四次跨膜蛋白CD81：丙型肝炎病毒（HCV）關(guān)鍵受體，外泌體重要標記蛋白，抗病毒或抗腫瘤研究前景靶點！
日期：2023-12-22 09:46:50
最近，Cancers雜志發(fā)表了一篇題為“Targeting of Tetraspanin CD81 with Monoclonal Antibodies and Small Molecules to Combat Cancers and Viral Diseases”的綜述論文 [1]。該報道指出，CD81為一種潛在的抗病毒和抗癌的藥物靶點，是一些病毒（如丙型肝炎病毒HCV、人類免疫缺陷病毒HIV等）的共受體，同時也在腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移中起著重要的作用。此外，針對CD81的藥物研究策略包括使用單克隆抗體和小分子化合物，通過阻斷CD81與其伴侶的結(jié)合，抑制CD81的功能，在相關(guān)疾病中發(fā)揮作用。同時，CD81作為廣泛報道的外泌體標記蛋白，有研究表明其在藥物輸送和疾病研究中扮演關(guān)鍵角色，或可用作癌癥研究的藥物載體！今天，我們一起來了解下四次跨膜蛋白CD81！
1. 什么是CD81?
1.1 CD81的結(jié)構(gòu)
CD81（又名Tetraspanin-Associated Protein 1，TAPA-1）是首個被認定的HCV感染靶細胞的受體分子，最初是在篩選能抑制B淋巴細胞瘤增殖的單克隆抗體的過程中被發(fā)現(xiàn)的，屬于四次跨膜蛋白超家族（Tetraspanins/TM4SF）（點擊了解“什么是TM4SF家族”）。CD81由四個跨膜區(qū)、兩個胞漿區(qū)（N端和C端），以及一個胞外結(jié)構(gòu)城（EC）構(gòu)成。其中，EC分為EC1和EC2，分別由28和80個氨基酸殘基組成。EC1位于跨膜區(qū)TM1與TM2之間，形成了一個小環(huán)（SEL），對維持CD81在細胞表面正確構(gòu)象起著重要作用。而EC2位于TM3與TM4之間，形成了一個大環(huán)（LEL），決定了CD81的物種特異性，同時介導了CD81與HCV（丙型肝炎病毒）包膜蛋白E2的結(jié)合。在LEL中，由四個半胱氨酸殘基形成的兩個二硫鍵是HCV E2與CD81相互識別的關(guān)鍵因素 （圖1）[1-2]。
1.2 CD81的表達和功能
CD81可表達在除紅細胞和血小板以外其他的多種組織細胞表面，在細胞的生長、發(fā)育和運動、蛋白轉(zhuǎn)運、細胞融合、細胞與細胞之間的相互作用、先天免疫抑制中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。CD81作為通道蛋白，是丙型肝炎病毒（HCV）、瘧原蟲等病原體感染的關(guān)鍵因素，這主要是由于CD81蛋白能與其他四聚體腺和細胞特異性伴侶蛋白相互結(jié)合。四跨膜蛋白超家族TM4SF，CD9、CD63、CD81和CD82，它們通?？梢宰鳛橥饷隗w的標志物，是許多疾病相關(guān)病理變化的潛在標志物。此外，CD81等多種跨膜蛋白形成的精卵互作蛋白網(wǎng)絡(luò)，參與到精卵互作過程中，與精卵膜互作異常，不孕等因素相關(guān)。更值得注意的是，CD81基因位于腫瘤細胞中的抑癌基因區(qū)域，陸續(xù)研究表明CD81參與調(diào)控腫瘤生長和轉(zhuǎn)移等生物學過程 [3-5]。
圖1. CD81的結(jié)構(gòu) [1]
2. CD81相關(guān)的作用機制
2.1 CD81與病毒感染相關(guān)機制
CD81能以非共價鍵結(jié)合的方式與多種分子形成復合物，促進細胞間的相互作用、信號傳導、以及調(diào)節(jié)細胞內(nèi)外的分子通道。例如，CD81蛋白可以在B細胞中與CD21蛋白、CD19蛋白和Leu13蛋白形成復合物，參與B細胞激活。尤其是在病毒感染研究方面，CD81大的細胞外環(huán)結(jié)構(gòu)（CD81-LEL）綁定HCV E2糖蛋白形成E2：CD81-LEL，其互相作用對HCV基因組有效復制很重要。此外，CD81與CLDN-1相互作用形成CD81-CLDN-1受體復合物，有助于HCV侵入宿主細胞的受體綁定前環(huán)節(jié)以協(xié)助病毒內(nèi)化到細胞中。無論如何，CD81被視為HCV重要受體，引導病毒顆粒進入胞內(nèi)，且還可能影響病毒與靶細胞間的信號傳遞 （圖2）[6-7]。
