《The FASEB Journal》：Analysis of CCN6 in the Context of Human Health and Disease: Current Insights and Unexplored Frontiers
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这篇综述深入解析了多结构域蛋白CCN6/WISP3在维持组织稳态中的多重角色。文章系统梳理了CCN6作为细胞外基质配体调控信号通路、参与线粒体电子传递链（ETC）组装与活性氧（ROS）调节、以及辅助核内转录等多种功能。同时，详细阐述了CCN6基因突变或表达失调与进行性假性类风湿性发育不良（PPRD）等肌肉骨骼疾病，以及乳腺癌、结肠癌、肝癌、胃癌和软骨肉瘤等多种癌症的关联。最后，文章指出了CCN6在结构-功能关系及疾病机制中诸多未解之谜，为未来研究指明了方向。
CCN6，又称WISP3，是CCN蛋白家族中最后被发现的成员。与其他家族成员类似，它是一个多模块蛋白，包含胰岛素样生长因子结合蛋白（IGFBP）结构域、血管性血友病因子C型重复（VWC）结构域、血小板反应蛋白1型（THSP1）重复结构域和半胱氨酸结（CK）结构域。这些结构域使其能够与IGF1、糖胺聚糖和整合素等多种蛋白质相互作用，从而在细胞内外执行复杂的功能。
预测的CCN6结构构象
尽管完整的CCN6高分辨率三维结构尚未获得，但基于AlphaFold工具的结构预测模型揭示了一些有趣的特性。与普通认为CCN蛋白各结构域通过柔性连接区连接、保持相对开放构象的观点不同，AlphaFold预测CCN6呈现一种相对闭合的构象。在该模型中，结构域1-2和结构域3-4分别形成两个核心亚结构，并以反平行方式彼此靠近，由一个折叠成穹顶状的2-3连接区（linker）以及C末端肽段的摆动共同稳定，形成一个整体性结构单元。这表明CCN6的不同模块可能并非完全独立行使功能。此外，CCN6在表面电荷分布、VWC结构域长度、结构域间接触数量等方面与其他CCN蛋白存在明显差异，这些结构上的独特性可能导致了其功能的特异性。
结构-功能关系
CCN6的结构域组成暗示了其多样的相互作用。例如，重组CCN6（rCCN6）可结合IGF1，但亲和力远低于专门的IGFBP。有趣的是，IGFBP结构域对该相互作用的贡献并不显著，表明其他结构域发挥了关键作用。VWC、THSP1和CK结构域被认为参与肽段寡聚化以及与糖胺聚糖、蛋白聚糖和整合素的结合。功能研究表明，分泌的CCN6可与细胞表面整合素结合，而细胞内的CCN6则与线粒体电子传递链酶和核内RNA聚合酶II等亚细胞组分相互作用。序列对比显示，CCN6在VWC和CK结构域与其他CCN成员差异最大，这可能决定了其独特的亚细胞定位和蛋白互作网络。
CCN6与肌肉骨骼疾病
CCN6基因突变与一种称为进行性假性类风湿性发育不良（PPRD）的骨骼疾病密切相关。这是一种常染色体隐性遗传病，患者通常表现为身材矮小、骨骺增宽、脊柱弯曲和肌肉疲劳。PPRD相关的CCN6突变可大致分为三类：导致蛋白质截短的无义突变、破坏二硫键的半胱氨酸突变，以及可能影响蛋白表达或构象的非半胱氨酸错义突变。这些分布在多个保守结构域的突变，尽管位置不同，但可能通过改变结构域间构象，共同导致CCN6功能受损和肌肉骨骼系统完整性破坏。
CCN6在软骨细胞中的作用
软骨是PPRD患者的主要受累组织。CCN6在胎儿生长板软骨细胞中高表达，在成人软骨中也有表达。在软骨细胞系中，CCN6的过表达可通过转录因子SOX9促进软骨特异性细胞外基质（ECM）蛋白（如II型胶原和聚集蛋白聚糖）的表达。相反，与PPRD相关的CCN6突变体则无此功能。此外，CCN6还能调节超氧化物歧化酶和活性氧（ROS）的水平，并阻断IGF1介导的软骨细胞肥大（以X型胶原增加为标志）。这些发现表明，分泌型和/或细胞内CCN6与维持软骨细胞分化状态密切相关。
