可溶性半乳糖苷结合凝集素 3

鼠 Mac2 蛋白是一种由炎性巨噬细胞分泌的半乳糖和 IgE 结合凝集素。Cherayil 等人（1990）克隆并表征了代表人类同源物的 cDNA。从中衍生的氨基酸序列表明该蛋白质在进化上是高度保守的，尤其是在C-末端凝集素结构域中。体外合成的人 MAC2 被小鼠 Mac2 的单克隆抗体识别，并在与去唾液酸化糖蛋白去唾液酸胎球蛋白结合时表现得像半乳糖特异性凝集素。它还与纯化的层粘连蛋白结合（见150320），表明在巨噬细胞细胞外基质相互作用中的潜在作用。MAC2 也称为半乳糖凝集素 3（LGALS3），如Madsen 等人所述（1995 年）。

来自人类纤维肉瘤 cDNA 文库，Raz 等人（1991）克隆了一种分子量为 31,000 的半乳糖苷结合蛋白。推导出的242个氨基酸的蛋白质具有碳水化合物结合蛋白的特征。推导的氨基酸序列在 N 末端包含 95 个残基，与癌基因 LMYC（ 164850 ）第二外显子的预测氨基酸序列同源。

Huflejt 等人（1997）发现 LGALS3 和 LGALS4（ 602518 ） 在人结肠腺癌细胞 T84 细胞中具有非常不同的细胞定位，这表明这些 LGALS 具有不同的靶向机制、配体和功能。在汇合的 T84 细胞中，LGALS3 主要集中在大颗粒包裹体的顶膜上。在亚融合 T84 细胞中，它沿细胞周边的大部分分布，并集中在片状伪足的后部。

通过人骨肉瘤细胞系的 RT-PCR，Raimond 等人（1995）鉴定了从外显子 1 上游启动子和内含子 2 内部启动子启动的半乳凝素 3 转录物。Guittaut 等人使用 RT-PCR 和 EST 数据库分析（2001）从几个 cDNA 文库中获得了源自 LGALS3 内含子 2 中的内部启动子的转录物。他们得出的结论是，这些转录本来自嵌入在 LGALS3 中的一个基因，他们称之为“galectin-3 内部基因”或 GALIG。GALIG 转录本包含 2 个重叠的 ORF，ORF1 和 ORF2，它们起始于 LGALS3 的外显子 3，并且相对于 LGALS3 编码序列是框外的。RT-PCR 检测到 LGALS3 和 GAIG 转录物的可变和组织特异性表达。GALIG 转录本在外周血白细胞中表现出最高的表达，但总体而言，它们的丰度远低于 LGALS3 转录本。在转染的骨肉瘤细胞中，荧光标记的 ORF1 定位于细胞质和细胞核，荧光标记的 ORF2 定位于线粒体。

▼ 基因功能

Galectin-3 在各种组织和器官中表达，但在正常肝细胞中显着缺失。然而，对患者肝活检对 galectin-3 表达的评估表明，肝细胞癌（HCC） 经常表达显着水平的这种凝集素。76%的免疫组化呈阳性。进一步的研究表明，半乳糖凝集素 3 在 HCC 中的表达与患者之前是否感染过乙型肝炎病毒无关（Hsu 等，1999）。许等人（1999）提出，半乳糖凝集素 3 的失调表达可导致肿瘤转化和侵袭性，或赋予肿瘤细胞存活的倾向。

Raimond 等人使用报告基因分析（1995）表明，p53基因（TP53; 191170）时共转染到人骨肉瘤细胞系的下调促进GALIG的表达。

在甲状腺中，已在分化的滤泡癌中描述了半乳糖凝集素 3 蛋白的表达，这表明半乳糖凝集素 3 的免疫组织化学研究可能是甲状腺肿瘤恶性肿瘤的潜在标志物。马丁斯等人（2002）分析了 87 例组织形态学诊断为多结节性甲状腺肿（MNG）、滤泡性腺瘤、滤泡性癌、乳头状癌和 5 个正常组织的患者甲状腺组织中 galectin-3 蛋白和 mRNA 的表达。通过RT-PCR检测Galectin-3 mRNA表达。他们的结果表明，大多数癌表达 galectin-3 蛋白（滤泡性，90%；乳头状，100%）。然而，与先前公布的数据相比，良性病变也表达 galectin-3（腺瘤，45%；MNG，17%）。作者通过 RT-PCR 显示，诊断为腺瘤和 MNG 的甲状腺组织表达 galectin-3 mRNA。虽然galectin-3免疫染色在癌症鉴定中的敏感性为93.8%，但区分良恶性组织的准确率为77.0%。这个准确率甚至更低（68.

