塑和細胞的移動，但目前對其作用機制的認識仍十分有限，有待進一步探索。這里簡單闡明肌球蛋白輕鏈激酶（myosin light chain kinase，MLCK）系統和Rho激酶（rhokinase，ROCK）系統這兩個重要的相關機制 ^[19-23]。

4.1 肌球蛋白輕鏈激酶系統（MLCK）

MLCK是肌球蛋白輕鏈磷酸化的重要調節蛋白，由4種不同的激酶MLCK1/sm MLCK，MLCK2，MLCK3和MLCK4組成。MLCK是鈣依賴性蛋白激酶，當細胞內Ca²⁺濃度升高，Ca²⁺與鈣調蛋白結合，MLCK激活，使MLC II的Ser19和Thr18發生磷酸化，導致肌球蛋白頭部的ATP酶激活，該ATP酶水解ATP，引發肌動蛋白和肌球蛋白相互作用，從而調節肌球蛋白參與的諸多生物學功能。另外，MLCK對肌球蛋白輕鏈的磷酸化存在非鈣依賴性。有實驗證明，高濃度的MLCK在無Ca²⁺/鈣調蛋白存在的情況下，也能使MLC磷酸化，其原因與高濃度的MLCK自動磷酸化有關。但MLCK對肌球蛋白輕鏈的依賴性磷酸化是主要的調節途徑（圖2）^[22]。

圖2. 肌球蛋白輕鏈激酶系統（MLCK）^[22]

4.2 Rho激酶系統

ROCK屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。在哺乳動物細胞中，ROCK包括2種亞型ROCKI和ROCKII。Rho是Rho激酶的上游激活蛋白，是Ras超家族成員之一，因具有GTP酶活性，又稱為Rho GTP酶（如 RhoA，Racl和Cde42）。ROCK接受Rho傳遞的活化信號，發生多個氨基酸位點的磷酸化而激活，并介導其下游一系列磷酸化/脫磷酸化反應。肌球蛋白磷酸酶是其活化的底物，它接受Rho/Rho激酶的活化信號而使調節亞基發生磷酸化，最終導致自身失活，失活的肌球蛋白磷酸酶不能將肌球蛋白輕鏈MLC脫磷酸化，使得細胞質內MLC磷酸化水平增加，促進肌動蛋白和肌球蛋白相互作用（圖3）^[23]。

圖3. Rho激酶系統 ^[23]

5. MYL12A和MYL12B在疾病中的研究

肌球蛋白作為細胞骨架蛋白，通過對其輕鏈磷酸化和去磷酸化的調節，參與細胞多種功能活動，并與多種疾病的發生發展密切相關。然而，目前關于MYL12A和MYL12B在疾病中的研究報道有限，一些研究表明MYL12A和MYL12B在心臟疾病、癌癥、腸道屏障功能、缺血性腦病等疾病相關。

5.1 MYL12A和MYL12B與心臟相關疾病的研究

在擴張型心肌病方面，MRLC（MYL12A和MYL12B）磷酸化水平的降低與心臟扭轉、心肌功能障礙以及擴張型心肌病的癥狀有關。關于肥厚型心肌病的研究表明，MYLK3基因敲除或突變與心肌肥厚有關，而MRLC的磷酸化水平的降低可能參與了肥厚型心肌病的發生。此外，對心力衰竭的研究發現MYLK3基因敲除小鼠在心功能方面出現失代償，而心力衰竭患者中也觀察到MYL2磷酸化水平明顯下降，提示MRLC磷酸化水平的降低在心力衰竭的發生中發揮了作用，可能與肥厚型和擴張型心肌病有關。總的來說，這些研究結果強調了MRLC磷酸化在心臟疾病發生和發展中的重要作用 ^[24-28]。

