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棕櫚酰蛋白質(zhì)硫酯酶1 (palmitoyl protein thioesterase 1，PPT1)是一種溶酶體酶，具有對蛋白質(zhì)行使去棕櫚?；揎椀墓δ?，在調控細胞器(如溶酶體、線(xiàn)粒體)功能、脂質(zhì)代謝和Ca2+轉運等方面具有重要作用。PPT1在神經(jīng)系統疾病和癌癥的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用，然而其調控作用機制仍未被完全闡明。
棕櫚酰蛋白質(zhì)硫酯酶1(palmitoyl protein thioesterase 1，PPT1)在牛腦細胞質(zhì)的研究中首次發(fā)現并被純化出來(lái)，PPT1主要定位在溶酶體中，在細胞中行使去棕櫚?；墓δ?。PPT1可以去棕櫚?；?/font>GAP43 (growth associated protein 43)、PSD-95 (postsynaptic density protein 95)等多個(gè)蛋白，影響溶酶體的功能和穩態(tài)，表明PPT1在維持溶酶體正常生理功能中具有重要作用。
PPT1與疾病的發(fā)生發(fā)展有著(zhù)密切的關(guān)系。嬰兒神經(jīng)元蠟樣脂褐素沉積癥(infantile neuronal ceroid lipofuscinosis，INCL)，也被稱(chēng)為嬰兒巴頓病，是一種罕見(jiàn)的隱性遺傳神經(jīng)退行性疾病，患有INCL的嬰兒一般在18個(gè)月左右出現視覺(jué)運動(dòng)缺陷、認知障礙、癲癇發(fā)作等癥狀。研究人員發(fā)現該疾病是由于神經(jīng)元細胞內PPT1基因突變導致PPT1功能受損，細胞內類(lèi)脂質(zhì)不能被及時(shí)分解，在神經(jīng)元細胞內沉積，最終導致神經(jīng)元功能障礙和死亡，造成INCL。此外，PPT1與腫瘤的發(fā)生發(fā)展也密切相關(guān)，在多種腫瘤中都存在PPT1過(guò)表達的情況，且高表達的PPT1與腫瘤惡性程度呈正相關(guān)。研究表明抑制PPT1的表達或活性，可以抑制腫瘤細胞的增殖和侵襲，靶向PPT1對多種腫瘤有較強的治療效果。以上研究表明，PPT1是治療INCL和癌癥的有效靶點(diǎn)，因此，研究PPT1在疾病中的作用及機制、研發(fā)靶向PPT1的藥物是未來(lái)神經(jīng)性疾病和腫瘤治療的重要方向之一。
PPT1基因定位于人類(lèi)1號染色體短臂3區4帶2亞帶(1p34.2)，全長(cháng)25751 bp。PPT1有19個(gè)轉錄本，其中最常見(jiàn)的轉錄本由9個(gè)外顯子組成，外顯子1~8長(cháng)約70~140 bp，被長(cháng)短不一的內含子間隔開(kāi)來(lái)，最大的外顯子9位于靠近3'端的位置。自然界中存在220個(gè)PPT1的直系同源物，在不同的模式生物(秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)Caenorhabditis elegans、擬南芥 Arabidopsis thaliana等)中都能找到PPT1的同源基因。
PPT1蛋白由306個(gè)氨基酸組成，分子量約35 kDa，PPT1二聚體采用α/β折疊，包含N端α螺旋、β折疊區、C端α螺旋等多個(gè)重要的結構。N端α螺旋位于PPT1分子的一側，與另一個(gè)亞基的β折疊區域相互作用，負責PPT1的組裝；β折疊區包含多個(gè)β片層，形成PPT1的主要結構框架；C端α螺旋與連接區域一起形成了PPT1的另一側，該側上的活性位點(diǎn)負責棕櫚酰輔酶A的水解。通過(guò)多波長(cháng)反常衍射相位法(multiwavelength anomalous diffraction，MAD)測定PPT1的晶體結構，發(fā)現PPT1晶體結構中的活性位點(diǎn)是由Ser115- His289-Asp233組成的催化三聯(lián)體，Ser115通過(guò)其羥基與脂質(zhì)?；Y合，形成酯鍵從而水解?；?，Asp233的負電荷與Ser115的羥基形成氫鍵，同時(shí)能在Ser115和His289之間提供催化作用；His289的環(huán)氨基和Ser115的羥基能夠在催化反應中形成過(guò)渡態(tài)，穩定其催化結構。糖基化是PPT1翻譯后修飾的形式之一，此前在非神經(jīng)元細胞中的研究已證明，PPT1的3個(gè)N-糖基化位點(diǎn)的突變會(huì )顯著(zhù)降低其酶活性；研究發(fā)現，PPT1特定的氨基酸殘基位點(diǎn)(天冬酰胺197和232位點(diǎn))N-糖基化增強了其形成復合物的能力。蛋白印跡分析表明，PPT1蛋白主要以二聚體或三聚體的形式存在，在去糖基化過(guò)程中演變成單個(gè)大小29 kDa的蛋白質(zhì)。
