综述：富含半胱氨酸的肠道蛋白家族：结构概述、功能多样性及在人类疾病中的作用

《Cell Death Discovery》：Cysteine-rich intestinal protein family: structural overview, functional diversity, and roles in human disease

这篇综述聚焦富含半胱氨酸的肠道蛋白（CRIP）家族，阐述其结构、功能及在疾病中的作用，极具科研价值。

　　

富含半胱氨酸的肠道蛋白家族：结构概述、功能多样性及在人类疾病中的作用

在生命科学领域，随着基因组学和蛋白质组学技术的蓬勃发展，越来越多的蛋白家族被发现与各种生物过程紧密相连。富含半胱氨酸的肠道蛋白（Cysteine-rich intestinal protein，CRIP）家族便是其中之一，它作为 Lin-1、Isl1、Mec3（LIM）蛋白 / 双锌指蛋白家族的一个亚家族，包含 CRIP1、CRIP2 和 CRIP3 三个成员，在生物体内发挥着多样且关键的作用。

一、CRIP 家族概述：结构域、表达及研究历史

1. CRIP1：CRIP1（基因 ID：1396，Uniprot ID：P50238）是一种锌结合蛋白，仅含有一个 LIM 结构域。其结构研究较为深入，大鼠的 CRIP1 是由 77 个氨基酸组成、分子量约 8.5kDa 的肽段。它通过结合锌形成 N 端 CCHC 和 C 端 CCCC 模块，这两个模块形成的反平行 β 折叠与 C 端 α 螺旋紧密相连，构成了 CRIP1 的三维结构。CRIP1 基因的结构区域由五个外显子组成，其 LIM 结构域的两个锌指基序存在于前三个外显子中。该基因启动子缺乏经典转录起始元件，但富含 GC 区域，与 CpG 岛相关，易受甲基化调控，同时还含有许多细胞因子信号元件和糖皮质激素反应元件，这表明它可受细胞因子和激素调节。在成年哺乳动物中，CRIP1 广泛表达，在小肠和肺中高表达，而在肝脏和胰腺中很少被检测到。
2. CRIP2：CRIP2（基因 ID：1397，Uniprot ID：P52943）又称心脏 LIM 蛋白，是一种核铜结合蛋白。它定位于人类 14 号染色体，编码 208 个氨基酸，预测分子量为 23kDa，含有两个 LIM 结构域，形成成对的锌指结构。CRIP2 在心脏中表达水平最高，在肺、脑、胎盘、脾脏和肾脏中呈中度表达，在其他组织和器官中表达较低。
3. CRIP3：CRIP3（基因 ID：401262，Uniprot ID：Q6Q6R5）与 CRIP1、CRIP2 同属一个家族，也被称为胸腺 LIM 蛋白（Thymic LIM protein，TLP），由两个 LIM 结构域组成，基因位于人类 6 号染色体。它存在两种通过可变剪接产生的异构体 TLP-A 和 TLP-B，分别由 204 和 205 个氨基酸组成。目前对 CRIP3 的研究相对较少，靶向破坏 TLP 会减少胸腺细胞数量，但对 T 细胞的正负选择无显著影响，这暗示着 CRIP3 在正常胸腺发育中可能发挥作用，不过其表达调控较为复杂。
4. 研究历史：1986 年，Birkenmeier 等人在研究大鼠胃肠道发育时首次发现了 CRIP 家族，揭示了其与某些铁氧还蛋白的同源性。随后，Hempe 团队在 1992 年提出了基于 CRIP 和肠道金属硫蛋白功能的大鼠锌吸收概念模型。1995 年和 2001 年，CRIP2 和 CRIP3 分别被发现。2014 年，Hempel 团队通过非洲爪蟾胚胎发育模型系统分析了 CRIP 家族成员的时空表达特征，发现它们可能参与早期脊椎动物器官发生。近年来，CRIP 家族因其在多种人类疾病中的作用而备受关注。

