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【摘要】体轴发育抑制因子（Axin）相互作用和背侧发育相关蛋白（AIDA）具有多种生物学活性，广泛表达于各组织的不同生长发育时段。AIDA可通过破环Axin的同二聚体化减少胚胎背侧化程度，最终影响胚胎发育过程中体轴的确定；AIDA还可以促进TAG合成相关的酶类降解以减少肠粘膜上皮细胞对脂类的吸收。
【关键词】AIDA；体轴确定；三酰甘油
[中图分类号]Q74 [文献标识码]A [文章编号]2096-5249（2021）07-0197-02
Research Progress on AIDA
ZHAO Xin1， ZHANG Mao-Sen1， GUO Hui-Fang2*（1. School of public health， Xi’an Medical University， Xi’an Shaanxi 710021， China； 2. Shaanxi Key Laboratory of Brain Disorders & School of Basic Medical Science， Xi’an Medical University， Xi’an Shaanxi 710021， China）
[Abstract] AIDA is expressed in various tissues and at different growth stages， which has many biological activities. Firstly， AIDA reduces the degree of embryo dorsalization by breaking the homodimerization of Axin， and finally affects the determination of body axis during embryo development. In addition， AIDA can promote the degradation of enzymes related to TAG synthesis to reduce lipid absorption.
[Key words] AIDA， determination of body axis， triacylglycerol
体轴发育抑制因子（axis formation inhibitor， Axin）相互作用和背侧发育相关蛋白（Axin interactor， dorsalizationassociated protein， AIDA）由Yanning Rui等在2007年首先鉴定和命名，它可以与Axin相互作用，通过JNK信号通路促进胚胎腹部的形成，但具体分子生物学机制尚不完全明确。新的研究发现AIDA还是一种“浪费基因”蛋白，该蛋白促使哺乳动物在面对充足营养时主动限制营养的摄取以防止机体过度肥胖。
1 AIDA的生物学特征
1.1 AIDA的分子结构 人类AIDA编码基因位于染色体1q41，包含10个外显子，其编码的蛋白质由306个氨基酸残基组成，分子质量为34.8KD，呈弱酸性。AIDA蛋白具有两个活性结构域。AIDA-C端由第153位亮氨酸残基到第306位的缬氨酸残基构成，该结构域属于C2家族[1]。C2家族结构域的生物学活性与磷脂相关，可分为依赖Ca2+和不依赖Ca2+两种，参与细胞信号转导以及囊泡运输等过程[2]。AIDA-C端不依赖Ca2+，且为II型拓扑结构，主要包含与Axin蛋白相互作用的结构。AIDA-N端由第1位丝氨酸残基到第153位组氨酸残基构成，该结构域包含四个α螺旋束，经推測该部分可能是细胞骨架相关蛋白，不与磷脂类产生相互作用。
1.2 AIDA的组织分布 在人胚胎发育过程中，AIDA在心脏、小肠、胃等组织中表达量随成长周期增加而逐渐增加。AIDA在成年人多种组织中广泛表达。不仅如此，AIDA在黑猩猩、小鼠、牛、狗、斑马鱼等物种中的表达也是相对保守的。
2 AIDA的生物学功能
2.1影响生物体体轴确立 脊椎动物发育中确定生物体体轴方位这一过程至关重要，其中Wnt（wingless and integration-1）β-连环蛋白（β-catenin）信号通路和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase， JNK）信号通路发挥了重要的作用。Axin和β-catenin是Wnt信号通路中的重要分子，普遍存在于生物体内，参与胚胎发育、细胞凋亡、细胞能量代谢等众多生理过程，尤其在体轴确立中起到重要作用[3]。Axin可通过与β-catenin形成复合体以促进β-catenin的降解，最终促进腹部化，也即Axin通过抑制Wnt信号通路发挥其在背-腹确立方面的作用[4， 5]。
