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【摘要】 皮肤Rab27a与黑素细胞中黑素运输密切相关并对其调控发挥关键作用。对Rab27a属性和其与肌浆球蛋白Va（myosinVa），Melanophilin之间相互作用的了解，将有益于人们对蛋白质类别的认识，并为寻找药物最终作用靶点及治疗色素障碍性疾病提供科学依据。
关键词 Rab27a 肌浆球蛋白Va Melanophilin 黑素运输
皮肤中的黑素细胞（Melanocyte）位于表皮基底层，是构成人类色素系统中色素合成的基础。黑素细胞合成黑素后即在黑素小体中沉着，并逐渐形成均匀一致的黑素颗粒，成熟的黑素颗粒经微管、微丝的运动被运输到黑素细胞的树突上。因树突再展到表皮，将黑素运送入角质形成细胞中，最后被角质形成细胞内的溶酶体降解，随表皮细胞的脱落而排出。参与黑素合成的因素很多，其中任一环节的缺陷或受某一因素影响都将导致黑素合成的紊乱。已经确认某些基因片段、激素、细胞因子、紫外线及pH值等许多因素都可以影响黑素的合成 ［1～4］ 。但对于黑素合成及运输的具体调控过程，至今还是了解不清，特别是在色素合成过程中黑素小体转运至周围角质形成细胞及其决定因素，还所知甚少。正常人健康、美白的皮肤和目前许多色素障碍性疾病的成功治疗，都要依赖于对这一关键过程的理解。随着对黑素合成过程的深入研究，国外学者于2001年发现了Rab27a这一基因，推测与黑素细胞中黑素运输密切相关并对其调控发挥关键作用。国内至今尚未见任何关于这一基因的报道。本文参考国外的有关文献拟对黑素细胞中Rab27a与黑素合成过程中黑素小体的转运作一简要综述，以供参考。
1 Rab27a属性
Rab27a属Ras蛋白家族，为单基因GTP酶。是与囊泡融合及囊泡运输相关的一类膜相关蛋白，目前发现共有60种Rab基因。Rab27a在人类染色体位点是15q ［21］ ，主要位于黑素小体、溶酶体样细胞器和细胞溶解颗粒中 ［5～6］ 。Rab27a若与GTP结合则有活性，与GDP结合则无活性，是迄今为止发现的第一个与人类色素相关疾病有关的蛋白质，在人体组织细胞和肿瘤细胞株中都可以表达。Rabs这一类蛋白都含有4个高度保留区（Ⅰ～Ⅳ），可以与GTP结合并具有水解作用;都同样含有包含2个半胱氨酸的羧基末端，能够固定地存在于细胞质膜或者细胞内的囊泡膜上。已经确认，Rabs具有调节膜通道、囊泡融合和靶向运动的功能。因为黑素细胞内有黑素小体等这类特殊的色素合成的细胞内的囊泡，所以，这类囊泡中可能包含特异的Rabs，并参与黑素的合成或运输。已有Rab27a和Rab27b的cDNA序列报道 ［7～8］ 。
2 Rab27a与色素转运
Rab27a参与细胞色素颗粒的转运。Rab27a在使黑素小体转运到黑素细胞的树突末梢中起关键作用。在人类肌浆球蛋白Va和Rab27a表达缺失会导致色素沉着消失和黑素小体转运功能缺陷。Rab27a突变可以损伤黑素体转运而导致GS（Griscelli syn-drome，格里塞利综合征）的发生 ［9］ 。为常染色体隐性遗传的一种类白化病，特点是黑素过少，频发的化脓性感染，肝脾肿大，中性粒细胞与血小板减少，认为可能是有免疫缺陷，也称色素减退—免疫缺陷病。Rab27a的Trp73残余末端是Rab27a在黑素细胞中与具有细胞毒性的细胞与特异感受器相互作用的主要位点 ［10］ 。在ashen鼠和人黑素细胞中Rab27a主要参与黑素小体的转运。在正常黑素细胞中Rab27a与黑素小体位于同一位点，当黑素形成后黑素颗粒被正常运输到树突末梢;而当观察离体培养GS病人黑素细胞时发现:黑素小体分布异常，黑素颗粒不能被运送到树突末梢，而是集中在细胞核周围，同时GS病人黑素细胞中不表达Rab27a。当Rab27a重新表达时，黑素小体又可以将黑素颗粒正常转运到树突末梢，于是GS病人黑素细胞形态又转为正常。这一结果表明:Rab27a是黑素细胞囊泡转运机制中的一个要素。英国学者Alistair N Hume等首次发现了Rab27a蛋白在黑素细胞中的高度表达 ［11～12］ 。对melana-a细胞系（黑鼠），melana-b细胞系（棕鼠），melana-c细胞系（白化鼠）及人恶性黑素瘤细胞系MM96和S91黑素瘤细胞系的黑素细胞，运用质粒重组及转染技术，免疫印染技术，免疫电镜和免疫沉淀反应等研究的结果显示:在无色素沉着的细胞系（melana-c和MM96）中，Rab27a蛋白，是高度表达的，而在色素沉着的细胞系:melana-a和melana-b细胞系中结果却相反。这些结果都提示Rab27a可能与黑素转运通道有关，或者与黑素细胞中特异的细胞器存在某种关联。Rab27a的基因突变可以导致色素转运和细胞毒性颗粒转运缺陷，迄今已有3种Rab27a的错义突变被确定下来 ［10］ ，这为找出Rab蛋白质关键性结构和功能提供了可能的机会。在α4和β5环状结构中引入脯氨酸结构时可见有2种Rab27a自发突变影响Rab27a与GTP结合、GDP与核苷酸的结合力 ［12］ 。