Sano 等人使用微博伊登室分析（2000）确定 LGALS3 对嗜酸性粒细胞没有化学引诱活性，如 LGALS9（ 601879 ），但对单核细胞和成熟巨噬细胞。在高浓度时，LGALS3 活性是趋化的，即细胞向引诱剂迁移，而在低浓度时，它是化学动力学的，即它增强细胞在各个方向上的运动。佐野等人（2000）发现趋化活性被乳糖抑制，表明需要 LGALS3 的 C 末端凝集素结构域。C 末端结构域片段不能介导化学吸引力，这表明 N 末端结构域也是活性所必需的。迁移和增加的细胞内钙浓度都对百日咳毒素敏感，因此可能由 G 蛋白偶联受体介导。然而，作者确定 LGALS3 不使用趋化因子受体 CCR1（ 601159 ）、CCR2（ 601267 ）、CCR5（ 601373 ） 和 CXCR4（ 162643 ）。

吉村等人（2003）发现 LGALS3 基因在人类非小细胞肺癌中的表达增加，并表明它可能在这种恶性肿瘤的转移过程中起作用，但在小细胞肺癌中没有。他们认为 LGALS3 可能是排除小细胞肺癌的表型标志物和治疗非小细胞肺癌的新靶分子。

尼基福罗娃等（2003）分析了一系列 88 例常规滤泡性和 Hurthle 细胞甲状腺肿瘤的 RAS（HRAS, 190020 ; NRAS, 164790 ; KRAS, 190070 ） 突变和 PAX8（ 167415 ）-PPARG（ 601487）） 使用分子方法进行重排，并通过免疫组织化学进行半乳糖凝集素 3 和间皮瘤抗体 HBME-1 的表达。49% 的传统滤泡癌有 RAS 突变，36% 有 PAX8-PPARG 重排，只有 1（3%） 有两者。在滤泡性腺瘤中，48% 有 RAS 突变，4% 有 PAX8-PPARG 重排，48% 两者都没有。具有 RAS 突变的滤泡癌最常表现出 HBME-1 阳性/半乳凝素 3 阴性免疫表型，并且具有最小或明显侵袭性。Hurthle 细胞肿瘤很少有 PAX8-PPARG 重排或 RAS 突变。

大岛等人（2003）发现 galectin-3 mRNA 和蛋白质在类风湿性关节炎的滑膜组织中表达（RA; 180300） 并且在关节破坏部位发现了 galectin-3 及其结合蛋白。此外，与骨关节炎和健康对照组相比，RA 患者血清和滑液中的 galectin-3 水平以及滑液中的结合蛋白水平显着升高（p 小于 0.001）。血清 galectin-3 水平与 C 反应蛋白水平显着相关（p 小于 0.001），其结合蛋白水平与血清​​和滑液中的软骨寡聚基质蛋白水平相关（p 分别小于 0.001 和 0.005） . 在体外，RA 滑膜成纤维细胞显示 galectin-3 释放到培养基中增加，但其结合蛋白的分泌减少。大岛等人（2003）得出结论，半乳糖凝集素 3 及其结合蛋白不仅参与炎症，而且有助于滑膜成纤维细胞的激活，因此代表了类风湿性关节炎疾病活动的标志物。

鹧鸪等人（2004）报道 Mgat5（ 601774 ） 的表达使小鼠细胞对多种细胞因子敏感。Gal3 在细胞表面的表皮生长因子和转化生长因子-β 受体上交联了 Mgat5 修饰的 N-聚糖，并通过组成性内吞作用延迟了它们的去除。Mgat5 在乳腺癌中的表达限制了细胞因子信号的速率，因此限制了上皮-间质转化、细胞运动和肿瘤转移。Mgat5 还在体内促进细胞因子介导的白细胞信号传导、吞噬作用和外渗。鹧鸪等人（2004） 得出结论，N-聚糖加工的条件调节驱动细胞因子受体的同步修饰，从而平衡它们的表面保留与内吞作用的损失。

亨德森等人（2006）发现半乳糖凝集素 3 在已建立的人类纤维化肝病中上调。在大鼠实验性肝纤维化中，galectin-3 上调与纤维化的诱导和消退有关。galectin-3 基因的破坏在体外和体内阻断了肌成纤维细胞的活化和前胶原 I 的表达，并减轻了肝纤维化。外源重组半乳糖凝集素3 逆转了这种异常。在肝损伤和炎症后，与野生型小鼠相比，galectin-3-null 小鼠的肝纤维化减少。Tgf-β（ 190180 ） 未能激活 galectin-3-null 小鼠肝星状细胞，表明 galectin-3 是 Tgf-β 介导的肌成纤维细胞活化和基质生成所必需的。