AIDA最重要的生理功能是通过JNK信号通路参与生物体胚胎发育中体轴的确立，具有促进腹部形成的作用。有趣的是，Axin在此过程中依然作为关键分子发挥了巨大的作用，Yanning Rui等人在斑马鱼实验研究中发现，当Axin结构正常时，会导致胚胎正常背部化；而当Axin结构中缺失促分裂原激活的蛋白激酶的激酶（MAPK/ ERK Kinase Kinase 1， MEKK1）结合位点时，Axin无法激活JNK信号，进一步引起胚胎腹部化[6]。这些结果说明Axin可以通过JNK信号通路促进背轴的形成，该功能依赖于MEKK1。进一步研究表明，在Axin诱导的胚胎背侧化中，Axin与MEKK1或MEKK4形成复合物，MKK4/7进一步激活JNK，也即Axin通过JNK信号通路对控制胚胎发育的背侧化基因进行调控[7-8]。AIDA可强烈抑制Axin诱导的JNK激活过程，反之，若Axin结构中缺少与AIDA结合的位点时，AIDA则不会抑制JNK激活。Zheng等人研究发现其机制可能是AIDA蛋白氨基酸残基282-285与Axin蛋白氨基酸残基730-753组成的表位介导的静电相互作用导致AIDA与Axin结合，并且其结合优先度高于MEKK1，在此过程中同时还需要AIDA蛋白氨基酸残基276-277与磷脂结合，这两种结合共同破环了Axin的同二聚体化，进而抑制Axin介导的JNK信号通路活化[9]。后续研究也证明了这一点，给胚胎细胞注射300 pg AIDA mRNA，结果发现背部标记表达减少，但腹部标记表达增加。 总之，以上研究表明AIDA可通过结合Axin破环其二聚体结构，最终减少胚胎背侧化程度，以至影响生命体的生长发育。
2.2选择性下调脂肪合成酶含量 脂肪储存效率的一个决定性因素是肠道对于脂肪的吸收效率，小肠中三酰甘油合成酶的浓度又会影响到脂肪吸收效率[10]。Luo H等人研究发现AIDA基因敲除的小鼠表现出严重的肥胖症，且这些基因敲除小鼠血清中甘油三酯含量以及脂肪组织的质量均高于对照组，这些小鼠体重增加的原因是肠道内脂肪酸再酯化程度和甘油三酯含量大幅增加，而不是由于能量消耗不同而引起的。所以AIDA基因敲除的小鼠脂肪吸收率更高以至能量供应过剩，最终导致脂肪堆积[11]。Luo H等人进一步的研究发现AIDA可通过内质网相关蛋白降解系统（ER-associated protein degradation， ERAD）减少三酰甘油（triacylglycerol， TAG）合成酶的含量，包含甘油-3-磷酸酰基转移酶（Glycerol-3-Phosphate Acyltransferase 3， GPAT3）、单酰基甘油转移酶（Monoacylglycerol-O-acyltransferase 2， MOGAT2）和二酯酰甘油酰基轉移酶（Diacylglycerol Acyltransferase 2， DGAT2）。同时研究发现AIDA与内质网（endoplasmic reticulum ， ER）具有共定位现象，而E3-连接酶HMG-CoA还原酶（The HMG-CoA reductase degradation protein 1，HRD1）可靶向GPAT3、MOGAT2和DGAT2并促进其降解，AIDA可促进这一过程的发生并最终导致TAG合成相关的酶类降解。也就是说AIDA通过ERAD选择性下调脂肪合成酶含量，以下调机体对于脂肪的吸收效率。AIDA在能量代谢或者其他的方面的重要作用尚需进一步研究。
3 展望
随着研究不断深入，AIDA越来越多的生物学功能被发现。目前，研究较多的是AIDA在胚胎发育过程中与JNK信号通路的深层次联系，已知AIDA可以调节Axin的浓度的分子，但其确切的调节作用机制尚不完全明确。其次，AIDA蛋白可介导ERAD系统活化，这可能是防治肥胖这一社会问题的潜在作用机制，因为随着社会经济的发展，肥胖已经成为威胁健康的主要疾病之一[12]，且近年来肥胖群体不断增长而且发病时间逐渐有年轻化的趋势[13]。总之，AIDA功能复杂且重要但机制尚不明确，这些问题有待进一步阐明，为生命科学的发展提出新的方向！
参考文献
[1] Zhang D， Aravind L. Identification of novel families and classification of the C2 domain superfamily elucidate the origin and evolution of membrane targeting activities in eukaryotes. Gene， 2010， 469（1-2）： 18-30.
[2] Cho W， Stahelin R V. Membrane binding and subcellular targeting of C2 domains. Biochimica et biophysica acta， 2006， 1761（8）： 838-849.
[3] Luo W， Lin S C. Axin： a master scaffold for multiple signaling pathways. Neurosignals， 2004， 13（3）： 99-113.