圖2. CD81與病毒感染相關(guān)機制 [6]
2.2 CD81與細胞形態(tài)相關(guān)機制
研究發(fā)現(xiàn)CD81蛋白能與Integrin a4β1在T細胞中的Molt4和Jurkat細胞中進行結(jié)合，其β1家族Integrin 也能與CD53蛋白、CD63蛋白和CD82蛋白結(jié)合。在T細胞系中還發(fā)現(xiàn)CD81蛋白能與CD82蛋白結(jié)合。CD81的固定化抗體能誘導T細胞形態(tài)的變化，形成細胞突起。在治療大鼠星形膠質(zhì)細胞的過程中，采用CD81單克隆抗體時，也發(fā)現(xiàn)CD81抗體會影響細胞突起，導致細胞突起程度的增加。對于T細胞和CD82單克隆抗體，也發(fā)現(xiàn)了類似的情況，而細胞松馳素D和秋水仙堿可以抑制這種作用。以上結(jié)果說明CD81蛋白和CD82蛋白都與細胞形態(tài)的變化有關(guān) [8-10]。
2.3 CD81與腫瘤相關(guān)機制
CD81可以與整合素或四跨膜區(qū)蛋白超家族中的其他成員等在細胞膜上相互結(jié)合，形成大分子復合物，發(fā)揮信號轉(zhuǎn)導的作用；同時它還可以與磷酸肌醇及蛋白酪氨酸磷酸化等信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，影響第二信使系統(tǒng)功能的發(fā)揮。例如，一項研究報道，在非小細胞肺癌（NSCLC）細胞中同時過表達CD81和ITGB1并進行Co-IP實驗，發(fā)現(xiàn)CD81能與ITGB1結(jié)合。ITGB1屬于整合素（Integrin）受體家族。Integrin參與了細胞分化以及腫瘤的凋亡和轉(zhuǎn)移等多種信號通路。當在非小細胞肺癌細胞中同時過表達CD81、ITGB1和ITGA3并進行Co-IP實驗時，發(fā)現(xiàn)CD81能促進ITGB1與ITGA3的結(jié)合（促進Integrin的活化），從而激活AKT通路和ERK1/2通路，促進非小細胞肺癌細胞的增殖和遷移。這強調(diào)了CD81在腫瘤進展中的關(guān)鍵作用，為未來腫瘤研究提供了新線索（圖3） [11-13]。
圖3. CD81與腫瘤相關(guān)機制 [13]
3. CD81和多種疾病研究
3.1 CD81和丙型肝炎病毒研究
病毒感染細胞需要病毒的糖蛋白與細胞表面的相關(guān)受體蛋白緊密相連，這樣的緊密相連是病毒感染過程中的重要步驟。人感染HCV后主要有慢性肝炎、肝癌和肝硬化的情況。CD81蛋白是在HCV感染人的過程中的細胞膜上必不可少的一個糖蛋白。有研究結(jié)果表明，抗CD81蛋白的抗體能阻斷不同類型的HCV的感染。此外，研究發(fā)現(xiàn)用小RNA敲低肝癌細胞中的CD81能避免HCV的感染。CD81作為HCV的主要受體，除了直接與HCV的糖蛋白E2相互結(jié)合，CD81還與HCV的輔助受體Claudin-1、Claudin-6、Claudin-9、Occludin和SR-BI結(jié)合形成復合體，為隨后的HCV吞噬提供支持 [14-18]。
3.2 CD81與癌癥研究
CD81不僅在感染和免疫系統(tǒng)中發(fā)揮作用，而且在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移中也起到關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，在腫瘤細胞種，eg. B細胞淋巴瘤、其它血液病和非血液病惡性腫瘤細胞，CD81蛋白含量高于正常細胞。在患者體內(nèi)CD15蛋白和CD81蛋白能促進腫瘤的產(chǎn)生，而CD63蛋白和CD82蛋白能抑制腫瘤的產(chǎn)生 [19-20]。CD81蛋白在各種癌細胞中的功能不一致，例如在肝癌細胞中，CD81蛋白含量較少的細胞更有轉(zhuǎn)移潛能 [21]。在胃癌細胞、膀胱癌細胞中，發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果 [19, 22]。與上述結(jié)果相反的是，CD81蛋白表達量較高的黑色素瘤細胞更容易發(fā)生遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移 [23]。進一步研究揭示，CD81通過Akt依賴的Sp1激活信號通路誘導MT1-MMP的表達，進而刺激黑色素瘤細胞的運動，增加黑色素瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移 [23-24]。此外，CD81的缺失也嚴重損害了調(diào)節(jié)性T細胞和髓源性抑制細胞的功能 [25]。