二、CRIP 家族的金属结合特性

CRIP 家族蛋白普遍含有 LIM 结构域，这赋予了它们独特的金属结合能力，尤其是对锌离子（Zn²⁺）具有较高亲和力。锌离子在维持 CRIP 的二级结构和三级折叠中起着关键作用。研究表明，哺乳动物 CRIP2 在两个 Zn²⁺结合位点附近保留了组氨酸残基，这可能与 Cu⁺和 Zn²⁺的竞争性结合有关。虽然有研究推测 CRIP 家族与铁代谢相关，但尚未证实其与亚铁离子的直接结合，且 CRIP 蛋白不含铁氧还蛋白的铁硫簇结构域。此外，CRIP 家族与金属离子稳态失调的联系逐渐被揭示。例如，癌细胞会积累铜，CRIP2 能与抗氧化 1 铜伴侣（ATOX1）结合，ATOX1 将铜转移给 CRIP2 后诱导其泛素化和降解，进而激活肺癌细胞的自噬并参与肿瘤进展。在骨骼肌细胞中，CRIP2 是铜反应调节因子，其缺失会导致骨骼肌分化受损，可能与铜积累有关。然而，CRIP 家族是否属于经典金属伴侣家族仍存在争议。金属伴侣在金属离子的转运中起关键作用，而目前对 CRIP 家族的研究主要集中在金属离子的结合和局部调节，其作为金属伴侣的证据尚不充分，未来还需进一步探索。

三、CRIP 家族的多样生物学功能

1. 与上皮 - 间质转化（EMT）的关系：EMT 是上皮细胞获得间质特性的过程，在胚胎发生、炎症、纤维化、伤口愈合和癌症进展等生理病理过程中均有发生。CRIP1 被认为参与心脏发育中的心外膜 EMT。在正常情况下，心外膜细胞可通过 EMT 填充心外膜下空间并转化为成纤维细胞和平滑肌细胞。研究发现，CRIP1 在上皮状态下高表达，在转化生长因子 β 诱导的上皮 - 间质分化后表达下降，敲低 CRIP1 可快速诱导 EMT。在肿瘤方面，CRIP1 在不同肿瘤中的作用存在差异。在乳腺癌中，敲低 CRIP1 会增加癌细胞的侵袭潜力，高表达则提示预后良好；而在多发性骨髓瘤、肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）、浆液性上皮性卵巢癌和宫颈癌中，CRIP1 高表达会促进细胞增殖、侵袭和 EMT。目前研究表明，CRIP1 诱导 EMT 的信号通路可能涉及 Wnt/β-catenin 信号通路、GSK 3/mTOR 信号通路和非经典 Wnt 通路的激活。相比之下，关于 CRIP2 和 CRIP3 与 EMT 的直接证据较少，未来需要进一步研究。
2. 与细胞死亡的关系：细胞死亡包括凋亡、坏死性凋亡、铜死亡和铁死亡等，是维持生物发育和内环境稳态的生理过程。CRIP1 已被证实参与激活自噬和抑制凋亡。在结直肠癌中，CRIP1 通过与 Fas 相互作用促进其泛素化和降解，抑制信号转导复合物的形成和 caspase 的激活，从而抑制细胞凋亡；在多发性骨髓瘤中，它通过与泛素特异性肽酶 7（USP7）和蛋白酶体激活蛋白 200（PA200）结合增强蛋白酶体活性和自噬；在 HCC 细胞中，敲低 CRIP1 会激活线粒体凋亡通路。此外，在甲状腺癌和急性髓系白血病（Acute myeloid leukemia，AML）中，敲低 CRIP1 会诱导细胞凋亡和生长周期停滞。CRIP2 在多发性骨髓瘤中被认为是与线粒体自噬相关的基因，可用于预测患者生存率，高表达通常与预后不良相关。它与 ATOX1 相互作用，ATOX1 将铜转移给 CRIP2 导致其泛素化和降解，从而增加活性氧（ROS）水平并激活自噬。同时，CRIP2 还可通过调节线粒体途径影响细胞凋亡。目前关于 CRIP3 与程序性细胞死亡的直接关联尚未揭示，但它的保守结构域可能为该领域的研究提供线索。
3. 与免疫的关系：CRIP 家族在人体免疫中发挥着重要作用。CRIP1 在肠道和免疫细胞中高表达，尤其是在小肠腺的潘氏细胞胞质中。当大鼠受到脂多糖刺激时，腹膜巨噬细胞、脾脏和肠道中的 CRIP1 水平会升高，这表明它可能参与急性免疫反应。在转基因小鼠实验中，CRIP1 过表达会影响血清中干扰素 -γ、肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）和细胞因子白细胞介素的浓度，影响 T 细胞分化和 Th1/Th2 细胞因子平衡。此外，CRIP1 还与多种肿瘤的免疫反应相关。在胰腺癌中，高表达的 CRIP1 会激活 CRIP1/NF-κB/CXCL 轴，促进髓源性抑制细胞（MDSC）的迁移和招募，形成免疫抑制微环境；在胃癌中，CRIP1 与 cAMP 反应元件结合蛋白 1 相互作用，促进 C-C 基序趋化因子配体 5（CCL5）的表达，招募巨噬细胞并促进 TNF-α 的分泌，增强淋巴通透性，导致肿瘤细胞迁移。CRIP2 是与免疫微环境相关的生物标志物和结肠癌患者生存的风险基因。CRIP3 作为胸腺特异性 LIM 蛋白，靶向破坏其蛋白会减少胸腺细胞数量，可能导致胸腺细胞亚群失衡，但它在特定细胞类型中的作用以及在发育早期或晚期的功能差异尚不清楚。

