性激素结合球蛋白的结构和功能

性激素结合球蛋白的结构和功能 coid2remediable aldosteronism J . J Clin Endocrinol Metab , mary aldosteronism J . World J Urol ,1999 ,17 :15 ,21 . ( )1997 ,82 :3570,3573 . 收稿日期 :1999208231 修回日期 :1999212221 Blumenfeld JD ,Vaughan ED J r . Diagnosis and treatment of pri2 12 性激素结合球蛋白的结构和功能 窦京涛综述 潘长玉审校 ()解放军总医院内分泌科 ,北京 100853 ( ) 摘要 :近年来研究表明 ,性激素结合球蛋白 SHB G基因具有多态性 ,在不同组织中有不同程度的表 达 ,可成为肿瘤转化的指标之一 ; SHB G 分子的寡聚糖链决定其生物半衰期 ;除能特异性地结合并转运性 激素外 ,SHB G 还具有介导激素信号传导和类激素样作用 ,并是糖尿病发病的危险因素 。 关键词 :性激素结合球蛋白 ;基因 ;结构和功能 ;激素 () 文章编号 :1003 - 5435 200004 - 0195 - 04 中图分类号 :Q579. 101 文献标识码 :A ( ) 性激素结合球蛋白 SHB G与睾丸中的雄 ,均靠近人肝 SHB G cDNA 的 5′端 。一 几乎相同 () 激素结合蛋白 ABP是同一基因分别在肝细胞 种 SHB G 基因突变体含有由 96 个碱基对组成 和睾丸支持细胞中表达而结构相似的两种糖蛋 但缺少起始密码子的独特的 5′区域 , 并与 SH2 白质 。两种蛋白质均特异性地与性激素相结合 B G 编码区相连 ,同时该突变产物缺失相当于外 并参与其转运 ,分别调控血液中生物活性性激 1 ,2 素的浓度和睾丸的生精活动。近年有关这 显子 7 位置的 208 个碱基对 ,末尾 118 个氨基 两种蛋白质的研究取得了显著进展 ,为进一步 酸由其它 9 个残基取代 。另一种 SHB G 基因突 探讨两种激素在生理和病理情况下的作用提供 变产物也含有一个由 57 个碱基对构成的 5′区 了条件 。以下就有关 SHB G 的研究进展作一综 域 ,该区域与剩余 SHB G 编码区相连 。测序结 述 。 果显示 ,SHB G 基因突变体 cDNA 的两个独特 5′ 1 S HBG 的结构 端序列位于编码正常 SHB G 前体起始编码子的 111 基因结构 人 SHB G 基因编码区位于第 外显子上游约 1 500 bp 处 ,它们与第一个外显 () 17 对染色体的短臂 p12213,由 8 个外显子和 7 3 子相隔 55 bp ,含有多个 ALU 重复序列 。用 SH2 个内含子组成 ,长约 3 kb。与其他所有编码 B G cDNA 做探针与提取自人肿瘤细胞的 RNA 糖蛋白激素的基因一样 ,外显子 1 编码有 29 个 杂交 ,结果发现有多种大小不同的转录物 ,但是 氨基酸的信号肽 , 终止于单体多 肽 链 的 Gln8 。 38 到目前为止 ,在血液 、精液以及组织匀浆液中均 第 2,8 个外显子分别中止于多肽链的 Thr、 102 156 209 255 324 373 未发现这些 SHB G 基因突变体的蛋白产物 。其 Gln、Pro、Arg、Gln、Pro和 His。外 显 3 4 存在的意义尚不清楚 。最近研究 发现 , 正 子 4 编码类固醇激素结合区域 。7 个内含子均 常人卵巢组织 、良性和恶性卵巢肿瘤组织中有 相对较短小 ,结构上除第 6 个外显子具有 ALU 野生型 SHB G mRNA 和第 7 外显子缺失的 SHB G 序列外其余无明显特征 。人 SHB G 基因具有多 突变体的 mRNA 表达 。绝经期前妇女卵巢组织 态性 。筛查人睾丸 cDNA 库发现两种与人 SH2 中的上述两种 mRNA 水 平 明 显 高 于 绝 经 后 妇 B G cDNA 结构相似的 SHB G 基因突变体 ,两突女 ,而突变体 mRNAΠ野生型 mRNA 的比值在绝 变体 cDNA 序列与人 SHB G cDNA 差异的位点经前后无差异 。突变体 mRNA 和 SHB G mRNA 的表达水平在正常卵巢组织与良性和恶性卵巢 肿瘤组织中无差异 ,但两者的比值在恶性肿瘤 () 作者简介 :窦京涛 19642,男 ,北京人 ,主治医师 ,博士 。 组织中明显高于正常组织 ,在良性肿瘤中也增 SHB G 与性激素结合的亲和能力和特异 的变异 性方面与完整 SHB G 相同 , 且单体聚合成二聚 高 。