MUC1（ 158340 ） 和 galectin-3 在人类癌症中广泛表达。拉马萨米等人（2007）表明，在 asn36 上糖基化后，MUC1 C 末端亚基（MUC1C） 通过抑制 miRNA322（MIRN322; 300682 ） 的表达来诱导半乳凝素 3 的表达，miRNA322是一种使半乳凝素 3 转录物不稳定的微小 RNA。反过来，galectin-3 在糖基化 asn36 位点结合 MUC1C，并在 MUC1 和表皮生长因子受体（EGFR; 131550 ）之间形成一座桥梁，将 MUC1 与 EGF（ 131530 ） 信号整合在一起。

马祖雷克等人（2007）指出，GAL3 可能发挥抗凋亡或促凋亡活性，具体取决于细胞类型和刺激的性质。他们发现，引入磷酸GAL3的成GAL3空人乳腺癌细胞系通过TRAIL促进凋亡性细胞死亡（TNFSF10; 603598），肿瘤坏死因子家族的一员，通过死亡结构域的受体死亡发送信号。在下游，TRAIL 敏感性取决于 PTEN（ 601728 ） 表达的诱导，导致 PI3K（参见 PIK3CA；171834）/AKT（AKT1；164730）生存途径失活。

陈等人（2009）报道了CD4（186940从小鼠缺乏GAL3）阳性T细胞分泌更多IFNG（147570）和IL4（147780的T细胞受体（TCR）的卡合后比野生型细胞）。在活化的小鼠和人类 T 细胞中，GAL3 被募集到免疫突触的细胞质侧，主要是在外周超分子活化簇（SMAC） 中。野生型小鼠 T 细胞形成中央 SMAC 的效率较低，并且与 Gal3 -/- 细胞相比，对抗原呈递细胞的粘附力较弱，这表明 GAL3 参与稳定免疫突触。对人类 T 细胞 cDNA 文库进行酵母 2 杂交分析，然后进行免疫共沉淀和免疫荧光分析，鉴定出 ALIX（PDCD6IP；608074） 作为 GAL3 结合伙伴，并显示 ALIX 易位至活化 T 细胞中的免疫突触。陈等人（2009）得出结论，GAL3 是 T 细胞活化的抑制性调节剂，它通过促进 TCR 下调在细胞内发挥作用，可能通过调节免疫突触处的 ALIX 功能。

Mammen 等人使用实时定量 PCR（2017）发现显著增加GAL3，IL17（参见603149），和卵清蛋白的肺组织（OVA）在TGF-β-1基因表达的致敏TIMP1（305370）-基因敲除小鼠，一种过敏性哮喘模型，与假治疗的野生型小鼠相比。ELISA 显示，与假治疗的野生型和 Timp1 敲除小鼠相比，OVA 致敏的野生型和 Timp1 敲除小鼠血清中 Gal3 蛋白水平显着增加，但 Timp1 敲除小鼠的增加更高。实时定量 PCR 和蛋白质印迹分析表明，与假处理的野生型和 Timp1 敲除小鼠相比，OVA 致敏的野生型和 Timp1 敲除小鼠的肺组织中 Gal3 基因和蛋白质表达增加。A549 人肺上皮细胞中 GAL3 表达的敲低表明 GAL3 通过调节 IL17 水平在促炎反应和保护性抗炎反应之间的平衡中起关键作用。

周等人（2018）发现在博莱霉素诱导的 Hps1（ 203300 ）缺陷“苍白耳”小鼠（Hermansky-Pudlak 综合征-1 模型（HPS1；203300），与野生型小鼠相比。来自苍耳小鼠的成纤维细胞和巨噬细胞比野生型细胞表达和含有更多的 Gal3，并且有一个 Gal3 转移缺陷，增加了 Gal3 的细胞内积累和减少 Gal3 分泌到细胞外空间。相比之下，肺上皮细胞在野生型或苍耳小鼠中没有显示出 Gal3 的诱导或产生。博莱霉素诱导的上皮损伤（细胞凋亡）和纤维增殖修复（胶原积累）反应的比较表明，细胞内 Gal3 通过抑制成纤维细胞凋亡、增加成纤维细胞增殖和分化来驱动纤维增殖修复。另一方面，细胞外 Gal3 是肺上皮细胞凋亡的有效刺激物，不会产生与细胞内 Gal3 类似的作用。细胞内 Gal3 不调节巨噬细胞凋亡，但增加了苍耳小鼠中 M2 样巨噬细胞的分化。进一步分析表明，Gal3 抑制了 Chi3l1 的抗凋亡作用（601525）激活抗凋亡信号通路，并在肺巨噬细胞中 Chi3l1 诱导的 Wnt（参见606359）/β-连环蛋白（CTNNB1；116806）信号传导中发挥关键作用。共免疫沉淀分析表明，Gal3 与 Chi3l1 及其受体成分发生物理相互作用，从而消除 Chi3l1 诱导的抗凋亡信号传导，增强 Wnt/β-连环蛋白信号传导，并促进 Hps1 缺陷小鼠肺部上皮细胞死亡和组织纤维化的发展。