四、CRIP 家族与疾病

1. 与心血管疾病的关系：多项研究表明，CRIP 家族与心血管疾病密切相关。在高血压方面，人类队列研究发现，血管紧张素 II 会显著影响脾单核细胞 / 巨噬细胞和循环单核细胞中 CRIP1 的表达，其表达水平与高血压的发病机制紧密相关，且高血压患者血液循环中 CRIP1 水平升高会增加中风风险。CRIP2 又称心脏 LIM 蛋白，在心血管系统发育中发挥重要作用，它可通过抑制参与透明质酸合成的基因来改变心内膜垫细胞外基质成分的表达，促进房室瓣发育。同时，CRIP2 也参与心血管疾病的病理变化，在心力衰竭和心脏肥大的小鼠模型中，其表达显著下调，过表达则可减轻血管紧张素 II 诱导的心肌细胞肥大。CRIP3 与脉压存在遗传关联，在法洛四联症患者手术中，与控制性再氧合心肺转流相比，高氧 / 标准治疗会使 CRIP3 表达上调。因此，CRIP 家族有望成为预测心血管疾病风险和治疗心血管疾病的重要靶点。
2. 与癌症的关系：近年来，学者们对 CRIP 家族与肿瘤的关系进行了大量研究。CRIP1 在肿瘤中的作用具有两面性，在大多数实体瘤中，它通常高表达并促进肿瘤进展，如在前列腺癌、结直肠癌、甲状腺癌、胃癌、宫颈癌、HCC、浆液性上皮性卵巢癌和 AML 中；但在乳腺癌和骨肉瘤中，它却表现出肿瘤抑制作用，低表达与更差的预后相关。CRIP1 促进肿瘤进展的机制包括激活 Wnt/β-catenin、JAK/STAT、TNFα-Nfκb、Ras/Raf/MEK/ERK、PI3K/AKT 和 GSK 3/mTOR 等信号通路，还能通过促进细胞外基质降解来增强肿瘤细胞的侵袭和转移能力。CRIP2 更倾向于作为肿瘤抑制基因，它可通过多种机制抑制肿瘤进展，如抑制 HIF-1α 介导的糖酵解、抑制 NF-κB 介导的促血管生成细胞因子转录等。CRIP3 虽然研究较少，但也与肿瘤发生密切相关，可作为头颈部鳞状细胞癌、肺鳞状细胞癌和前列腺癌等上皮肿瘤的生物标志物，但其致癌或抑癌作用仍有待明确。

