全 文 ：·综述与专论· 2013年第10期
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN
最早关于钙网蛋白（Calreticulin，CRT）的研究
多数是关于其分子伴侣活性和对钙稳态的调节，随
着研究的深入，发现 CRT 具有多种生物学功能，其
中之一便与细胞凋亡有关［1］。有相关研究显示，在
特定药物诱导（蒽环类药物）肿瘤细胞凋亡发生过
程中，CRT 从胞内向膜表面快速转位并在细胞膜
上簇集，出现在凋亡细胞膜上的 CRT 能被吞噬细
胞膜上的相应受体识别并具有良好的免疫原性，由
此活化吞噬细胞并启动对凋亡细胞的吞噬作用［2］。
Henson［3］研究小组发现，CRT 基因敲除的小鼠胚
胎 纤 维 母 细 胞（MEFCRT-/-） 发 生 凋 亡 后， 它 不
能被吞噬细胞所清除。将外源性 CRT 蛋白与上述
MEFCRT-/-细胞共培育后，该细胞在凋亡时被识别
和吞噬。
内质网应激（Endoplasmic reticulum stress，ERS）
收稿日期 ：2013-04-18
作者简介 ：吴薇，女，硕士研究生，研究方向 ：肿瘤分子免疫学 ；E-mail ：lezhiweiwei@163.com
通讯作者 ： 刘朝奇，男，博士，教授，硕士生导师，研究方向 ：肿瘤分子免疫学 ；E-mail: zqliu@ctgu.edu.cn
钙网蛋白通过内质网应激介导细胞凋亡的分子机制
吴薇  刘朝奇
（三峡大学分子生物学研究所，宜昌 443002）
摘 要 ： 钙网蛋白（Calreticulin，CRT）是 46 kD 大小的内质网管腔蛋白，具有分子伴侣活性、调节内钙稳态以及细胞凋亡
等多种生物学功能。内质网应激（Endoplasmic reticulum stress，ERS）是内质网生理功能发生紊乱的一种亚细胞器病理过程，早期
反应是可逆的，但随着细胞损伤加重将会导致细胞的凋亡，即为内质网应激启动的细胞凋亡。新的研究显示，CRT 在该凋亡途径
中扮演着重要角色。从三方面综述两者间的相互关系，以期为该方向的研究人员提供一些参考。
关键词 ： 钙网蛋白 分子伴侣蛋白 内质网应激 细胞凋亡
Calreticulin and Apoptosis Mediated by Endoplasmic Reticulum Stress
Wu Wei Liu Chaoqi
（Institute of Molecular Biology，Three Gorges University，Yichang 443002）
Abstract:  Calreticulin（CRT）is a 46 kD endoplasmic reticulum luminal protein and has various biological functions including
chaperone activity, regulation of Ca2+ homeostasis, cell apoptosis. Endoplasmic reticulum stress（ERS）is pathological changes of subcellular
organelles, early time of ERS can be reversed, as the time go, cellular damage is more and more serious result in apoptosis. New research shows
that CRT plays an important role in apoptosis mediated by endoplasmic reticulum stress. This review explained clearly the interrelation between
them and was expected to provide some information for the study.
