国外医学输血及血液学分册2000年第23卷第3期

长沙，湖南医科大学分子生物学研究中心（410078）陈汉春（综述）胡维新（审校）

摘要干扰素-α（interferon-α,IFN-α)是细胞因子超家族中IFN家族的成员，具有抗病毒、抗肿瘤及免疫调节等多种生物学功能，已作为生物治疗剂而被广泛应用于人类疾病的临床治疗。IFN-α在其效应细胞内多种信号转导途径的交互作用导致了其生物学功能的复杂性和多样性。近年研究表明，IFN-α主要经JAK-STAT、IRF途径转导信号。明确各种信号转导途径及其信号转导分子之间复杂的网络联系，已成为探讨IFN-α的分子作用机制和拓宽其应用范围的重要研究领域。

关键词：干扰素-α干扰素调节因子信号转导

干扰素（interferon,IFN）是细胞对相关刺激反应时所产生的细胞信号蛋白质，是细胞因子超家族中一个糖蛋白类同源细胞因子家族，称为IFN家族。已鉴定出该家族中的3个主要成员：IFN-α、IFN-β和IFN-γ。对IFN-α的生物学效应和信号转导机理的研究较为深入。IFN-α由白细胞和原始淋巴细胞分泌，现已经基因重组技术生产，并被广泛应用于治疗白血病、淋巴瘤、实体瘤及病毒、原虫、寄生虫和真菌感染，其治疗策略包括使用IFN-α单一治疗、辅助治疗和维持治疗^[1]。近期研究表明，IFN-α与其受体结合后，可激活多种信号转导途径，从而发挥其抗病毒、抗肿瘤（抗增殖）及免疫调节等多种生物学功能^[2]。本文综述IFN-α发挥其生物学效应所历经的不同信号转导途径及其信号转导分子的近期研究进展。

1 JAK-STAT途径

非受体性蛋白质酪氨酸激酶超家族中的Janus激酶（Janus kinase,JAK）家族及信号转导子和转录活化子（signal transducers and activators of transcription,STAT）家族是细胞对IFN-α等细胞因子反应的一些基本蛋白质分子，构成IFN-α及白细胞介素（interleukin,IL）等细胞因子信号转导的经典途径，称为JAK-STAT途径^[3]。IFN受体通过JAK-STAT途径转导IFN的信号主要导致细胞生长抑制和抗病毒效应。IFN-α与其效应细胞的膜受体结合后，活化一类特殊的受体相关性酪氨酸蛋白激酶，即JAKs蛋白质。这些被活化的JAKs蛋白质即自身磷酸化并使受体复合物中的其它成份磷酸化，并募集游离于胞浆的STATs并使STATs的羧基末端酪氨酸残基磷酸化。这些磷酸化的STATs蛋白质与受体-JAKs复合物分离并经同源或异型二聚化后位移至胞核内，与其效应基因序列中的应答性调控元件结合而参与靶基因的转录活化^[4]。研究JAKs突变的细胞株（γ2A细胞和U4C细胞）表明，在JAKs家族中，参与IFN-α信号转导的主要成员是JAK1和JAK2。JAK1和JAK2的氨基末端区是结合受体和活化STATs的活性功能区域。不同的JAKs家族成员参与不同类型细胞因子信号转导的主要原因在于，不同的JAKs家族成员与各类受体及JAKs下游信号转导蛋白之间的分子结构及其相互作用的差异^[5]。Abril等^[6]研究了一种对IFN刺激无反应的胃癌细胞株AGS，发现AGS细胞内STAT1表达水平特别低，其细胞核提取物缺乏与IFN刺激性反应元件（IFN-stimulated response elements,ISREs）的结合活性，作者认为STAT1缺乏即是AGS细胞对IFN刺激无反应的原因，且表明该类缺乏STAT1的细胞对病毒感染高度敏感；同时STAT1缺乏将使肿瘤细胞具有选择性优势，即使之逃避IFN的细胞生长抑制效应和T-细胞的抗肿瘤效应。动物实验表明，STAT1基因遭受破坏的小鼠丧失对IFN的反应性而极易受病毒和病原菌感染^[7]。Hung等^[8]研究发现，分化诱导剂丁酸钠能增强IFN-α诱导的STAT1蛋白质的磷酸化及其活化，以及磷酸化的抑瘤基因表达产物Rb蛋白质的积累，并增强IFN-α诱导恶变细胞凋亡的效应。Jaster等^[9]报道参与IFN-α信号转导的转录因子主要是STAT1和STAT2，其中STAT1的作用更明确，而STAT5似乎并未参与介导IFN-α信号转导过程。

2 IRF途径

干扰素调节因子（interferon regulatory factor,IRF）是众多经IFN诱导表达的蛋白质中一个转录调节因子家族，其中对IRF-1和IRF-2蛋白质的分子特性具有较多的了解，近年研究发现的该家族成员已超过10个^[10]。研究表明，IFN-α可诱导IRF表达上调，该效应不依赖于STAT活化途径，而是经活化性核因子Kappa b介导，被激活的IRF（主要为IRF-1或IRF-2）与其靶基因2′-5′寡聚腺苷酸合成酶（2′-5′oligoadenylate synthetase,2-5 OAS）基因启动子中IFN反应性元件结合而启动2-5 OAS基因表达^[11]。此外，活化性的IRF也可诱导p68激酶及RNA酶L（RNase l）的表达，Northern印迹分析表明，经IFN-α治疗或体外培养的慢性期或急变期慢粒白血病（chronic myelogenous leukemia,CML）患者的粒细胞、淋巴细胞及CD34⁺细胞中IRF-1、IRF-2、2-5 oAS、p68激酶及RNA酶L的表达均增强^[12]。这些蛋白质均为IFN-α反应性基因产物，它们协同作用，介导IFN-α信号转导而主要呈现出IFN-α的抗细胞增殖效应。

