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【摘要】 小整合素结合配体N端联结糖蛋白家族（SIBLING家族）中至少有3种蛋白能结合并特异性激活MMPs：BSP结合并激活前MMP-2，OPN结合并激活前MMP-3，DMP1结合并激活前MMP-9。SIBLING-MMPs复合体在牙及骨组织的形成和矿化过程、唾液腺的发育以及肿瘤的生长、浸润、转移等方面具有十分重要的意义。本文就SIBLING家族与MMPs特异性的结合以及SIBLING-MMPs复合体的生物学功能等方面进行综述。
【关键词】 SIBLING家族；基质金属蛋白酶；骨桥蛋白；骨涎蛋白；牙本质基质蛋白1
SIBLING家族中的大多数蛋白从20世纪60年代至今已被单独研究多年，近几年才将其作为一个整体开展研究，小整合素结合配体N端联结糖蛋白家族是一组主要在牙及骨组织中表达的蛋白质，具有通用的外显子、内含子结构，影响细胞的增殖和分化。目前包括骨桥蛋白（osteopontin，OPN）、骨涎蛋白（bone sialoprotein， BSP）、牙本质涎磷蛋白（dentinsialophosphoprotein，DSPP）、牙本质基质蛋白1（dentin matrix protein 1，DMP1）、基质细胞外磷酸糖蛋白（matrix extracellular phosphoglycoprotein，MEPE）和釉蛋白（enamelin，ENAM）等6个成员，在体液的钙磷平衡、牙及骨组织的生物矿化过程、唾液腺的发育以及肿瘤的转移等方面具有十分重要的意义［1，2］。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）家族也因其在肿瘤的侵袭与转移过程中的重要作用而备受关注［3］。近来的研究表明，SIBLING家族中至少有3种蛋白与基质金属蛋白酶有高度亲和力，能结合并特异性激活MMPs，形成复合体以行使多种功能，在矿化组织的成熟过程、涎腺的发育、唾液蛋白的加工、肾组织的发育修复以及肿瘤的生长、侵袭、转移等方面具有十分重要的意义，逐渐成为一个研究的热点［4，5］。本文将对SIBLING家族与MMPs特异性的结合、SIBLING-MMPs复合体的特异性表达及其生物学功能等方面作一综述。
1 SIBLING家族和MMPs
SIBLING家族（small integrin-binding ligand，N-linked glycoprotein family）全称为小整合素结合配体，N端联结糖蛋白家族。此家族的蛋白均为高度磷酸化的糖蛋白，具有通用的特征性外显子、内含子结构，并且可通过共有的整合素结合三肽即精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（Arg-Gly-Asp，RGD）序列黏附多种细胞［6］。目前包括6种成员蛋白，即骨桥蛋白、骨涎蛋白、牙本质基质蛋白1、牙本质涎磷蛋白、基质细胞外磷酸糖蛋白和釉蛋白［1，2］。
基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）家族是一族Zn2+依赖性蛋白酶，参与降解包括骨在内的全身各种组织细胞外基质（extracellular matrix，ECM）。迄今在人类已发现有二十多种，构成MMPs超家族。在机体各种组织的发育和修复、炎症反应以及肿瘤的生长、浸润和转移中起关键作用［7］。
2 SIBLING家族和MMPs的特异性结合
目前的研究表明，SIBLING家族中至少有3种蛋白与MMPs有高度亲和力，能结合并特异性激活MMPs：BSP结合并激活前MMP-2，OPN结合并激活前MMP-3，DMP1结合并激活前MMP-9［4］。即使在MMPs组织抑制物（tissue inhibitors of MMPs， TIMPs）存在的情况下，局部高浓度的SIBLING蛋白也能酶促活化相应的MMPs。另外，SIBLING蛋白不仅可与MMPs结合，也可与补体因子H结合，并且补体因子H可从SIBLING-MMPs复合体中释放SIBLING蛋白，这提示由于体内有丰富的补体因子H，通过与相应的SIBLING蛋白结合来激活的前MMPs和被TIMP抑制的MMPs必须在离SIBLING蛋白分泌位点很近的位置才能完成［4，8］。