CCN6在线粒体中的作用
CCN6与线粒体的联系始于其调节ROS的功能。研究发现，部分敲低CCN6的软骨细胞线中，线粒体ROS、PGC1α（线粒体生物发生的主要调控因子）、ATP、钙离子水平以及线粒体电子传递链（ETC）活性均增加，线粒体质量也增大。进一步研究证实，CCN6定位于线粒体，并有助于线粒体ETC复合物的组装。因此，CCN6对于维持线粒体健康至关重要，而其在线粒体中的含量可能受细胞类型特异的自调控回路控制，以平衡线粒体生物合成和ETC活性。CCN6/线粒体ETC—ATP—钙离子轴可能与软骨细胞肥大和骨骼发育有关，其功能缺陷可能是PPRD骨骼病症的部分原因。
CCN6在细胞核中的作用
近期研究在软骨细胞系和斑马鱼胚胎的细胞核中检测到了CCN6。CCN6自身受转录因子Nrf2调控，同时它能与RNA聚合酶II大亚基结合，促进软骨和线粒体ETC特异性基因等多种基因的表达。在DNA损伤后，核内CCN6水平及其与RNA聚合酶II的结合会增加，提示其可能参与DNA损伤后的修复相关基因转录。CCN6含有一个保守的核定位序列（NLS），但其进入细胞核及调控转录的具体机制，包括是否存在较短的蛋白亚型，仍有待阐明。
利用斑马鱼理解CCN6与PPRD的关系
斑马鱼模型为研究CCN6功能提供了有力工具。吗啉寡核苷酸敲低斑马鱼Ccn6（z-Ccn6）会导致咽部软骨形状和大小改变，验证了CCN6对维持软骨组织完整性的必要性。线粒体中z-Ccn6的敲低会破坏线粒体ETC复合物组装，降低ETC活性，并导致斑马鱼游泳能力受损，肌肉纤维发育异常。这些研究表明，CCN6通过其在基因表达和线粒体功能方面的作用，对维持肌肉功能和完整性至关重要。
CCN6与癌症
CCN6的表达失调与多种癌症相关，但其角色因癌症类型而异，甚至相反。
炎症性乳腺癌（IBC）
在大多数IBC病例中，正常表达于乳腺上皮的CCN6表达极弱或完全缺失，表明CCN6在IBC中扮演肿瘤抑制因子的角色，其另一个名称LIBC（在炎症性乳腺癌中丢失）正源于此。在CCN6缺失的情况下，IGF1表达和分泌增加，伴随IRS和PI3K/Akt信号通路激活，可能通过激活转录因子ZEB1、抑制E-钙黏蛋白表达和诱导上皮-间质转化（EMT），最终促进肿瘤转移。此外，CCN6表达降低或缺失还会上调BMP4，进而激活TAK1/p38激酶通路，增加侵袭性。
化生性乳腺癌（MBC）
约85%的MBC病例中存在CCN6缺失。小鼠模型和乳腺细胞系研究证实了CCN6的肿瘤抑制功能，并将线粒体CCN6水平降低与线粒体呼吸缺陷、化疗耐药和MBC进展联系起来。
结肠癌、肝癌、胃癌与软骨肉瘤
在结直肠癌和肝癌中，较高的CCN6表达与患者较高的生存率相关，类似于其肿瘤抑制角色。在肝癌细胞系中，CCN6过表达可通过激活GSK3β促进β-连环蛋白降解，抑制其核转位和细胞增殖。然而，在胃癌和软骨肉瘤中，CCN6似乎扮演了促癌角色。胃癌组织中CCN6低表达与较低的侵袭等级和稍好的生存指数相关，而在软骨肉瘤中，肿瘤组织CCN6表达升高。CCN6可介导ICAM-1等多种整合素的上调，促进FAK、MEK、ERK和c-Jun介导的信号传导，并增加PI3K/NF-κB活性和MMP9产生，从而促进软骨肉瘤细胞迁移和侵袭。
结语
总之，CCN6是一个功能多面的蛋白质，在细胞外、线粒体和细胞核等不同 compartment 通过不同机制发挥作用，对维持组织稳态至关重要。其功能异常可导致PPRD这样的肌肉骨骼疾病，也在多种癌症的发生发展中扮演或抑癌或促癌的复杂角色。然而，关于CCN6在不同组织中发挥相反功能的深层机制、其在PPRD中组织特异性的原因、以及细胞内分布的自调控网络等，仍有大量未解之谜。未来研究需要更深入地阐明CCN6的结构-功能关系、互作蛋白网络和组织特异性调控机制，这不仅有助于理解相关疾病的发病机理，也可能为治疗提供新的靶点和思路。