[4] Kikuchi A. Roles of Axin in the Wnt signalling pathway. Cellular signalling， 1999， 11（11）： 777-788.
[5] Zeng L， Fagotto F， Zhang T， et al. The mouse Fused locus encodes Axin， an inhibitor of the Wnt signaling pathway that regulates embryonic axis formation. Cell， 1997， 90（1）： 181-192.
[6] Rui Y， Xu Z， Xiong B， et al. A beta-catenin-independent dorsalization pathway activated by Axin/JNK signaling and antagonized by aida. Developmental cell， 2007， 13（2）： 268-282.
[7] Zhang Y， Neo S Y， Wang X， et al. Axin forms a complex with MEKK1 and activates c-Jun NH（2）-terminal kinase/stressactivated protein kinase through domains distinct from Wnt signaling. The Journal of biological chemistry， 1999， 274（49）： 35247-35254.
[8] Luo W， Ng W W， Jin L H， et al. Axin utilizes distinct regions for competitive MEKK1 and MEKK4 binding and JNK activation. The Journal of biological chemistry， 2003， 278（39）： 37451-37458. [9] Zheng L S， Liu Y T， Chen L， et al. Structure and mechanism of the unique C2 domain of Aida. The FEBS journal， 2014， 281（20）： 4622-4632.
[10] Yen C L， Nelson D W， Yen M I. Intestinal triacylglycerol synthesis in fat absorption and systemic energy metabolism. J Lipid Res， 2015， 56（3）： 489-501.
[11] Luo H， Jiang M， Lian G， et al. AIDA Selectively Mediates Downregulation of Fat Synthesis Enzymes by ERAD to Retard Intestinal Fat Absorption and Prevent Obesity. Cell metabolism， 2018， 27（4）： 843-853 e846.
[12] Ng C D， Cunningham S A. In， out， and fluctuating： obesity from adolescence to adulthood. Ann Epidemiol， 2020， 41（1）4-20.
[13] Barzin M， Aryannezhad S， Serahati S， et al. Incidence of obesity and its predictors in children and adolescents in 10 years of follow up： Tehran lipid and glucose study （TLGS）. BMC Pediatr， 2018， 18（1）： 245.
基金項目：陕西省大学生创新创业训练计划项目（编号：201825048）；西安医学院大学生创新创业训练计划项目（编号：2018DC-48）.
*通信作者：郭慧芳（1979-），女，博士，副教授，研究方向为免疫介导的疾病机理研究。E-mail：huifangguo99@hotmail.com
【关键词】AIDA；体轴确定；三酰甘油
[中图分类号]Q74 [文献标识码]A [文章编号]2096-5249（2021）07-0197-02
Research Progress on AIDA
ZHAO Xin1， ZHANG Mao-Sen1， GUO Hui-Fang2*（1. School of public health， Xi’an Medical University， Xi’an Shaanxi 710021， China； 2. Shaanxi Key Laboratory of Brain Disorders & School of Basic Medical Science， Xi’an Medical University， Xi’an Shaanxi 710021， China）
[Abstract] AIDA is expressed in various tissues and at different growth stages， which has many biological activities. Firstly， AIDA reduces the degree of embryo dorsalization by breaking the homodimerization of Axin， and finally affects the determination of body axis during embryo development. In addition， AIDA can promote the degradation of enzymes related to TAG synthesis to reduce lipid absorption.