Key words:  Calreticulin Chaperone Endoplasmic reticulum stress Cell apoptosis
是某种原因引起的钙离子稳态调节改变或者蛋白质
的加工运输障碍，导致内质网生理功能发生紊乱的
一种亚细胞器病理过程。该过程属于机体的自我保
护机制，发生早期，内质网通过激活未折叠蛋白反
应（Unfolded protein response，UPR）来保护由 ERS
引起的细胞损伤，然而，随着蛋白的过分蓄积以及
钙稳态的进一步失调，UPR 将不能修复细胞损伤最
后导致不可逆的细胞凋亡，即为内质网应激启动的
凋亡。是近年来发现继线粒体凋亡途径和死亡受体
活化的一种新的凋亡途径，主要是通过启动 PERK、
IRE-1 以及 ATF6 信号通路来激活下游的凋亡信号分
子， 如 CHOP/GADD153、JNK、Caspase 及 Bcl-2 家
族等，最后导致细胞程序性的死亡［4］。
1 CRT 与 PERK 信号途径
蛋白激酶样内质网激酶（PKR-like ER kinase，
2013年第10期 25吴薇等 ：钙网蛋白通过内质网应激介导细胞凋亡的分子机制
PERK）是可以促进磷酸化修饰的特异性蛋白激酶，
属于Ⅰ型内质网跨膜蛋白。未发生 ERS 时，PERK
与葡萄糖调节蛋白 -78（Glucose-regulated protein 78，
GRP78）［又称免疫球蛋白重链结合蛋白（Binding
immunoglobulin heavy chain protein，Bip）］形成稳定
复合物，处于无活性状态。ERS 时，由于未折叠蛋
白和错误折叠的蛋白堆积，Bip 与 PERK 解离去结合
这些未折叠蛋白以及错误折叠蛋白来达到早期的内
质网应激保护作用，PERK 处于游离状态，随着时
间推移，Bip 由于不能彻底清除堆积的蛋白从而使得
细胞损伤不可逆，最后启动 PERK 凋亡信号通路［5］。
用 蒽 环 类 药 物（Anthracyclines）、 奥 沙 利 铂
（Oxaliplatin）、紫外线和 γ-射线等诱导剂诱导内质
网应激反应促进肿瘤细胞发生凋亡时，CRT 可以从
细胞内质网转移到细胞膜并呈簇集分布，引发免疫
原性的肿瘤细胞死亡，PERK 介导的凋亡信号通路
启动［6］。ERS 时，PERK 与 Bip 形成的稳定复合物
由于未折叠蛋白以及错误蛋白堆积解离，PERK 蛋
白胞质结构域 980 位苏氨酸的自身磷酸化（PERK
蛋白具有 Ser/Thr 受体蛋白激酶活性与位点特异性
核酸内切酶活性）募集特异性底物而启动下游信
号分子［7］。PERK 的特异性底物为真核生物起始因
子 2（eukaryotic initiation factor 2，eIF2） 的 α 亚 单
位（eIF2α），两者互相结合后，eIF2α51 位苏氨酸磷
酸化，磷酸化的 eIF2α 使得胱天蛋白酶 -8（Caspase
8）部分活化，伴随着内质网蛋白 B 细胞受体相关蛋
白 31（BAP31）的释放以及 bcl-2 相关蛋白 X（Bcl-2-
associated protein X，Bax）和 bcl-2 相关蛋白 K（bcl-
2-associated protein K，Bak） 蛋 白 构 象 改 变，CRT
以 SNARE 蛋白依赖的胞吞作用转运至膜表面，在
eIF2a 基因突变（磷酸化不能发生）或 BAP31 释放
失能时都会导致 CRT 不能转移至细胞膜上，不能诱
发免疫原性的细胞凋亡［8，9］。
磷酸化的 eIF2α 会降低多数蛋白质的合成，但
少数与应激相关的基因却表达上调，活化转录因
子 4（Activating transcription factor 4，ATF-4） 便 是
其中之一，PERK-eIF2a-ATF4 是 C/EBP 环磷酸腺苷
反应元件结合转录因子同源蛋白（CCAAT/enhancer
binding proteins homologus protein，CHOP） 蛋 白 表
达的主要途径［10］。蒽环类药物诱导 CRT 转位至膜
表面引起肿瘤细胞免疫原性的细胞凋亡时，启动
PERK-eIF2a-ATF4 信 号 通 路，ATF4 进 入 细 胞 核 使
CHOP 表达上调，可降低 Bcl-2 表达，最终通过激活
Caspase-3 从而诱导细胞凋亡［6，11］。
2 CRT 与 IRE-1 信号途径
IRE-1（Inositol requring 1，IRE-1） 同 PERK 蛋
