一•  发现和命名

本实验室于 1999 年应用 cDNA- RDA 技术和 RACE 技术，从撤除粒细胞－巨噬细胞集落刺激因子（ granulocyte macrophage colony-stimulating factor ， GM-CSF ）而诱导凋亡的 TF-1 细胞中克隆到的上调表达的基因，起初命名为 TFAR15 （ TF-1 cell apoptosis related gene 15 ） [1] ，后经国际人类基因命名委员会统一命名为 PDCD10 （ programmed cell death 10 ）。

二•  结构和表达谱

PDCD10 的基因定位于 3q26.2 ，包括 10 个外显子和 9 内含子，开放读码框为 616bp ，编码 212 个氨基酸，其中不含色氨酸和半胱氨酸，意味着该蛋白在折叠过程中没有二硫键的排列问题，在 348nm 附近也没有自发荧光出现。推测的分子量为 24657.5 道尔顿，等电点为 8.58 。生物信息学分析表明 PDCD10 没有信号肽，无穿膜区，无 DNA 结合区，与已知的人类基因没有同源性。

PDCD10 的表达广泛，在胎儿肝、肾、脾、肺组织中 , 该基因的表达均为阳性，并且在人髓系白血病细胞 HL-60 中随血清的去除而表达增强 [1] 。 Bergametti 等所作的人体不同组织中 PDCD10 的 Northern blot 分析显示， PDCD10 mRNA 在胎盘组织中含量相当高，肝肾中也很强，除在结肠中表达比较弱以外，脑、心、骨骼肌、胸腺、脾、小肠、肺和外周血白细胞都有表达 [2] 。

三•  功能

本实验室的早期功能研究表明 [1] ，重组 PDCD10 蛋白可以抑制 293 细胞在有血清的正常培养条件下的凋亡，但不能抑制撤除细胞因子诱导的 TF-1 细胞的凋亡，说明 PDCD10 是选择性的对某些原因引起的凋亡起到抑制作用。但这种选择性的机理是什么，尚待进一步验证。 Kamath 等人 [3] 用 RNAi 的方法系统的对线虫基因组进行功能性分析，发现将人 PDCD10 在线虫中的同源类似物 2K896 封闭表达以后，导致 40 ％的胚胎死亡。在存活的胚胎中，胚胎后期出现短粗表型，但到目前为止封闭 2K896 导致这些表型的信号途径和机制仍然有待于研究。

2005 年，法国的 Bergametti 等人 [2] 通过对 20 个颅内海绵状血管瘤（ Cerebral cavernous malformations ， CCM ）家系的高密度微卫星基因型扫描，证明 CCM3 基因即为 PDCD10 。这一重要实验结果为研究 CCM 的病因学、症状前基因诊断学和基因治疗提供了新思路，同时也证明了 PDCD10 是重要功能的人类基因，除了参与凋亡调控外，还可能参与血管生成的调控，为 PDCD10 研究提供了新的方向。

近来，我们通过酵母双杂交实验，首次发现 PDCD10 与 Ste20 家族蛋白激酶 MST4 的相互作用，并经免疫共沉淀进一步证实。我们发现 PDCD10 与 MST4 相互作用可以通过调节 ERK MAPK 通路促进细胞的增殖和转化，而抑制 PDCD10 或 MST4 的表达可以降低肿瘤细胞系的增殖能力。单独过表达 PDCD10 或 MST4 都可以促进细胞的增殖，而共同过表达的促增殖作用远远强于单独过表达其中的一个分子。通过向肿瘤细胞系中转染抑制 PDCD10 或 MST4 表达的 siRNA ，都可以抑制细胞的增殖。 PDCD10 和 MST4 的相互作用可以激活 ERK MAPK 通路，而抑制 PDCD10 或 MST4 表达后则不能激活 ERK MAPK 通路。另外，不论是内源性还是过表达的 PDCD10 都可以在体外增加 MST4 的激酶活性，其中过表达的 PDCD10 的激活作用是对照的三倍以上 [4] 。