[Key words] AIDA， determination of body axis， triacylglycerol
体轴发育抑制因子（axis formation inhibitor， Axin）相互作用和背侧发育相关蛋白（Axin interactor， dorsalizationassociated protein， AIDA）由Yanning Rui等在2007年首先鉴定和命名，它可以与Axin相互作用，通过JNK信号通路促进胚胎腹部的形成，但具体分子生物学机制尚不完全明确。新的研究发现AIDA还是一种“浪费基因”蛋白，该蛋白促使哺乳动物在面对充足营养时主动限制营养的摄取以防止机体过度肥胖。
1 AIDA的生物学特征
1.1 AIDA的分子结构 人类AIDA编码基因位于染色体1q41，包含10个外显子，其编码的蛋白质由306个氨基酸残基组成，分子质量为34.8KD，呈弱酸性。AIDA蛋白具有两个活性结构域。AIDA-C端由第153位亮氨酸残基到第306位的缬氨酸残基构成，该结构域属于C2家族[1]。C2家族结构域的生物学活性与磷脂相关，可分为依赖Ca2+和不依赖Ca2+两种，参与细胞信号转导以及囊泡运输等过程[2]。AIDA-C端不依赖Ca2+，且为II型拓扑结构，主要包含与Axin蛋白相互作用的结构。AIDA-N端由第1位丝氨酸残基到第153位组氨酸残基构成，该结构域包含四个α螺旋束，经推測该部分可能是细胞骨架相关蛋白，不与磷脂类产生相互作用。
1.2 AIDA的组织分布 在人胚胎发育过程中，AIDA在心脏、小肠、胃等组织中表达量随成长周期增加而逐渐增加。AIDA在成年人多种组织中广泛表达。不仅如此，AIDA在黑猩猩、小鼠、牛、狗、斑马鱼等物种中的表达也是相对保守的。
2 AIDA的生物学功能
2.1影响生物体体轴确立 脊椎动物发育中确定生物体体轴方位这一过程至关重要，其中Wnt（wingless and integration-1）β-连环蛋白（β-catenin）信号通路和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase， JNK）信号通路发挥了重要的作用。Axin和β-catenin是Wnt信号通路中的重要分子，普遍存在于生物体内，参与胚胎发育、细胞凋亡、细胞能量代谢等众多生理过程，尤其在体轴确立中起到重要作用[3]。Axin可通过与β-catenin形成复合体以促进β-catenin的降解，最终促进腹部化，也即Axin通过抑制Wnt信号通路发挥其在背-腹确立方面的作用[4， 5]。
AIDA最重要的生理功能是通过JNK信号通路参与生物体胚胎发育中体轴的确立，具有促进腹部形成的作用。有趣的是，Axin在此过程中依然作为关键分子发挥了巨大的作用，Yanning Rui等人在斑马鱼实验研究中发现，当Axin结构正常时，会导致胚胎正常背部化；而当Axin结构中缺失促分裂原激活的蛋白激酶的激酶（MAPK/ ERK Kinase Kinase 1， MEKK1）结合位点时，Axin无法激活JNK信号，进一步引起胚胎腹部化[6]。这些结果说明Axin可以通过JNK信号通路促进背轴的形成，该功能依赖于MEKK1。进一步研究表明，在Axin诱导的胚胎背侧化中，Axin与MEKK1或MEKK4形成复合物，MKK4/7进一步激活JNK，也即Axin通过JNK信号通路对控制胚胎发育的背侧化基因进行调控[7-8]。AIDA可强烈抑制Axin诱导的JNK激活过程，反之，若Axin结构中缺少与AIDA结合的位点时，AIDA则不会抑制JNK激活。Zheng等人研究发现其机制可能是AIDA蛋白氨基酸残基282-285与Axin蛋白氨基酸残基730-753组成的表位介导的静电相互作用导致AIDA与Axin结合，并且其结合优先度高于MEKK1，在此过程中同时还需要AIDA蛋白氨基酸残基276-277与磷脂结合，这两种结合共同破环了Axin的同二聚体化，进而抑制Axin介导的JNK信号通路活化[9]。后续研究也证明了这一点，给胚胎细胞注射300 pg AIDA mRNA，结果发现背部标记表达减少，但腹部标记表达增加。 总之，以上研究表明AIDA可通过结合Axin破环其二聚体结构，最终减少胚胎背侧化程度，以至影响生命体的生长发育。
2.2选择性下调脂肪合成酶含量 脂肪储存效率的一个决定性因素是肠道对于脂肪的吸收效率，小肠中三酰甘油合成酶的浓度又会影响到脂肪吸收效率[10]。Luo H等人研究发现AIDA基因敲除的小鼠表现出严重的肥胖症，且这些基因敲除小鼠血清中甘油三酯含量以及脂肪组织的质量均高于对照组，这些小鼠体重增加的原因是肠道内脂肪酸再酯化程度和甘油三酯含量大幅增加，而不是由于能量消耗不同而引起的。所以AIDA基因敲除的小鼠脂肪吸收率更高以至能量供应过剩，最终导致脂肪堆积[11]。Luo H等人进一步的研究发现AIDA可通过内质网相关蛋白降解系统（ER-associated protein degradation， ERAD）减少三酰甘油（triacylglycerol， TAG）合成酶的含量，包含甘油-3-磷酸酰基转移酶（Glycerol-3-Phosphate Acyltransferase 3， GPAT3）、单酰基甘油转移酶（Monoacylglycerol-O-acyltransferase 2， MOGAT2）和二酯酰甘油酰基轉移酶（Diacylglycerol Acyltransferase 2， DGAT2）。同时研究发现AIDA与内质网（endoplasmic reticulum ， ER）具有共定位现象，而E3-连接酶HMG-CoA还原酶（The HMG-CoA reductase degradation protein 1，HRD1）可靶向GPAT3、MOGAT2和DGAT2并促进其降解，AIDA可促进这一过程的发生并最终导致TAG合成相关的酶类降解。也就是说AIDA通过ERAD选择性下调脂肪合成酶含量，以下调机体对于脂肪的吸收效率。AIDA在能量代谢或者其他的方面的重要作用尚需进一步研究。