结果 说 明 , 突 变 体 mRNA 与 野 生 型 SHB G mRNA 之 间 的 平 衡 有 助 于 正 常 卵 巢 功 能 的 维 体的能力和方式与正常 SHB G 单体相同 。说明 持 ;而两者比值的变化则可能与肿瘤转化有关 。 SHB G 的寡聚糖链与性激素的结合以及二聚体 5 ,63 对子宫内膜 、子宫内膜样组织和子宫内膜癌的形成无关。近年来在比利时和墨西哥的几 个家系中发现了带有第 3 条 N 寡聚糖链的 SH2的研究也有类似发现 。 目前为止尚未发现表 8 现为 SHB G 水平降低 B G 变异体。此变异是由于第 8 外显子中编 327 327 的疾病有特异性的染色体异常 , 但 SHB G 编码码 Asp的 G 突变为 A ,从而使 Asp由 Asn 替 代 。点突变的结果出现了一个新 N 寡聚糖链基因所在的第 17 号染色体短臂 p12 则是人类 ( ) 结合 位 点 Asn2X2Ser 或 Thr 。将 纯 化 的 变 异基因中的薄弱点和基因重组 、放大以及外来基 SHB G 注射入兔体内 , 测定其消失曲 线 观 察 生 因整 合 的 热 点 。这 个 薄 弱 点 位 于 富 含 AT 区 域 ,而人 SHB G 基因包括多个含有丰富 AT 侧腹物半衰期 ,结果变异 SHB G 生物半衰期显著长 ( ) ( 于正常 SHB G 63 . 63 ?3 . 92h Vs 38 . 18 ?7 . 区域的 ALU 序列 。在几种肿瘤组织中经常发 ) 22h , 提示 SHB G 的寡聚糖链与其生物半衰期 现伴有 p53 基因缺失或突变的第 17 号染色体 9 这个区域等位基因缺失 。人 SHB G 基因不同外和代谢有关。 每个 SHB G 分子只能结合一个分子的性激显子之前的内含子中含有重复 ALU 序列 ,这些 素 ,其性激素结合位点恰好位于两个单体之间 , 序列被认为是染色体重组的媒介而导致基因的 呈三明治样结构 。SHB G 单体的聚合是形成单 重排 ,也可影响外显子的表达 。这可能是 SH2一性激素结合位点所必需的 ,同时通过与配体 B G 基因突变体在肝细胞外组织和细胞表达的 3 的结合获得能量 , 使二聚体的 结 构 更 加 稳 固 。 原因。 + + 112 分子结构 完整的人 SHB G 分子是由氨研究显示在有雄激素和 Ca 存在的情况下 ,性 激素结合位点的效能进一步提高 ,提示二价阳 基酸序列完全一致的 2 条单体组成的同型二聚1+ + + + 体。电镜下呈现长约 19 nm ,直径约 3 nm 椭 离子 Ca 或 Zn 以及性激素的结合促进了二 7 聚体结构的维持 。初步研究发现人 SHB G 氨基 圆形或短棒状。每个单体由 373 个氨基酸残 端的 205 个氨基酸残基与其亲和能力有关 ,其 基组成 ,分子量为 40 499 ,多肽链只含有一个色 164 188 333 361 139 ( ) 氨酸 Tyr。在 Cys和 Cys及 Cys和 Cys位 中 Met在与性激素 B 环的结合过程中必不可 139 少 。Met氨基端区域在不同种属是不恒定的 ,之间分别形成两个二硫键 ,但二硫键不参与类 248 固醇激素的结合 ,其功能尚不清楚 。从 Leu到 主要由亲水氨基酸构成 ; 而其羧基端区域则极 291 Gly的肽段中有明显的内部重复序列 ,而且在为恒定 ,主要组成氨基酸是疏水氨基酸 ,由此形 267 281 Leu和 Leu之间每隔一个其他氨基酸残基就 成了一个疏水袋 。用位点诱变致使氨基酸替代 8 α 的进一步研究发现 ,与性激素特异性结合β出现一个 Leu。二级结构中螺旋 、片层和 73 β 。 翻转结构分别占 15 % 、43 %和 10 %,16 %有关的氨基酸主要是多肽链的氨基端一半。4857 131 149 3 个 寡 聚 糖 链 , 占 分 子 量 的 每个 单 体 都 有 多肽链中 Thr2Tyr和 Leu2Pro的二级结构351 3674857 β12 %,20 % 。其中两个是连接于 Asn和 Asn形成片层 ,其中 Thr2Tyr构成特异的膜受体 134 139 7 结合区域 。而 Lys2Met的氨基酸与类固醇激 上的 N 寡聚糖链 ;另一个是连接与 Thr上的 O 寡聚糖链 。虽然 SHB G 分子是同型二聚体 , 但 素结构中的 AΠB 环结构相互作用 ,形成类固醇 139 变性后对其进行凝胶电泳 ,可以出现分子 激素结合区域 ;Met羧基端部分对类固醇激素 量不同的两个单体 ,原因就在于寡聚糖链的异的结合能力没有影响 。但此区域有稳定二聚体 3 ,7235 。用诱变技术改变寡聚糖连接位点氨 质性结构的功能 ,并且有人发现羧基端的 His参与 基酸的编码基因发现 ,去除寡聚糖链 ,变异 SH2 类固醇激素结合的活动 ,故不能排除有类固醇 结合片断存在的可能 。