PH 结构域是一种存在于多种信号转导蛋白和细胞骨架蛋白中的大约由120个氨基酸组成的功能性区域.该文综述了近三年来有关PH结构域的研究进展.不同蛋白质中的PH 结构域在一级结构上同源性并不很高，但其空间结构中肽链主链的折叠方式基本相同，而主要差别存在于其中的三个可变环上，含有这些环的侧面带有正电荷，被认为可能是其配体的结合部位.目前已知的配体有G蛋白b g 亚单位（Gb g ）、蛋白激酶C（PKC）和磷脂酰肌醇衍生物（PIP2 或IP3 ），所以PH 结构域可能介导信号蛋白与这些分子间的相互作用，参与细胞信号转导网络的构成.
关键词 PH 结构域 信号转导
PH结构域是一种存在于多种信号蛋白和细胞骨架相关蛋白中的大约由120个氨基酸组成的功能性区域.由于它们与Pleckstrin(一种血小板内主要的蛋白激酶C(PKC)的底物)中的一段重复序列具有同源性，所以称为Pleckstrin Homology(PH)结构域.这一同源区的频繁出现是Mayer等和Haslam等分别于1993年在进行计算机基因库资料分析时发现的〖1，2〗.目前已发现的含有 PH结构域的蛋白质有90余种，主要为一些参与信号传递的分子.PH 结构域在信号转导分子中的广泛分布提示，PH 结构域可能与SH2和SH3结构域类似，在细胞信号转导网络中介导信号分子间的相互作用.
不同蛋白质中的PH 结构域在一级结构上的同源性并不很高，但是通过对空间结构的研究发现，其肽链主链折叠方式基本相同，这样就在结构上证实了PH 结构域是一真正的功能性单位.
PH 结构域的结构特点
PH 结构域基本上由两个反向平行的b -片层结构和一个长的C-末端a -螺旋构成.一组b -片层结构由b 1、b 2、b 3和b 4四条链反向平行组成，另一组b -片层结构由b 5、b 6和b 7三条链反向平行组成.b 1/b 2、b 3/b 4和b 6/b 7间各有一个环结构（见图1）.这两组b -片层结构在空间上近似垂直，曾有人把这一结构形容为“b -桶”，但Ferguson等（1994）认为，这些靠氢键连接起来的结构不可能围成一个桶形，而是相互包裹形成一个三明治样结构〖3，4〗.将几种蛋白质的结构进行比较，发现不同PH 结构域b -片层结构和a -螺旋在不同PH 结构域中基本相同，而b 链间的三个环在序列和结构上变化较明显.将几种PH 结构域的序列进行比较发现：b 1/b 2、b 3/b 4和b 6/b 7连接环只在长度上稍稍保守，它们都位于分子的一个侧面，而分子的另一侧，围绕着a -螺旋，则形成一个在结构上更为保守的侧面.这样，PH 结构域的一个表面特别可变的这个特点决定了每种PH 结构域可能都有其配体结合特异性.这些可变成分位于b -片层的骨架上，提示它们可能成为免疫球蛋白可变区结构域的抗原识别点〖3〗.
对Dynamin、PLC-d 1、Spectrin和Pleckstrin等蛋白质中PH 结构域的结构研究表明，PH 结构域具有表面极性:其较保守的一面，即包括a -螺旋的一面，带有负电荷，而另一面，即包括可变环的一面，则带有正电荷，其它疏水残基位于分子内部.这种与可变环位置相联系的极性，也是PH 结构域的一个保守特点，它提示，PH 结构域的配体可能带有负电荷〖3〗.
图1 Dynamin PH结构域的空间结构（X-线晶体衍射图谱分析结果）
A: 从垂直于两个β-片层平面的角度看，两个β-片层分别由β1，β2，β3，β4四条链 和β5，β6，β7三条链构成，α- 螺旋位于C-末端.
B: 沿着β-片层平面，从两个β-片层中间看，相当于分子沿着A图视角的垂直轴转了90°.两个β-片层将α-螺旋夹在中间，形成一个三明治样结构.