3 展望
随着研究不断深入，AIDA越来越多的生物学功能被发现。目前，研究较多的是AIDA在胚胎发育过程中与JNK信号通路的深层次联系，已知AIDA可以调节Axin的浓度的分子，但其确切的调节作用机制尚不完全明确。其次，AIDA蛋白可介导ERAD系统活化，这可能是防治肥胖这一社会问题的潜在作用机制，因为随着社会经济的发展，肥胖已经成为威胁健康的主要疾病之一[12]，且近年来肥胖群体不断增长而且发病时间逐渐有年轻化的趋势[13]。总之，AIDA功能复杂且重要但机制尚不明确，这些问题有待进一步阐明，为生命科学的发展提出新的方向！
参考文献
[1] Zhang D， Aravind L. Identification of novel families and classification of the C2 domain superfamily elucidate the origin and evolution of membrane targeting activities in eukaryotes. Gene， 2010， 469（1-2）： 18-30.
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[3] Luo W， Lin S C. Axin： a master scaffold for multiple signaling pathways. Neurosignals， 2004， 13（3）： 99-113.
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[5] Zeng L， Fagotto F， Zhang T， et al. The mouse Fused locus encodes Axin， an inhibitor of the Wnt signaling pathway that regulates embryonic axis formation. Cell， 1997， 90（1）： 181-192.
[6] Rui Y， Xu Z， Xiong B， et al. A beta-catenin-independent dorsalization pathway activated by Axin/JNK signaling and antagonized by aida. Developmental cell， 2007， 13（2）： 268-282.
[7] Zhang Y， Neo S Y， Wang X， et al. Axin forms a complex with MEKK1 and activates c-Jun NH（2）-terminal kinase/stressactivated protein kinase through domains distinct from Wnt signaling. The Journal of biological chemistry， 1999， 274（49）： 35247-35254.
[8] Luo W， Ng W W， Jin L H， et al. Axin utilizes distinct regions for competitive MEKK1 and MEKK4 binding and JNK activation. The Journal of biological chemistry， 2003， 278（39）： 37451-37458. [9] Zheng L S， Liu Y T， Chen L， et al. Structure and mechanism of the unique C2 domain of Aida. The FEBS journal， 2014， 281（20）： 4622-4632.
[10] Yen C L， Nelson D W， Yen M I. Intestinal triacylglycerol synthesis in fat absorption and systemic energy metabolism. J Lipid Res， 2015， 56（3）： 489-501.
[11] Luo H， Jiang M， Lian G， et al. AIDA Selectively Mediates Downregulation of Fat Synthesis Enzymes by ERAD to Retard Intestinal Fat Absorption and Prevent Obesity. Cell metabolism， 2018， 27（4）： 843-853 e846.
[12] Ng C D， Cunningham S A. In， out， and fluctuating： obesity from adolescence to adulthood. Ann Epidemiol， 2020， 41（1）4-20.
[13] Barzin M， Aryannezhad S， Serahati S， et al. Incidence of obesity and its predictors in children and adolescents in 10 years of follow up： Tehran lipid and glucose study （TLGS）. BMC Pediatr， 2018， 18（1）： 245.
基金項目：陕西省大学生创新创业训练计划项目（编号：201825048）；西安医学院大学生创新创业训练计划项目（编号：2018DC-48）.
*通信作者：郭慧芳（1979-），女，博士，副教授，研究方向为免疫介导的疾病机理研究。E-mail：huifangguo99@hotmail.com