嬰兒神經(jīng)元蠟樣脂褐素沉著(zhù)癥(INCL)是一種嚴重的神經(jīng)退行性疾病，INCL通常在嬰兒期開(kāi)始發(fā)作，表現為進(jìn)行性的神經(jīng)系統退化，這種疾病的典型癥狀是智力和運動(dòng)能力發(fā)育遲緩、癲癇發(fā)作、視力喪失、肌張力增高、肌肉萎縮以及認知和行為問(wèn)題等，INCL病理的一個(gè)標志是脂褐素的進(jìn)行性積累，最顯著(zhù)地存在于神經(jīng)系統中，也存在于其他一些組織中。引起INCL的PPT1突變分布在整個(gè)編碼區，主要是第4外顯子活性位點(diǎn)附近R122W(Arg122Trp)突變和第5外顯子R151*(Arg151STOP)突變，導致PPT1結構的明顯改變，從而影響PPT1的功能，導致溶酶體無(wú)法有效降解儲存在神經(jīng)細胞中的脂褐素，最終導致這些儲存物在腦中沉積引發(fā)INCL。
已有的研究表明，PPT1在腫瘤發(fā)生及進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。目前關(guān)于PPT1的研究主要集中在PPT1在不同腫瘤中的表達與腫瘤生長(cháng)、進(jìn)展以及預后之間的關(guān)系，根據TCGA數據庫分析，與配對的正常組織相比，PPT1在11種腫瘤中表達水平顯著(zhù)升高，并與腫瘤的病理分型、惡性程度、侵襲性和轉移等都有相關(guān)性。PPT1異常表達導致mTOR信號通路的過(guò)度激活，這種過(guò)度激活通過(guò)增加蛋白合成、抑制自噬和加快細胞周期進(jìn)程等方式來(lái)促進(jìn)腫瘤細胞的生長(cháng)和增殖。研究表明，在口腔鱗狀細胞癌(OSCC)使用erianin (一種天然的聯(lián)芐基化合物，具有抗癌作用)處理之后，觀(guān)察到PPT1的表達降低，mTOR與RHEB (ras homolog enriched in brain)的相互作用減少，mTOR的磷酸化減弱，這些結果提示PPT1可能通過(guò)調節mTOR與RHEB的相互作用從而調控mTOR通路。
總之，PPT1在疾病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，PPT1的突變或者缺失會(huì )影響溶酶體的功能并造成脂褐素等物質(zhì)在神經(jīng)細胞中積累，最終導致神經(jīng)系統的退化和損傷，引發(fā)神經(jīng)退行性疾病，如INCL等。PPT1過(guò)表達會(huì )保護細胞免于細胞死亡，促進(jìn)腫瘤發(fā)生，而反義PPT1增加細胞死亡抑制腫瘤的發(fā)生。
迄今為止，對于PPT1在胞內的轉運、代謝、相互作用等一系列生理生化過(guò)程的研究仍有限，從已有的研究來(lái)看，PPT1不僅在維持細胞內環(huán)境穩態(tài)方面發(fā)揮重要作用，且在神經(jīng)退行性疾病以及腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中也起到了重要作用。但對于PPT1的具體調控機制以及靶向PPT1的酶激活劑、抑制劑等方面的研究還有待進(jìn)一步的加強。PPT1介導的去棕櫚酸化及溶酶體功能調控在疾病，尤其是腫瘤發(fā)生發(fā)展中的功能及機制還需進(jìn)一步研究，利用小鼠等模型動(dòng)物探討PPT1突變介導的溶酶體功能失調在不同腫瘤發(fā)生中的作用及機制是重要的研究方向之一?；赑PT1在腫瘤中高表達并促進(jìn)其發(fā)生發(fā)展的重要作用，因此未來(lái)開(kāi)發(fā)靶向PPT1的干預措施，能為疾病的治療提供可靠的策略。
參考文獻
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