（此图引自Ferguson等，Cell， 1994，79(21):199-209）
已有研究表明，酪氨酸蛋白激酶Btk（Bruton Tyrosine Kinase Btk） PH 结构域中的R28C突变，即由半胱氨酸取代精氨酸，与XID小鼠的性染色体连锁性免疫缺陷症（xid）有关〖5〗.R28相应位于b 2链中部，在人Dynamin PH结构域中，这一位置是酪氨酸（Y33）.Dynamin PH结构域在溶液状态时，这一酪氨酸（Y33）暴露于带正电荷的分子表面，这一表面包括可变环〖3〗.Btk R28C的突变效应提示，PH 结构域的这一区域对于配体结合非常重要.
PH 结构域的功能
PH 结构域虽然已在很多蛋白质中被发现，但其功能尚不十分清楚.一般认为，PH 结构域可能与SH2和SH3类似，介导信号分子间相互作用.前已述及，Btk R28C突变可引起小鼠的性染色体连锁性免疫缺陷症.在人类性染色体连锁性低g -球蛋白血症（XLA）病人中也检测到数种Btk点突变是发生在PH 结构域中的〖6〗.虽然XID小鼠B细胞不能正常地被激活，但Btk酶本身活性不受影响，说明是Btk与信号转导途径中的其它分子的相互作用受到了影响〖6〗.因此，寻找PH 结构域的相应配体成为近三年来各组研究人员竞相研究的热点，并取得了相当大的进展.正如从有关结构中预测的那样，PH 结构域的配体确实具有一定的多样性，目前已知的有，G蛋白b g 亚单位 、蛋白激酶C 和磷脂酰肌醇衍生物(4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）或1，4，5-三磷酸肌醇（IP3)）等三种，下面我们分别介绍.
1 PH 结构域与Gb g 的相互作用
G蛋白是细胞信号转导途径中的一种具有重要调节功能的信号蛋白.Gb g 和Ga 分别是G蛋白中的两个功能亚单位.早期人们曾认为，Gb g 亚基的作用仅仅是结合Ga 亚基，后来有许多证据表明，Gb g 亚单位亦可直接调节胞内的信号传递，如，Gb g 可激活PLC-b .1994年，Touhara等将含有PH 结构域的九种蛋白质:β-肾上腺素能受体激酶（b -ARK）、磷脂酶C-γ(PLC-g )、胰岛素受体底物-1（IRS-1）、Spectrin、Rac-b 、氧化甾类结合蛋白(OSBP)、Ras-GTP酶活化蛋白(Ras-GAP)、Ras-鸟苷酸释放因子(Ras-GRF)和g -球蛋白缺乏症酪氨酸激酶(Atk)的GST融合蛋白分别与Gb g 作用，发现它们与Gb g 均有不同程度的结合，其中以b -ARK结合性最强.但Gb g 只与PH 结构域的C-末端结合.同时，Gb g 和PH 结构域的结合与Gb g 和Ga 的结合相互排斥〖7〗.这提示，PH 结构域与Ga 在它们与Gb g 结合点上结构相似.最近Srinivason等（1996）进一步研究发现：Ga 转换 Ⅱ 区与PH 结构域的C-末端相似〖8〗.Gb g 能与如此多的含PH 结构域的信号分子作用提示，Gb g 的胞内靶分子范围可能比原来想象的更宽，作用更广泛. 例如，Tsukada等 (1994)研究发现，在体内外Btk都与Gb g 结合，提示胞浆酪氨酸蛋白激酶（PTK）与G蛋白在信号转导上有联系〖9〗.Langhans等（1995）应用共转染检测技术研究发现，Tsk和Btk（二者均为含有PH 结构域的酪氨酸蛋白激酶 ）可被Gb g 激活;并且在体外，Tsk酶活性可因Gb g 与其它膜上分子的结合而增强〖12〗.这些发现提示，酪氨酸蛋白激酶家族可能通过PH 结构域成为G蛋白的效应分子.