5.2 MYL12A和MYL12B與腸道屏障研究

以往的研究表明，腸道屏障破壞導致的細菌滲透會促使病原體相關分子模式與模式識別受體（如TLR4、TLR和NLRP3）結合，激活免疫細胞產生免疫反應并分泌細胞因子，如IL-13和IFN-γ。研究還發現，過量的IFN-γ分泌可能增加細胞旁通透性，其中MLCK通路的激活參與了這一過程。然而，在急性胰腺炎（AP）中，MLCK/p-MLC2通路在腸屏障功能障礙中的確切作用尚不明確。一項研究表明，在AP時，回腸組織中的MLCK和P-MLC2蛋白表達水平顯著增加，尤其是在模型后的24小時內，這表明在急性胰腺炎中，腸道中MLCK激活，MLC2磷酸化，MLCK/p-MLC2通路可能參與了腸屏障功能障礙 ^[35-36]。

5.3 MYL12A和MYL12B與癌癥研究

研究表明，肌球蛋白輕鏈是重要的腫瘤標記性分子，通過對肌球蛋白輕鏈的磷酸化和去磷酸化的調節，影響肌球蛋白的活性，對腫瘤的增殖、侵襲和遷移發揮重要作用 ^[29]。MYPT1是肌球蛋白磷酸酶的調控亞基，它可以催化肌球蛋白輕鏈的去磷酸化，進而參與調控細胞運動，如平滑肌的收縮。MYPT1還可通過對RhoA磷酸化的抑制作用抑制胃癌細胞的增殖及轉移活性 ^[30]。研究提示，肌球蛋白輕鏈MYL12A和MYL12B在惡性程度較高的乳腺浸潤性導管癌中均呈強陽性表達，表明其與乳腺癌的發展密切相關。在具有高轉移潛能的乳腺癌組織中，MYPT1表達受到抑制，導致MRLC磷酸化增加，從而加強腫瘤細胞的運動能力，促進轉移 ^{[4, 31-34]}。

5.4 MYL12A和MYL12B與其它疾病的研究

肌球蛋白調節輕鏈（MYL12A和MYL12B）還與其它疾病有關：研究發現，在腦缺血再灌注后，缺血再灌注組+CCR5拮抗劑組（DAPTA）的大鼠梗死側腦皮質中，ROCK2和P-MLC2（Ser19）蛋白表達較少，而缺血再灌注組（I/R）表現出更為明顯的神經功能缺損和腦梗死灶。這說明CCR5可能通過ROCK途徑影響MLC的磷酸化水平，進而影響腦缺血再灌注后的腦功能 ^[37]；免疫球蛋白G包被顆粒的吞噬是通過Fcγ受體結合引起的，通過肌動蛋白依賴機制實現攝取 ^[38]。

進一步的研究發現，MYL9是通過Fcγ介導的吞噬過程中控制攝取的主要MRLC亞型，然而肌動蛋白輕鏈12A或12B在該過程中的缺乏 ^[38]；TRE17癌蛋白能特異性直接結合MLC2蛋白，TRE17可以間接結合Rho蛋白家族的Cdc42和Racl，調節細胞骨架肌動蛋白重塑 ^[39]；由平滑肌肌動蛋白輕鏈激酶（smooth muscle myosin light chain kinase，sm MLCK）介導的MYL12A/MYL12B的磷酸化引發了耳蝸毛細胞（HCs）中細胞形態變化，可能與聽覺功能密切相關 ^[40]。

6. MYL12A和MYL12B的臨床研究前景

肌球蛋白家族在疾病中的作用引起了廣泛關注，其中肌球蛋白調節輕鏈RLCs（MYL12A和MYL12B）作為其重要組成部分，展現出廣泛而有前景的臨床研究潛力。研究表明，MYL12A和MYL12B參與了MLCK和Rho激酶等通路，涉及細胞增殖、轉移、炎癥等多個生物調控過程。此外，它們還被發現是CD69的配體，參與免疫反應。在肌球蛋白家族中，特別是肌球蛋白調節輕鏈（MRLCs）的磷酸化在不同肌肉組織中具有重要生物功能，展現了對多種疾病產生重要影響的潛力。隨著研究的深入，MYL12A和MYL12B在心肌損傷、腫瘤、自身免疫性疾病等方面的作用逐漸明晰，這將為更多臨床研究提供新的思路，可能成為未來研究的重要靶點！

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