3 Rab27a与肌浆球蛋白Va（myosin Va）
现已明白黑素细胞的外周肌浆球蛋白Va参与黑素小体在黑素细胞外周的停留过程。Rab27a与黑素小体相关的肌浆球蛋白Va位于同一位点，并共同作用于建立和或保持在黑素细胞中黑素小体的外周分布过程 ［7～13］ 。黑素小体与肌浆球蛋白Va通过联合转运机制来共同转运黑素。两者可以快速、连续不断地依靠微管沿着树突的双向运动向树突末梢运输黑素。这种运输与依赖肌浆球蛋白Va的树突末梢的捕获运动功能及树突远端富含肌动蛋白的颗粒运动是并行的。当捕获功能缺乏时，黑素就在没有肌浆球蛋白Va的情况下依照微管的密度重新分布而导致黑素体在微管集居的细胞质中央积聚而不能到达树突末梢。而在野生型黑素细胞中，树突末梢的肌浆球蛋白Va依赖的捕获功能存在，则黑素体通过依赖微管的传出运动（离心式）而积聚在树突末梢。而Rab27a的黑素体膜蛋白特性使得Rab27a可以通过使肌浆球蛋白Va恢复到黑素体表面而启动肌浆球蛋白Va依赖的黑素体捕获功能。Rab27a可能是通过在黑素体表面激活和（或）暴露另一种蛋白质来顺利完成这种捕获功能（capture）。这种蛋白质与肌浆球蛋白Va受体的作用相似，因而有学者认为Rab27a自身也具有肌浆球蛋白受体的全部或部分功能 ［14～16］ 。
4 Rab27a，Melanophilin/myosin Va复合体
Rab27a，Melanophilin/myosin Va复合体可使黑与肌动蛋白系统相连接。Melanophilin早先被认为是一种Rab感受器或效应器（effector），现已确定它是一种在leaden鼠中的突变基因。Melanophilin通过第一个C末端的折 叠区使Rab27a直接与肌浆球蛋白Va结合 ［17］ 。Melanophilin，Rab27a和肌浆球蛋白Va共同形成一个三元复合体，并推测在黑素小体转运中Melanophilin可使Rab27a与黑素小体结合，同时使myosin Va与肌动蛋白丝（actins）结合 ［18］ 。Wu等的研究结果也证实了这一点，他们认为Rab27a是蛋白复合体的一个必需成分，而这个蛋白复合体的作用就是为肌浆球蛋白Va充当黑素细胞受体，在蛋白复合体中可能另外包含至少一种能将Rab27a连接到肌浆球蛋白Va上的蛋白质。这也说明在黑素转运中，Rab27a与肌浆球蛋白Va之间的作用是间接的 ［19～20］ 。但是仅通过Rab27a与Melanophilin和myosinVa复合体这三者之间的相互作用来阐明黑素小体的运输过程还是不充分的。可能还有另外一种未知的复合结构也参与并调控依赖Rab27a的囊泡运输（比如黑素运输）。最近的研究表明:Rab27a不仅与肌浆球蛋白Va位于同一位点并参与向黑素小体膜的靶向运动，而且Rab27a对于马达蛋白（motor）与黑素小体的结合是必需的。越来越多的研究表明Rab27蛋白与微管马达蛋白相互作用;有学者还提出肌浆球蛋白Va和Rab27a具有马达受体对（motor-receptor-pair）的功能。RapoSo认为当黑素小体与溶酶体共享一些膜蛋白时，其生物合成将形成一个唯-的通道，使黑素小体上具有Rab27a和马达蛋白特殊的亚位点用以调节黑素小体的运动和胞吐作用，从而保持黑素的正常运输 ［21］ 。人类肌浆球蛋白Va和Rab27a表达缺失，会导致色素沉着消失和黑素小体转运缺陷;Rab27a在色素细胞中如何促进黑素小体的胞吐作用、马达蛋白是如何识别特定的细胞器并将它们准确地运送到相互作用的位点 ［15，22］ 。这些机制的阐明将推进人类对蛋白质类别的认识，并为寻找皮肤疾病相关药物最终作用靶点及治疗色素障碍性疾病提供有益的科学依据。
参考文献
1 A.Sturm RA，Teasdale RD，Box NF.Human pigmentation genes:identifi-cation，structure and consequences of polymorphic variation.Gene，2001，277（1-2）:49-62.