白一样，可以自身磷酸化。用多柔比星（蒽环类药
物）诱导急性髓样白血病细胞系胞内 CRT 转位至膜
表面的研究［12，13］显示，IRE-1 磷酸化后能特异性
的剪切底物 X-盒结合蛋白 1（X box-binding protein
1，XBP1）mRNA 分子内一个 26 nt 的内含子，剪接
后的 mRNA 编码产生有活性的转录因子 XBP1s（X
box binding protei 1 splicing），XBP1s 转录调节的基因
多为内质网应激蛋白，其中之一便是 CHOP 的上调。
由此可见，在诱导 CRT 膜转位至细胞表面诱发内质
网应激反应时，IRE-1 信号通路同 PERK 同样可以激
活 Caspase-3 从而诱导细胞免疫原性的凋亡［14］。
丹参酮可以用于临床肝癌病人治疗诱导肝癌细
胞的凋亡，Cheng 等［15］用丹参酮处理人肝癌系 J5
来研究 ERS 的发生机制时就发现，ERS 是由胱天蛋
白酶 -12（Caspase-12）和 CRT 诱发的。在正常状态
下，细胞中的肿瘤坏死因子受体相关因子 2（TNF
receptor-associated factor 2，TRAF2）与 procaspase-12
形成稳定的复合物，而内质网应激状态下，TRAF2
与 Procaspase-12 分离，引起 caspase-12 活化，并同
时引起 c-Jun N 端的抑制激酶（JIK）-IRE1 复合物募
集 TRAF2，活化 JNK 激酶使得 Bcl-2 的抗凋亡功能
抑制［16］。最后导致 Bax 和 Bak 构象发生变化，破坏
了内质网膜的完整性，胞内 CRT 升高凋亡敏感性增
加，引起内质网释放 Ca2+，从而引发细胞的凋亡［17］。
3 CRT 与 ATF6 途径
ATF6（activating transcription factor，ATF6） 是
90 kD 大小的真核细胞内质网膜Ⅱ型跨膜蛋白，属
于 ATF/CREB（ATF/cAMP response-element binding）
转录因子家族成员，具有内质网腔内、跨膜区和胞
质区 3 个结构域，N 端位于胞质，含有一个碱性锌
指结构（bZIP）的 DNA 转录激活功能域，C 端位于
内质网腔内，具有多个 Bip 结合位点。在 ERS 发生
时，ATF6（在内质网以酶原（P90ATF6）形式存在）
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第10期26
与 Bip 解离，从内质网膜转移到高尔基体，在高尔
基体内被蛋白酶 S1P（site-1 protease）和 S2P（site-2
protease）切割，产生游离 50 kD 大小的 N 端片段
进入胞核结合内质网应激元件（ER stress element，
ERSE）诱导应激反应基因的表达［18，19］。
CCAAT 增强结合蛋白 α（CCAAT/enhancer bin-
ding protein alpha，CEBPA）是骨髓细胞生长分化关
键转录因子之一，其功能失活会导致粒细胞的成熟
障碍。研究发现［20］，多数急性髓样白血病患者体内
由于 CEBPA 基因突变、转录抑制以及功能失活导致
CEBPA 功能发挥反常。进一步的研究显示，白血病
U937 细胞株中条件性升高 CRT 的表达，发现 CRT
后会与 CEBPA mRNA 结合，阻碍 CEBPA 的 转录翻
译，从而影响骨髓细胞的生长分化，体内研究也发
现 CRT 高表达会抑制 CEBPA 的表达。然而 CRT 是
怎样影响 CEBPA 的表达的，研究发现，由 ERS 诱
发的 CRT 的启动子的激活，是由 ATF6 和核转录因
子 -Y（nuclear factor-Y，NF-Y） 介 导 的，ERS 早 期
活化 ATF6 途径，活化后的 ATF6 进入胞核与 NF-Y
结合从而使得 CRT 表达升高，CRT 与 CEBPA mRNA
结合抑制 CEBPA 的表达，阻碍骨髓细胞的生长发
育［21］。
4 结语
内质网应激介导的凋亡是不同于死亡受体与线
粒体介导的凋亡途径。近年来发现，作为分子伴侣
的 CRT 在 ERS 的发生发展中具有重要作用。然而
内质网应激介导的凋亡是一类新的凋亡途径，很多
CRT 与其的相关性还有待进一步研究。
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（责任编辑 狄艳红）