一、发现和命名

    本中心与国家人类基因组北方研究中心合作，建立了多种人类新基因功能筛选平台，经过高通量筛选，发现人类未知功能基因 FLJ10579具有诱导调亡的作用。2005年，德国学者发表了该基因的第一篇文章，研究了该分子的表达特点，并将其命名为PTPIP51[1]，我们沿用了德国学者的这一命名[2]。

二、结构和表达谱

    分析显示，PTPIP51基因cDNA序列全长2,251bp，在染色体上定位于15q15.1，跨跃大约19,400bp，由13个外显子和12个内含子组成，剪接符合GT-AG规律。Gene Atlas数据库检索提示PTPIP51表达谱比较广泛，同时提示其在BM-CD71+的早期红细胞中表达量非常高。
    PTPIP51基因编码一个470个氨基酸的蛋白质，分子量52.6kD，等电点4.83。TMHMM分析在蛋白质的N端有一个潜在的跨膜区（第13-35位氨基酸残基）。Signal P分析无明显的信号肽。PSORT分析PTPIP51定位于细胞质的可能性最大（39.1%），其次是线粒体（17.4%）与细胞核（17.4%）。PTPIP51在小鼠、大鼠、猩猩、家犬、家牛、爪蟾、斑马鱼、海鞘、海胆等物种中存在同源物，是一个比较保守的分子。
    Northern blot实验显示，PTPIP51在我们选定的10种人正常组织与胚胎组织中（大脑、小脑、小肠、肾、肝、肺、骨骼肌、胰腺、脾、胎脑）都有表达，其大小约2.4kb，与生物信息分析的结果（2,251bp）相吻合。另外，RT-PCR结果显示PTPIP51在所检测的8种人肿瘤组织（胆囊、结肠、食管、肝、肺、肾、直肠、胃）以及10种人细胞系（HeLa-S3，HeLa，A549，HT29，HepG2，Raji，HL60，MCF7，MDA，Jurkat，293T，293）中也都有表达，说明PTPIP51具有广谱表达的特点。

三、功能

    PTPIP51真核表达质粒转染293T与HeLa细胞后具有诱导凋亡的作用，表现为细胞皱缩、脱落，染色质凝集、断裂，细胞膜PS外翻，Caspase-3切割、活化，PARP切割等一系列凋亡变化。PTPIP51还几乎完全抑制了HeLa细胞的克隆形成能力。进一步研究显示，PTPIP51可以诱导线粒体肿胀，膜电位下降，以及细胞色素C释放，提示其参与线粒体/细胞色素C途径的细胞凋亡通路。应用广谱Caspase抑制剂z-VAD-FMK能够抑制PTPIP51对Caspase-3的活化，但仅能部分抑制凋亡的发生，说明PTPIP51还能够诱导Caspase非依赖的凋亡；进一步实验显示PTPIP51能够诱导AIF的释放与核转位。
    通过构建pEGFP-N1-PTPIP51质粒表达GFP融合蛋白显示，PTPIP51在细胞内呈胞质点状聚集。使用线粒体标记分子Mito-DsRed标记线粒体后显示二者几乎完全共定位，说明PTPIP51编码一个线粒体蛋白。生物信息分析提示PTPIP51分子N端有一个TM结构域，我们通过PCR方法将该结构域去除，构建了缺失突变体分子PTPIP51- TM，同时融合GFP标签进行定位研究。结果显示，PTPIP51- TM不再定位于线粒体，而是在胞质内弥散分布，证明该TM结构域是PTPIP51的线粒体定位信号。
    同时，TM结构域的去除严重影响了PTPIP51分子诱导凋亡的功能。PTPIP51- TM不能够诱导293T细胞凋亡；而在HeLa细胞中，PTPIP51- TM可以诱导PS外翻，但细胞形态学变化不同于凋亡，Caspase-3的活化程度也明显减弱，说明这是一种其它类型的细胞死亡，而不是凋亡。这提示我们，PTPIP51既可以诱导凋亡，又可以参与调节其它类型的细胞死亡。
    进而，设计并化学合成3对针对PTPIP51基因的siRNA，经RT-PCR检验获得了一对抑制效果很好的siPTPIP51。使用siPTPIP51转染HeLa细胞封闭内源性PTPIP51，再加入STS或者TNF +CHX刺激，结果显示封闭内源性PTPIP51并不能抑制STS或TNF +CHX诱导的细胞凋亡。
综上所述，PTPIP51是一个新的线粒体蛋白，其超表达可以诱导线粒体/细胞色素C途径的细胞凋亡。N端的TM结构域是PTPIP51的线粒体定位信号，该结构域的缺失将会严重影响PTPIP51的线粒体定位以及诱导凋亡的功能。

四、合作意想

    目前，本中心正在进一步开展PTPIP51的功能和分子作用机理的研究，已经证明PTPIP51与线粒体融合分裂功能密切相关。本中心已经制备了抗PTPIP51多克隆抗体，构建了PTPIP51真核表达质粒、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PTPIP51的功能和应用研究。

联系人：王露教授，Tel:82802846-5034; Email: wanglu@bjmu.edu.cn
石太平，Tel:67883332-868; Email: taiping_shi@yahoo.com.cn

参考文献
1．Stenzinger A, Kajosch T, Tag C, Porsche A, Welte I, Hofer HW, Steger K, Wimmer M. The novel protein PTPIP51 exhibits tissue- and cell-specific expression. Histochem Cell Biol. 2005, 123: 19-28

2．Bingfeng Lv， Chuanfei Yu, Yingyu Chen, Yang Lu, Dalong Ma, Taiping Shi, Lu Wang: Protein tyrosine phosphatase interacting protein 51 (PTPIP51) is a novel mitochondria protein with an N-terminal mitochondrial targeting sequence and induces apoptosis. Apoptosis, 2006, 11(9): 1489-1501.

3. Chuanfei Yu1, Wenling Han1, Taiping Shi1, Bingfeng Lv, Qihua He, Yanfei Zhang, Ting Li, Yingmei Zhang, Quansheng Song, Lu Wang, Dalong Ma: PTPIP51, a novel 14-3-3 binding protein, regulates cell morphology and motility via Raf-ERK pathway. Cell Signal, 2008, accepted

他引 SCI 论文：

1 ． Maerker D, Stenzinger A, Schreiner D, et al. Expression of PTPIP51 during mouse eye development. HISTOCHEMISTRY AND CELL BIOLOGY. 2008, 129 (3): 345-356

2. Stenzinger A, Schreiner D, Tag C, et al. Expression of the novel protein PTPIP 51 in rat liver: an immunohistochemical study. HISTOCHEMISTRY AND CELL BIOLOGY.2007, 128(1): 77-84

3.Friedberg I, Nika K, Tautz L, et al. Identification and characterization of DUSP27, a novel dual-specific protein phosphatase.FEBS LETTERS.2007,581(13): 2527-2533

北京大学人类疾病基因研究中心
2008．04．28