3 其它信号转导分子

细胞被病毒感染即能有效地产生IFNs，先期研究发现，受IFN刺激的IFN受体（IFN receptor,IFNR）与ISREs结合而激活IFN诱导性基因表达，且证实转录因子复合物——干扰素刺激性基因因子3（IFN-stimulated gene factor 3,ISGF3）是IFN信号转导的一类关键性介导复合因子。ISGF3由STAT1、STAT2和p48组成。近期研究表明，p48蛋白质基因被靶向性损毁的小鼠细胞中其病毒诱导性IFN-α/β基因表达量严重不足，缺乏IFN-α受体（IFN-αR）或STAT1的细胞中其病毒诱导性IFN-α/β基因的表达水平也明显降低，因而证实这类新发现的信号转导分子具有转导IFN信号及调节IFN基因表达的双重功能。进一步研究发现，ISGF3能与IFN-α/β基因启动子序列中的病毒诱导性元件结合而启始IFN基因表达^[13]。腺病毒E1A蛋白可抑制p48及STAT1α蛋白质的产生，并通过降低一种酪氨酸蛋白激酶——Lak-1蛋白质水平而抑制STAT1α蛋白质的磷酸化过程，从而阻碍IFN-α和IFN-γ的信号转导^[14]。介导子p300和/或cAMP反应性元件结合蛋白（cAMP-responsive element binding protein,CBP）可与STAT2的羧基末端序列结合而活化STAT2，ELA通过抑制p300/CBP的活性而抑制STAT2转导，进而阻碍IFN-α信号转导^[15]。Petricoin等^[16]研究表明，IFN-α通过T细胞受体（T-cell-receptor,TCR）的信号转导过程不依赖于JAK-STAT途径，而是由酪氨酸激酶Lck、ZAP-70和酪氨酸磷酸酶CD45以及它们与IFN-α受体形成的信号转导复合物参与而共同介导。Estes等^[17]研究表明，B细胞受体（B-cell-receptor,BFR）及膜蛋白CD40均参与了IFN-α诱导的由免疫球蛋白IgM、IgG2及IgA介导的免疫学反应，且证实BCR与IFN-α交联（cross-linking）比BCR与IFN-α及CD40双交联（dual cross-linking）能更有效地诱导IgG2介导的免疫学反应。Miscia等^[18]采用IFN-α处理Burkitt淋巴瘤细胞数小时发现，磷脂酰肌醇3（phosphatidylinositol3,PI3）激酶过度表达，并伴有胞浆及核内P13激酶的磷酸化，提示P13介导了IFN-α在Burkitt淋巴瘤细胞内信号转导过程中胞浆——胞核的交互对话（cross talk）过程。Miyachi等^[19]研究发现，IFN-α可诱导人类CML细胞株K562细胞的S期积累，丁酸钠明显增强该效应，但丁酸钠与IFN-γ联合应用则并不导致K562细胞S期积累，Western印迹分析表明，丁酸钠的效应依赖于IFN-α的信号转导因子中的一种34kDa的蛋白质激酶cdc2的酪氨酸磷酸化。Uddin等^[20]在研究造血细胞中IFN-α信号转导时发现，src家族酪氨酸激酶Lyn通过其src同源区2（src homology 2,SH2）与Janus家族酪氨酸激酶Tyk-2偶联，即IFN-α活化Tyk-2后，其信号经Tyk-2的下游信号转导分子——Lyn转导并呈现IFN-α的生物学效应，作者认为这很可能是IFN-α的另一种信号转导途径。Caraglia等^[21]研究发现，IFN-α增强人类表皮癌KB细胞内表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor,EGF-R）的表达及其信号转导，且增强热休克蛋白（heat shock protein，HSP）HSP-70，HSP-90及HSP-27的表达和激活氨基末端c-Jun激酶-1（N-terminal c-jun kinase-1,JNK-1）以及激活由有丝分裂原p38活化的蛋白激酶，故认为EGF-R、HSP-70、HSP-90、HSP-27及JNK-1等均可能是IFN-α的信号转导分子。

在不同类型细胞中虽可能存在结构相同的IFN-α受体及其信号转导的通用途径，但基于IFN-α对不同类型细胞产生的生物学效应差异甚大，例如抗病毒、抗细胞增殖、抗原虫、抗寄生虫及抗真菌感染等，故可以认为IFN-α在不同类型细胞中的信号转导将主要经与其生物学效应相匹配的途径和依赖于多种信号转导途径的交互作用^[22]。如上所述，近年发现的参与IFN-α信号转导的各类信号转导因子及信号转导途径似乎尚有其独立性，但随着进一步的深入探讨，则必将发掘出其间的相互作用及其复杂的网络联系，例如IFN-α可经Fas介导的信号转导途径而下调CML细胞特征性蛋白p210^bcl-abl的表达并恢复CML细胞对程序性死亡的敏感性^[23，24]。细胞因子（包括IFN-α）信号转导途径是一极其复杂的网络系统，其研究虽已取得些进展，但尚无实质性突破，将是后基因组时代的基础性研究工作和具有挑战性的研究课题。

4 参考文献

1 Bajcetic M,Zigon N,Samardzic R,et al.Med Pregl,1998，51：135

2 Foster GR,Finter NB.J Vira