上述功能研究结果显示，它不仅与细胞增殖密切相关，也是遗传性疾病 CCM 的重要致病因子，这些使得 PDCD10 这个分子在生物学上变得十分重要。

四•  合作意向

目前，本中心正在进一步开展 PDCD10 的功能和分子作用机理的研究，已经证明 PDCD10 可以结合两种蛋白激酶，通过调节激酶活性发挥促进增殖和抗凋亡的活性。本中心已经制备了抗 PDCD10 单克隆抗体，构建了 PDCD10 真核表达质粒、原核表达质粒、 GFP 细胞定位表达质粒、腺病毒表达克隆等，希望与基础研究实验室合作开展 PDCD10 在神经、免疫、血管生成、肿瘤等方面的功能和应用研究；与临床实验室合作开展不同疾病情况下 PDCD10 的表达水平检测。

联系人：赵 红珊副 教授， Tel:82802846-420; Email: hongshan@bjmu.edu.cn

参考文献：

1、  Wang YG, Liu HT, Zhang YM, et al. (1999) cDNA cloning and expression of an apoptosis-related gene, human TFAR- 15 gene. Science in China series C-life sciences 42: 323-329

2、  Bergametti F, Denier C, Labauge P, et al.(2005) Mutations within the Programmed Cell Death 10 Gene Cause Cerebral Cavernous Malformations. Am J Hum Genet 76: 42-51

3、  Kamath RS, Fraser AG, Dong Y, et al. (2003) Systematic functional analysis of the Caenorhabditis elegans using RNAi. Nature. 421: 231-236

4、  Ma X, Zhao H, Shan J, et al. PDCD10 Interacts with Ste20-related Kinase MST4 to Promote Cell Growth and Transformation via Modulation of ERK Pathway. (2007) Mol Biol Cell, 18: 1965-1978

5、  陈菊祥 , 范静平 , 应　康等 . (2001) 基因表达谱芯片发现 36 条喉鳞癌相关基因 . 第二军医大学学报 , 22 : 519-522.

6、  Nanjundan M, Nakayama Y, Cheng K W, et al. (2007) Amplification of MDS1/EVI1 and EVI1, Located in the 3q26.2 Amplicon, Is Associated with Favorable Patient Prognosis in Ovarian Cancer. Cancer Res, 67: 3074-84.

7、  Cardoso J, Boer J, Morreau H, et al. (2007) Expression and genomic profiling of colorectal cancer. Biochim Biophys Acta, 1775: 103-37.

8、  Gibson S, Shillitoe E J. (2006) Analysis of apoptosis-associated genes and pathways in oral cancer cells. J Oral Pathol Med, 35: 146-54.

9、  Guclu B, Ozturk A K, Pricola K L, et al. Mutations in apoptosis-related gene, PDCD10, cause cerebral cavernous malformation 3. (2005) Neurosurgery, 57: 1008-13.

10、  Verlaan D J, Roussel J, Laurent S B, et al. (2005 ) CCM3 mutations are uncommon in cerebral cavernous malformations. Neurology, 65: 1982-3.

11、  Liquori C L, Berg M J, Squitieri F, et al. (2006)Low frequency of PDCD10 mutations in a panel of CCM3 probands: potential for a fourth CCM locus. Hum Mutat, 27: 118.

12、  Liquori C L, Berg M J, Squitieri F, et al. (2007) Deletions in CCM2 are a common cause of cerebral cavernous malformations. Am J Hum Genet, 80: 69-75.

13、  Chen P Y, Chang W S, Chou R H, et al. (2007) Two non-homologous brain diseases-related genes, SERPINI1 and PDCD10, are tightly linked by an asymmetric bidirectional promoter in an evolutionarily conserved manner. BMC Mol Biol, 8:2.