此外该区域内还含有高B G 的合成和分泌不受影响 ;不同寡聚糖链缺失 度保守的 N2寡聚糖链结合位点 ,而相关研究结 , SHB G 还可以 直 接 作 用 固醇激素生物信号外 于某些组织受体 ,发挥第一信使作用调节细胞 果显示 ,去除寡聚糖链的 SHB G 与其特异受体 结合受阻 ,提示该区域内含有与 SHB G 特异受 的功能 。SHB G 刺激胎盘分泌 hCG 的生理意义 体结合的区段 。目前还未查明 ,但鉴于 hCG 在妊娠过程中的特 2 S HBG 的作用殊作用 ,推测与胎盘胚胎的生长以及滋养层细 传统理论认为 , SHB G 的生理功能就 是 特 胞的分化有关 。 瑞典哥德 213 SHB G 是糖尿病的危险因素 : 异性地结合和转运性激素 。性激素由于与 SH2 ( ) B G 结合而得到保护 ,从而避免了血管的吸附 、堡一个为期 12 a 的 SHB G 与终点 end point疾 生物和化学的破坏以及快速降解 。近年随着研 病关系的前瞻性研究结果显示 ,在入选的 1 422 名女性被观察对象中 ,12 a 后糖尿病的发病率 究的深入 ,对于 SHB G 的生理功能有了进一步 的认识 。达 3 % ;糖尿病发病者 SHB G 浓度显著低于未发 10 ( ) ( ) 211 SHB G 介导激素信号传导 : Nakhla 等病者 [ 55 ?31nmolΠL Vs 88 ?55nmolΠL 。将 所发现单纯将双氢睾酮或 SHB G 加入无血清培养 有被观察者的 SHB G 水平从低到高排列 , 用 的 ALVA241 前列腺癌细胞系并不影 响 细 胞 的 年龄标化后分为 5 等份 ,SHB G 最低一个等份的 生长 ;相反 ,若先加入 SHB G 后再用双氢睾酮刺糖尿病的发病率分别是其 他 4 等 份 的 5 倍 以 激 ,细胞增殖明显加快 ,而且培养液中 cAMP 快 上 ;若按百分比排列 , SHB G 最低 10 %和 5 %的 被观察者其糖尿病的发病率是其他人的 8 倍或速显著上升 , 并与双氢睾酮成 剂 量 依 赖 关 系 。 有证据表明此时 cAMP 的增加并非有经典的核11 倍 ,提示低 SHB G 水平与糖尿病的发病率有 类固醇受体参与 ,因为 : ?作用效果迅速 。 ?不 关 。将甘油三酯 、胆固醇 、血糖 、体重 指 数 、腰 能与 SHB G 结合的类固醇受体激动剂如乙烯雌 围Π臀围比和收缩压等因素考虑在内 ,并用年龄 酚无此作用 。 ?传统的抗激素三苯氧胺缺乏抑标化后的多因素相关分析则结果显示 ,无论是 制作用 。 ?与 SHB G 结合 , 但不激活类固醇受 在绝经前还是绝经后 , SHB G 与糖尿 病 的 发 病 体的复合物能使之失活 。结果说明双氢睾酮刺 率仍呈独立的显著负相关 。说明低 SHB G 是女 激雄激素依赖细胞的生长是通过 SHB G 介导 ,性糖尿病发病的独立危险因素 。美国的相关研 同时 SHB G 受体与腺苷酸环化酶系统偶联 。业 究也得到同样的结论 , 并提示低 SHB G 是胰岛 12 素抵抗的指标。在低 SHB G 与男性糖尿病发 已证实 SHB G 受体属于 G 蛋白超家族 ,有低亲 和力 、低结合容量和高结合力 、高结合容量两种 病的研究方面 ,小样本研究显示低 SHB G 与糖 10 ,11 尿病发病无关 ;最近大样本的调查结果发现 ,低。研究还显示 SHB G2受体复合物系统 位点 具有特异反应性 ,若类固醇激素先与 SHB G 结 SHB G 也 是 男 性 糖 尿 病 发 病 的 有 效 预 测 指13 标。 合 ,则诱导 SHB G 分子结构发生构形变化 ,膜结 总之 , SHB G 的一级结构和基因组序 列 已合位点隐藏 ,失去与膜受体结合能力 ,从而丧失 11 经明确 ,但是多肽链的高级结构与功能区域的 介导信号传导的功能。 212 SHB G 具 有 激 素 样 作 用 : 最 近 Queipo 关系还不十分清楚 ;不同组织中 SHB G cDNA 突 11 等将 SHB G 加入用无血清培养的人胎盘滋养 变体 表 达 的 意 义 还 需 研 究 。现 已 发 现 , SHB G 层细胞 ,24 h 后测定培养液中 hCG 和 cAMP 的 除具有特异性的结合并转运性类固醇激素的功 含量 ,结果发现 ,与对照组比较两种代谢产物均 能外 ,通过与组织细胞表面的特异 SHB G 受体 ( ) ( ) 明显增高 P < 0 . 01; 预先加入 SHB G , 再用双 结合介导和 或直接激活腺苷酸环化酶系统 , 氢睾酮刺激可以进一步提高 hCG 和 cAMP 分泌 从而调节组织细胞功能 ; 低 SHB G 尚可作为糖 量 。