2 PH 结构域与PKC的相互作用
PKC参与细胞内多种信号转导途径，与细胞的生长和分化密切相关〖11〗.1994年，药立波（本文作者之一）在美国拉霍亚免疫学和变态反应学研究所做客座研究时报告了Btk经由其N-末端的PH 结构域与PKC的相互作用〖12〗.我们发现Btk在细胞内外均可与PKC相结合存在.应用GST-Btk(PH)表达载体制备的GST-Btk-PH融合蛋白做亲和纯化分析表明，这种结合是由Btk中的PH 结构域介导的.为了确定Btk-PH 结构域中与PKC相结合的区域，我们构建了多种缺失突变的Btk-PH 结构域，用这些缺失突变的PH 结构域证实了负责与PKC结合的部位为Btk- PH 结构域的b 2和b 3链，这一部位与PIP2的结合区有重叠，所以PIP2对PKC与Btk的结合可能有竞争作用〖13〗.对于Btk与PKC的结合的生理意义，我们观察到，PKC在体外对Btk的活性有抑制作用，尤其当在细胞内使用PKC抑制剂时，抑制剂可以明显促进Btk对外源刺激的活化反应.但这种负调节现象在细胞内信息传递网络中究竟起着什么样的作用，目前仍在探讨中.
3 PH 结构域与PIP2和 IP3的相互作用
PH 结构域不仅介导蛋白质──蛋白质相互作用，还可能通过与PIP2或 IP3的作用介导蛋白质—脂质相互作?1993年，Cifuentes等发现PLC-d 1的N-末端部分，包括PH 结构域，可以形成一个与PIP2结合的部位〖14〗.Harlan等（1994)应用离心方法研究发现，几种PH结构域（Tsk、Ras-GAP和b -ARK）都可特异地与含PIP2的脂膜结合，这一结合涉及PH结构域带正电荷的一面，结合于“b -桶 ”的边上〖15〗. 进一步的研究表明，PLC-d 1 PH 结构域与PIP2和IP3都有高度亲和力与PIP2的亲和力最高.Ferguson等（1995） 研究发现，PLC-d 1PH 结构域带正电荷的一面上的b 1/b 2和b 3/b 4两个连接环主要与IP3肌醇环上的第4和第5两个磷酸基团结合〖16〗.但Harlan等 (1994)发现，Spectrin只微弱地与IP3结合 ，Pleckstrin中的PH 结构域与脂膜中PIP2亲和力也很低，〖15〗.目前尚不清楚为什么不同的PH 结构域有不同的脂质结合性.
有人认为，PH 结构域可能通过与磷脂结合而引导信号蛋白在膜上定位，从而使信号蛋白传递膜上信号.Whitehead等（1995）发现，PH 结构域引导Ifc蛋白质到膜上是细胞转化的必要步骤，而Ifc是一种与鸟苷酸交换因子（GEF）和PKC调节区结构非常相似的原癌基因〖17〗.
另外，在对PH 结构域与Gb g 、PKC和磷脂酰肌醇衍生物的结合部位分析中我们发现，PH 结构域与后三者的结合均在PH 结构域带正电荷的一面，并与三个可变环相关.是否它们与PH 结构域的结合位置相同？还是有各自的特异结合点？这些还需我们进一步研究确实.不过，对于SH2结构域，的确存在着PIP2和磷酸酪氨酸蛋白的结合竞争现象.Pitcher等（1995）曾研究发现，PH 结构域介导的b - ARK的膜结合和激活需要PH 结构域-Gb g 和PH结构域-脂质的共结合，只有这样，才能加速激动剂依赖的受体磷酸化，这可能是一种新的蛋白质膜结合机制〖18〗.
综上所述，PH结构域在细胞信号传递网络中的作用研究已经取得了相当大的进展，但是，要最终明确各种PH结构域的功能、这些不同种类PH结构域在配体结合上有多大的选择性和差异性以及它们在各自的信号传递途径中有什么样的作用等还需做大量工作，这些问题的明确将对细胞内信号转导途径的理解有更大的帮助.
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Structure and Function of PH Domain