2 Pottrf SB，Hearing VS.Tyrosine transport into melanosomes is incrneased following stimutation of melanocyte differentiation.Biochem Biophys Res Commun，1998，248（3）:795-800.
3 Abdel-Naser MB.Differential effects on melanocyte growth and melan-inzation of low vs High calcium keratinocyte-conditioned medium.Br J Dermatol，1999，140（1）:50-55.4 Jamal S.Endothelin-1down regulates E-cadherin in melanocytic cells by apoptosis-independent activation of caspase-8.J am Acad Derma-tol，2000，43（4）:703-704.
5 Seabra ML，Mules EH，Hume AN.Rab GTPases，intracellular traffic and disease.Trends Mol Med，2002，8（1）:23-30.
6 Haddad E K，Wu X，Hamer JA3rd，et al.Defective granule exocytosis in Rab27a-deficient lymphocytes from Ashen mice.J Cell Biol，2001，152（4）:835-842.
7 Chen Y，Samaraweera P，Sun TT，et al.Rab27b association with melanosomes:dominant negative mutants disrupt melanosomal movement.J Invest Dermatol，2002，118（6）:933-940.
8 Chen D，Guo J，Miki T，et al.Molecular cloning and characterization of Rab27a and Rab27b，noval human Rab proteins shared by melanocytes and platelets.Biochem Mol Med，1997，60（1）:27-37.
9 Menasche G，Pastural E，Feldman J，et al.Mutations in Rab27A cause Griscelli syndrome associated with haemophagocytic syndrome.Nat Genet，2000，25（2）:173-176.
10 Bahadoran P，Busca R，Chiverini C，et al.Characterization of the molecular defects in Rab27a，caused by Rab27a missense mutations found in patients with Griscelli syndrome.J Biol Chem，2003，278（13）:11386-11392.
11 Hume AN，Lucy M，Collinson LM，et al.Rab27a regulates the peripheral distribution of melanosomes in melanocytes.J Cell Bio，2001，152（4）:795-808.
12 Menasche G，Feldman J，Houdusse A，et al.Biochemical and functional characterization of Rab27a mutations occurring in Griscelli syndrome pa-tients.Blood，2003，101（7）:2736-2742.
13 Langford GM.Myosin V.A versatile motor for short-range vesicle transport.Traffic，2002，（12）:859-865.
14 Wu X，Wang F，Rao K，et al.Rab27a is an essential component of melanosome receptor for myosin Va Mol Biol Cell，2002，13:1735-1749.
15 Deacon SW，Gelfand VI.Of yeast，mice，and men，Rab proteins and or- ganelle transport.J Cell Biol，2001，152（4）:21-24.
16 WuX，Rao K，Bowers MB，et al.Rab27a enables myosinVa-dependent melanosome capture by recruiting the myosin to the organelle.J Cell Sci，2001，114（6）:1091-1100.
17 Mitsunori Fukuda，Taruho S Kuroda，Katsuhiko Mikoshiba.Slac2-a/melanopilin the missing link between Rab27and myosin Va:implications of a tripartite protein complas for melansome transport.J Bio Chem，2002，277（14）:12432-12436.
18 Nagashima K，Torii S，Yi Z，et al.Melanopilin directly links Rab27a and myosin Va through its distinct cotled-coil regions.FEBS Lett，2002，517（1-3）:233-238.
19 Bahadoran P，Aberdam E，Mantoux F，et al.Rab27a:A key to melanosome transport in human melanocytes.J Cell Bio，2001，152（4）843-850.
20 Molly Strom，Alistair Hume，Abul K，T，et al.A family of Rab27-bind-ing proteins Melancphilin links Rab27a and myosin Va funtion in me-lenosome transport.J Biol Chem，2002，277（28）:25423-25430.
21 Raposo G，Tenza D，Murphy DM，et al.Distinct protein sorting and local-ization to premelanocytic cells.J Cell Biol，2001，152:809-823.
22 Ortonne J P.Recent advances in the understanding of melanogenesis and melanin pigmentary disorders.Journal of the European Academy of Der-matology and Venereology，1997，9（1）:S1.
（编辑晓 青）
作者单位:200032上海复旦大学公共卫生学院皮肤生理毒理学研究室