相反 ,单纯加入双氢睾酮或加入双氢睾酮2尿病的发病和胰岛素抵抗的 预 测 指 标 。有 关 SHB G 复合物 , 结果 与 对 照 组 无 差 异 。说 明 除 SHB G 生理功能的研究尚不完善 , 今 后 还 需 更 深入的工作 。 了与特异受体结合 , 接受并通过 cAMP 传递类 with domain Gof laminin results in a structural model of plas2 ma sex steroid2binding protein J . Eur J Biochem , 1997 , 参考文献 : 247 :339,347 . 1 ] Cates JM , Damassa DA. Characterization and developmental Hardy DO , Carino C , Catterall J F , et al . Molecular character2 8 ] expression patterns of testicular androgen2binding protein in ization of a genetic variant of the steroid hormone2binding ( ) the Djungarian hamster phodopus sungorusJ . J Repro globulin gene in heterozygous subjects J . J Clin Endocrinol Fertil ,1997 ,111 :291,298 . Metab ,1995 ,80 :1253,1256 . 2 ] J?nne M , Deol HK , Power SGA , et al . Human sex hormone2 Cousin P ,Dechaud H , Grenot C ,et al . Human variant sex hor2 9 ] binding globulin gene expression in transgenic mice J . Mole ( ) mone2binding globulin SHB Gwith an additional carbo2 Endocrinol ,1998 ,12 :123,136 . hydrate chain has a reduced clearance rate in rabbit J . J 3 ] Hammond GI ,Bocchinfuso WP. Sex hormone2binding globulin : Clin Endocrinol Metab ,1998 ,83 :235,240 . Gene organization and structureΠfunction analyses J . Hor Nakhla AM , Rosner W. 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Secondary structure ( ) 收稿日期 :1999207204 修回日期 :1999212221and shap of plasma sex steroid2binding protein comparison 性 激 素 与 胰 岛 素 抵 抗 隋国良综述 董砚虎审校 ()潍坊医学院附属潍坊市人民医院内分泌科 ,山东 潍坊 261041 摘要 :胰岛素抵抗与高雄激素血症是心血管疾病和 2 型糖尿病的重要危险因素 。一方面高胰岛素 血症可通过增加垂体促黄体激素的分泌 ,提高卵巢 、肾上腺 CYPc17 的活性等途径促进雄激素的产生 ;另 一方面 ,雄激素又可通过降低肝脏对胰岛素的降解 ,降低胰岛素介导的葡萄糖的转运及肌肉内糖原的合 成等途径引起胰岛素抵抗及高胰岛素血症 。 关键词 :胰岛素抵抗 ;雄激素 ;雌激素 () 文章编号 :1003 - 5435 200004 - 0198 - 04 中图分类号 : R587. 302 文献标识码 :A ( ) ( ) 胰岛素抵抗 IR与高雄激素血症是许多疾 , 在多囊卵巢综合征 PCOS患者中 , 研究发现 病如心血管疾病 、2 型糖尿病的重要危险因素 。高胰岛 素 血 症 与 高 雄 激 素 血 症 密 切 相 关 , 而 Turner 综合征患者和先天性肾上腺增生患者 , ( ) 作者简介 : 隋 国 良 19722, 男 , 山 东 诸 城 市 人 , 在 读 硕 其性激素代谢紊乱通常都伴有明显的 IR 。这 士 。说明 IR 与性激素之间存在着某种形式的内在