3 SIBLING-MMPs复合体的特异性表达及其功能
SIBLING家族蛋白大多数成员主要在牙和骨组织中表达，而OPN是一例外，主要在正常的非矿化组织中表达，如肾、泌乳期的乳腺、免疫细胞以及包括涎腺在内的几种上皮组织［9］。MMPs产生于正常组织细胞（包括胚胎滋养层细胞、成釉细胞、胰腺导管、乳腺导管、涎腺导管、肾）和肿瘤细胞［10］。研究表明，SIBLING-MMPs复合体存在于矿化组织、涎腺、肾和肿瘤中。
3.1 矿化组织 在发育中的牙和骨组织，SIBLING-MMPs复合体介导蛋白的加工，有助于基质在矿化之前先成熟。成牙本质细胞和成骨细胞是新陈代谢旺盛的细胞，它们可能需要SIBLING-MMPs复合体介导的蛋白水解过程来维持局部微环境［5］。
3.2 涎腺 免疫组化和原位杂交的结果显示，在人、猴和小鼠中，MMP-2、MMP-3、MMP-9与BSP、OPN、DMP1共同表达于成熟涎腺的导管细胞。SIBLING-MMPs复合体很可能介导被代谢活性细胞氧化副产物所损伤的细胞表面或细胞周边基质蛋白的正常转化；当唾液特异性蛋白游走到涎腺导管或口腔中，可能被SIBLING-MMPs复合体加工。SIBLING蛋白在正常的、非矿化上皮组织中的表达表明SIBLING可能介导MMPs的局部活化来发挥作用，而不是直接调控矿化［5］。
3.3 肾 在成体肾组织中也有SIBLING和MMPs的共同表达。免疫组化和原位杂交的结果表明，BSP和MMP-2在近曲小管和远曲小管中有表达，OPN和MMP-3在远端肾小管中有表达，DMP1和MMP-9在包括肾小球囊的壁细胞和亨利袢的细支在内的整个肾单位都有表达。推测SIBLING-MMPs复合体介导细胞表面蛋白和细胞周围基质蛋白的正常转化［11］。
3.4 肿瘤 有研究表明，在乳腺癌、结肠癌、胃癌、直肠癌、甲状腺癌、肾癌中可见BSP表达的上调；在乳腺癌、子宫癌、结肠癌、卵巢癌、肺癌、直肠癌、甲状腺癌中可见OPN表达的上调；在乳腺癌、子宫癌、结肠癌、肺癌中可见DMP1表达的上调。在某一特定的癌症中，SIBLING与MMPs的相关度是很重要的。在结肠癌中发现BSP和MMP-2的特异性表达，在卵巢癌中发现OPN和MMP-3的特异性表达，在肺癌中发现DMP1和MMP-9的特异性表达。因此，SIBLING可作为很多肿瘤疾病早期诊断的潜在标志物，包括一些没有明确临床诊断指标的肿瘤［12］。
Karadag等［13］用BSP、MMP-2、RGD依赖的亲波粘连蛋白受体（vβ3整合素）的重组体研究其在癌症细胞侵袭中的作用，发现BSP通过桥连MMP-2黏附到细胞表面受体——整合素vβ3上，以增加其侵袭基膜和其他结缔组织的能力。但BSP只能增加某些肿瘤的侵袭力，如乳腺癌、前列腺癌、肺癌、甲状腺癌。
Gao等［14］证明OPN是MMP-3的好底物，并找到MMP-3作用于OPN的裂解位点，研究表明OPN裂解后的片段比全长蛋白具有更强的促黏附和促迁移能力，增强了肿瘤细胞的侵袭力和转移率。
大量的研究表明，侵袭性肿瘤与MMP-2、MMP-3、MMP-9的上调有关，SIBLING-MMPs复合体可能在肿瘤细胞的转移过程中起重要作用［15～17］。
4 小结
SIBLING家族中至少有3种蛋白与MMPs有特异性结合，SIBLING-MMPs复合体的表达也具有特异性，目前的研究表明SIBLING-MMPs复合体在矿化组织的成熟过程、涎腺的发育、唾液蛋白的加工、肾组织的发育修复以及肿瘤的生长、浸润、转移等方面有重要作用。然而，还有一些方面的问题需要进一步研究，如SIBLING家族中的其他成员是否与MMPs有特异性结合？SIBLING-MMPs复合体是否在其他组织中也有表达？SIBLING-MMPs复合体还有哪些生物学功能？对这些问题的继续研究不仅有助于SIBLING家族和MMPs作用机制的进一步阐明，而且也将为以SIBLING-MMPs复合体作用机制为基础的机体多组织发生发育、修复以及肿瘤的浸润、转移的研究提供依据，为临床的预防、诊断、治疗提供新的方向。
【参考文献】
1 陈卓.小整合素结合配体N端联结糖蛋白家族的研究进展.国外医学·口腔医学分册，2006，33（1）：20-22.