Chen 等人使用小鼠、小鼠和人类细胞（2019）表明，包括血清 galectin-3 在内的 galectin-3 的分泌依赖于 NLRP3（ 606416 ） 炎性体的激活。外泌体途径不介导 NLRP3 炎症小体驱动的半乳凝素 3 分泌。相反，gasdermin D（GSDMD; 617042 ） 使质膜穿孔，以允许非外泌体释放 galectin-3。小鼠基因敲除分析表明，galectin-3 是一种 Nlrp3 炎性体效应物，可使胰岛素信号脱敏。Nlrp3 炎症小体介导的 galectin-3 分泌加剧了小鼠的胰岛素抵抗。

▼ 基因结构

Guittaut 等人（2001）报道 LGALS3 基因包含 6 个外显子。它在外显子 1 上游有一个近端启动子，在内含子 2 的 5 素区域内有一个保守的内部启动子。

▼ 测绘

拉兹等人（1991）通过原位杂交将编码半乳糖苷结合蛋白的基因（它们象征GALBP ）对应到1p13。Raimond 等人获得了相互矛盾的映射结果（1997），他们通过荧光原位杂交将 LGALS3 基因定位到 14q21-q22，并通过同位素杂交与氚标记的探针确认了位置。任何一种方法都没有在 1 号染色体的短臂上观察到第二次杂交峰，该基因已被Raz 等人暂时指定（1991 年）。据推测，14 号染色体的位置是真实的。

▼ 动物模型

中性粒细胞外渗由 ITGB2（ 600065 ） 和选择素（例如 SELE；131210）介导。Sato 等人使用体内链球菌肺炎小鼠模型（2002）通过蛋白质印迹分析显示，在肺炎链球菌感染期间，支气管肺泡灌洗液中 galectin-3 的积累与中性粒细胞迁移到肺泡的动力学相关，但与大肠杆菌感染无关。免疫组织化学分析显示半乳糖凝集素 3 在肺组织中的内皮和上皮细胞层和间质空间上表达。功能分析表明，galectin-3 促进中性粒细胞与内皮细胞的粘附，这是由于中性粒细胞直接交联并依赖于 galectin-3 寡聚化。佐藤等人（2002）表明在肺炎链球菌感染期间，半乳糖凝集素-3 在不依赖 ITGB2 的中性粒细胞外渗中起作用。

Cao 等人使用角膜伤口愈合模型（2002 年）发现，与野生型小鼠相比，Gal3 缺失小鼠的伤口再上皮化明显较慢，并且差异不是由于上皮细胞增殖率降低。使用 cDNA 微阵列的基因表达分析显示，Gal3 缺失小鼠的愈合角膜降低了 Gal7 水平（ 600615 ）。Gal7 的外源应用，但不是 Gal3，加速了 Gal3 缺失小鼠伤口的再上皮化。Gal3 和 Gal7 都加速了野生型小鼠的角膜伤口愈合。曹等人（2002）得出结论，GAL3 和 GAL7 在角膜伤口的再上皮化中发挥作用。

佐野等人（2003）证明与野生型相比，Gal3 -/- 巨噬细胞中 IgG 调理红细胞和凋亡胸腺细胞的吞噬作用降低。在自身免疫性溶血性贫血的小鼠模型中，Gal3-null 小鼠显示出腹腔巨噬细胞对凋亡胸腺细胞的吞噬作用减弱，并减少了 IgG 介导的 Kupffer 细胞对红细胞的吞噬作用。细胞外 Gal3 对吞噬作用没有贡献。佐野等人（2003）得出结论，GAL3 可能通过促进微生物和凋亡细胞的吞噬清除在先天免疫和适应性免疫中发挥重要作用。