3.3 CD81與其它疾病研究
陸續(xù)研究揭示，CD81作為外泌體表面可靠的膜標志物，在多種疾病中可能發(fā)揮調(diào)控作用，例如，研究發(fā)現(xiàn)，人間充質(zhì)干細胞來源的外泌體（hUCMSCs-Exo），CD9、CD81和TSG101在改善微循環(huán)方面具有多種功能，與微血管功能障礙相關(guān) [26]；抑郁障礙患者外周血中星形膠質(zhì)細胞源性外泌體的CD81蛋白水平高于健康對照組，但在輕中度和重度抑郁障礙患者中，CD81水平相關(guān)性較低。這表明星形膠質(zhì)細胞源性外泌體CD81可能參與了抑郁障礙的發(fā)展 [27]；從高血壓病史的患者中分離出細胞外囊泡（EV），并通過納米顆粒追蹤分析，血漿和尿液EV富含小EV，并表達外泌體標記物（CD63、CD9和CD81），暗示它們可能在高血壓的病理生理學中可能發(fā)揮著一定的功能 [28]。
在不同惡性潛能的胰腺囊性病變中，研究表明囊液是細胞外囊泡（EV）的豐富來源，這些EV表現(xiàn)出CD63和CD81的陽性和陰性特征。研究人員推測，通過分析囊液來源的EV，或許能夠?qū)@些病變的患者進行更精準的分類 [29]。在宮頸癌中，通過透射電子顯微鏡和納米顆粒跟蹤來分析外泌體，進一步基于蛋白質(zhì)印跡法檢測CD63、CD81、TSC101、Bcl-2、Bax、Caspase 3和RSF1蛋白水平，可以幫助研究宮頸癌的發(fā)病機制 [30]；癌癥相關(guān)成纖維細胞（CAF）分泌的外泌體通過傳遞非編碼RNA或小蛋白參與腫瘤進展，從CAF/NF中提取的外泌體顯示出CD63、CD81和TSG101的高表達 [31]?？傊珻D81在外泌體中的變化呈現(xiàn)出潛在的疾病特異性，暗示著其可能成為微血管功能障礙、抑郁障礙、高血壓、胰腺囊性病變、以及腫瘤進展等研究的新關(guān)鍵靶點。
4. CD81的臨床研究前景
目前，四次跨膜蛋白CD81臨床研究尚處于早期階段，暫未有藥物在研。然而，CD81作為四次跨膜蛋白家族的一員，其在HCV感染和腫瘤中扮演的角色，值得引起關(guān)注。其大胞外環(huán)（EC2）是其與眾多蛋白結(jié)合的主要區(qū)域，也是藥物設(shè)計的主要靶點。目前，針對CD81的mAb研究已取得了進展，主要用于研究CD81的表達和功能，特別是在病毒感染和癌癥轉(zhuǎn)移方面。例如，CD81是丙型肝炎病毒（HCV）進入細胞的重要受體，因此，針對CD81的入胞抑制劑具有巨大的研究價值。此外，CD81還與多種癌癥相關(guān)的蛋白質(zhì)（如CD19、CD44、EWI-2等）形成復合物，影響癌細胞的增殖、遷移和轉(zhuǎn)移。其它四次跨膜蛋白，如CD3，CD20，CD37，CCR8，CD40L，CD48/NKG2D ligand等等，已成為抗腫瘤等疾病藥物研發(fā)的重要靶點。期待在不久的將來，基于CD81的藥物能夠成功進入臨床開發(fā)！
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華美 CUSABIO CD81 蛋白
Recombinant Human CD81 antigen (CD81), partial (Active) Code: CSB-MP004960HUd7
The high purity is greater than 95% as determined by SDS-PAGE.
Immobilized Human CD81 at 2μg/mL can bind Anti-CD81 recombinant antibody(CSB-RA004960MA1HU). The EC50 is 4.166-5.578 ng/mL.
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