2 Huq NL，Cross KJ，Ung M， et al.Arch Oral Biol.England Oxford Pergamon-elesevier Science LTD，2005，50（7）:599-609.
3 Nelson AR，Fingleton B， Rothenberg ML，et al.Matrix metalloproteinases:biologic activity and clinical implications.Clin Oncol，2002，18（5）:1135-1149.
4 Fedarko NS， Jain A， Karadag A， et al.Three small integrin binding ligand N-linked glycoproteins（SIBLINGs）bind and activate specific matrix metalloproteinases.FASEB，2004，18（6）:734-736.
5 Ogbureke KUE，Fisher LW.Expression of SIBLINGS and their partner MMPs in salivary glands.J Dent Res.2004，83（9）:664-670.
6 Fisher LW，Torchia DA， Fohr B， et al.Flexible structures of SIBLING proteins，bone sialoprotein，and osteopontin.Biochem Biophys Res Commun，2001，280（2）:460-465.
7 Shapiro SD.Matrix metalloproteinase degradation of extracellular matrix:biological consequences.Curr Opin Cell Biol，1998，10:602-608.
8 Jain A， Karadag A， Fohr B， et al.Three SIBLINGs（small integrinbinding liand，N-linked glycoproteins）enhance factor H’s cofactor activity enabling MCP-like cellular evasion of complement-mediated attack.Biol Chem，2002，277（16）:13700-13708.
9 Qin C， Ba ba O，Butler WT.Post-translational modifications of sibling proteins and their roles in osteogenesis and dentinogenesis.Crit Rev Oral Biol Med， 2004，15（3）:126-136.
10 Davidson B， Reich R， Risberg B，et al.The biological role and regulation of matrix metalloproteinases（MMP）in cancer.Arkh Pato，2002，64（3）:47-53.
11 Ogbureke KU，Fisher LW.Renal expression of SIBLING proteins and their partner matrix metalloproteinases（MMPs）.Kidney Int，2005，68（1）:155-166.
12 Fisher LW，Jain A， Tayback M，et al.Small integrin binding ligand N-linked glycoprotein gene family expression in different cancers.Clin Cancer Res，2004，10（24）:8501-8511.
13 Karadag A， Ogbureke KU，Fedarko NS， et al.Bone sialoprotein，matrix metalloproteinase 2，and αvβ3integrin in osteotropic cancer cell invasion.Natl Cancer Inst，2004，96（12）:956-965.
14 Gao YA，Agnihotri R，Vary CP， et al.Expression and characterization of recombinant osteopontin peptides representing matrix metalloproteinase proteolytic fragments.Matrix Biol，2004，23（7）:457-466.
15 Rangaswami H， Bulbule A， Kundu GC.JNK1 differentially regulates osteopontin-induced nuclear factor-inducing kinase/MEKK1-dependent activating protein-1-mediated promatrix metalloproteinase-9 activation.Biol Chem，2005，280（19）:19381-19392.
16 Philip S， Bulbule A， Kundu GC.Matrix metalloproteinase-2:mechanism and regulation of NF-kappaB-mediated activation and its role in cell motility and ECM-invasion.Glycoconj，2004，21（8-9）:429-441.
17 Agnihotri R， Crawford HC， Haro H，et al.Osteopontin， a Novel Substrate for Matrix Metalloproteinase-3（Stromelysin-1）and Matrix Metalloproteinase-7 （Matrilysin）.J Bio Chem，2001，276（30）:28261-28267.
作者单位：1 100072 北京，北京丰台卢沟桥医院2 100050 北京，首都医科大学北京友谊医院