14、  Aguirre A J, Brennan C, Bailey G, et al. (2004) High-resolution characterization of the pancreatic adenocarcinoma genome. Proc Natl Acad Sci U S A, 101: 9067-72

本中心发表的 PDCD10 （ TFAR15 ）的论文：

1、  王玉刚，刘红涛，张颖妹，马大龙 一个人类凋亡相关新基因 TFAR15 的 cDNA 克隆化与表达 中国科学（ C 辑） 1999 ， 42: 323–329

2、  陈瑶瑶，赵云罡，张婷，许兰俊，马曦，赵红珊，陈英玉 抗人 PDCD10 单克隆抗体的制备和鉴定 北京大学学报（医学版） 2006, 38(6) ： 586 － 591

3、  孙荣华 黄家强 韩文玲 王应 马大龙 , 小鼠凋亡相关新基因 TFAR15 的克隆和序列分析 . 细胞与分子免疫学杂志， 2000, 16 (2) ： 97

4、  Xi Ma, Hongshan Zhao ， Jingxuan Shan, Feng Long, Yaoyao Chen ， Yingyu Chen ， Yingmei Zhang, Xiao Han, Dalong Ma. PDCD10 Interacts with Ste20-related Kinase MST4 to Promote Cell Growth and Transformation via Modulation of ERK Pathway. Mol Biol Cell 2007, 18: 1965-1978

5、  马 曦 , 赵红珊 , 马大龙 : 人程序性细胞死亡因子 10 (PDCD10) ：不仅与细胞凋亡相关 . 生物化学和生物物理进展杂志。 2007, 34 (8):86

PDCD10 相关专利：

200710063787.6 抗细胞增殖或抗肿瘤药物的筛选试剂盒、筛选方法及用途 赵红珊，马曦，马大龙，陈英玉，陈瑶瑶，张颖妹 申请日 2007 年 2 月 9 日

其它实验室引用 PDCD10 （ TFAR15 ） SCI 论文 :

1、  Bergametti F, Denier C, Labauge P, et al.(2005) Mutations within the Programmed Cell Death 10 Gene Cause Cerebral Cavernous Malformations. Am J Hum Genet 76: 42-51 （引用王玉刚文章）

2、  Liquori C L, Berg M J, Squitieri F, et al. (2006)Low frequency of PDCD10 mutations in a panel of CCM3 probands: potential for a fourth CCM locus. Hum Mutat, 27: 118. （引用王玉刚文章）

3、  Revencu N and Vikkula M (2006) Cerebral cavernous malformation: new molecular and clinical insights Journal of Medical Genetics 43:716-721 （引用王玉刚文章）

4、  Chen P Y, Chang W S, Chou R H, et al. (2007) Two non-homologous brain diseases-related genes, SERPINI1 and PDCD10, are tightly linked by an asymmetric bidirectional promoter in an evolutionarily conserved manner. BMC Mol Biol, 8:2. （引用王玉刚文章）

5、  Petit N, Ble′con A, Denier C, Tournier-Lasserve E. (2006) Patterns of expression of the three cerebral cavernous malformation (CCM) genes during embryonic and postnatal brain development Gene Expression Patterns 6 :495–503 （引用王玉刚文章）

6、  Voss K, Stahl S, Schleider E, et al. (2007) CCM3 interacts with CCM2 indicating common pathogenesis for cerebral cavernous malformations. Neurogenetics 8:249-256 （引用马曦文章）

7、  Rohlfs M, Arasada R, Batsios P, Janzen J, and Schleicher M. (2007) The Ste20-like kinase SvkA of Dictyostelium discoideum is essential for late stages of cytokinesis. J. Cell Sci: 120(24): 4345 - 4354. （引用马曦文章）

8、  Ling P, Lu TJ, Yuan CJ and Lai MD (2008) Biosignaling of mammalian Ste20-related kinases Cell Signal, in press （引用马曦文章）

北京大学人类疾病基因研究中心

2008 年 3 月 14 日