五、临床应用

1. 作为疾病生物标志物的潜力：CRIP 家族在疾病的早期诊断和预后评估方面具有重要潜力。在良性疾病中，CRIP1 在脑缺血后神经细胞中表达上调，可作为预防脑缺血损伤的重要靶点；在骨关节炎患者的滑膜和血液中，CRIP1 是差异表达基因，具有诊断价值；在肝硬化中，CRIP1 是肝星状细胞激活的核心驱动基因。在癌症方面，CRIP 家族成员的表达和基因甲基化状态可作为多种癌症的辅助诊断指标和独立预后指标。例如，CRIP1 可作为鼻咽癌预后的潜在生物标志物；在乳腺癌和骨肉瘤中，其低表达与较高的生存率相关；在前列腺癌中，CRIP1 启动子的低甲基化水平与不良预后相关。CRIP2 在食管癌、非小细胞肺癌、结肠癌、高级别浆液性卵巢癌和急性淋巴细胞白血病等疾病的诊断和预测中也显示出潜力。CRIP3 则是头颈部鳞状细胞癌、肺鳞状细胞癌和前列腺癌等的新型预后生物标志物。
2. 在肿瘤治疗中的临床前景：针对 CRIP 家族的研究为肿瘤治疗提供了新的思路。在肿瘤免疫治疗方面，CD8⁺ T 细胞是抗肿瘤免疫反应的主要执行者，CRIP1 参与的信号通路对肿瘤免疫逃逸和肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）形成至关重要。在胰腺癌中，CRIP1 激活 CRIP1/NF-κB/CXCL 轴，导致 MDSC 迁移和招募以及低 CD8⁺ T 细胞浸润，形成免疫抑制微环境。使用 CXCR1/2 受体抑制剂 SX-682 联合抗程序性细胞死亡配体 1（PD-L1）治疗，可增加 CD8⁺ T 细胞浸润，增强抗肿瘤活性。此外，研究 CRIP1 与 PD-L1 或人类表皮生长因子受体 2（HER2）的相关性，并将 CRIP1 靶向治疗与相应的靶向治疗相结合，可能为肿瘤免疫治疗带来新的突破。在白血病治疗中，开发 CRIP2 抑制剂可能为 T 细胞急性淋巴细胞白血病提供新的耐药治疗策略，因为 PRC2 缺失可通过上调 CRIP2 诱导线粒体伴侣 TRAP1 表达，从而实现线粒体凋亡抗性。

六、讨论

CRIP 家族在细胞 EMT、细胞死亡和免疫等过程中发挥着多样的生物学功能，在肿瘤和心血管疾病中也具有重要作用。它既可以作为肿瘤促进因子，也可以作为肿瘤抑制因子，影响心血管系统的发育和疾病的发生，还可能通过影响细胞因子的表达来调节炎症过程。CRIP 家族参与多种复杂的潜在调节机制，涉及 NF-κB、Wnt/β-catenin、Ras/Raf/MEK/ERK、PI3K/Akt、GSK 3/mTOR 和 Fas/FasL 等信号通路，有望成为临床诊断、预后和肿瘤治疗的潜在生物标志物，在肿瘤免疫治疗方面具有良好的应用前景。尽管目前对 CRIP 家族的研究取得了一定进展，但仍有许多问题有待探索。例如，CRIP 家族作为重要的锌结合蛋白，其在生理和病理条件下与金属离子交替结合的机制和生物学意义尚未明确；不同疾病中 CRIP 家族的具体信号通路和分子靶点尚未完全揭示；目前对 CRIP 家族作为临床诊断、预后和治疗生物标志物的研究多局限于生物信息学和细胞数据，缺乏大规模、多中心和前瞻性的临床研究。此外，虽然已有研究表明 CRIP 家族的甲基化状态可作为癌症患者的独立预后指标，但目前大多数研究基于生物信息学预测，缺乏重要的实验依据和调控机制。探索 CRIP 家族的 DNA 甲基化、蛋白质修饰和非编码 RNA 调节，对于丰富细胞表观遗传调控网络具有重要意义。未来，开发 CRIP 家族的抑制剂或激动剂有望为基础和临床研究开辟新的途径。