《Cell Biochemistry and Function》：Recent Advances in Research on SHP Family Phosphatases: Signal Regulation Mechanisms and Disease Associations
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蛋白酪氨酸磷酸酶家族包含大量成员，其中含Src同源2（SH2）结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶（统称为SHP家族）。SHP家族成员通过催化底物蛋白的去磷酸化调控多条信号通路，从而参与免疫调节和细胞增殖等基本生物学过程，其正常功能对维持机体稳态至关重要。大量证据表明，S
蛋白酪氨酸磷酸酶家族包含大量成员，其中含Src同源2（SH2）结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶（统称为SHP家族）。SHP家族成员通过催化底物蛋白的去磷酸化调控多条信号通路，从而参与免疫调节和细胞增殖等基本生物学过程，其正常功能对维持机体稳态至关重要。大量证据表明，SHP家族成员的失调与多种疾病密切相关。因此，本综述总结了SHP-1和SHP-2的功能特征，重点阐述了它们在结构调控、底物识别、信号通路调控和疾病相关机制方面的研究进展，进一步讨论了SHP家族调控中的关键争议和未解决的科学问题，以及靶向治疗策略的最新进展，从而有助于深入理解SHP家族生物学，并为精准疗法的开发提供依据。
2 SHP家族概述
2.1 结构与调控机制
蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）通常由一个高度保守的催化结构域和多个调控结构域组成。SHP家族是经典非受体型PTP的一个重要亚类，其两个主要成员分别为由PTPN6基因编码的SHP-1和由PTPN11基因编码的SHP-2，分子量约为65–68 kDa。SHP-1和SHP-2结构高度相似，均包含两个串联的SH2结构域（N-SH2和C-SH2）、一个催化性PTP结构域和一个C末端调控尾区。在无配体刺激时，N-SH2结构域与催化结构域相互作用，维持自抑制构象，阻止底物进入活性位点。当结合含磷酸化酪氨酸（pTyr）的配体后，N-SH2结构域从催化结构域解离，引发构象重排，暴露活性位点，从而激活酶。两者的催化结构域均依赖保守的HC(X)5R基序识别并去磷酸化磷酸化酪氨酸残基。此外，C末端尾区的酪氨酸残基可在受刺激后被磷酸化，从而调节磷酸酶活性。在SHP-1中，Tyr536和Tyr564的磷酸化参与酶活性的调控；在SHP-2中，Tyr542和Tyr580的磷酸化不仅影响催化活性，还为GRB2等衔接蛋白提供结合位点，促进RAS/MAPK通路激活。
2.2 底物选择性与生物学功能差异
在底物招募方面，SHP-1主要通过其SH2结构域识别含有磷酸化免疫受体酪氨酸抑制基序（ITIM）的免疫受体，并被招募至抑制性受体信号复合物。SHP-2则表现出更多样的招募机制，可直接结合生长因子或细胞因子受体上的磷酸化位点。SH2结构域介导的招募增加了SHP蛋白与潜在底物相互作用的机会，但并非完全决定最终的去磷酸化位点。酶学研究表明，SHP-1和SHP-2的催化结构域对磷酸化酪氨酸相邻的氨基酸序列具有偏好性，这表明PTP结构域不仅负责催化，还参与对已接近SHP-1的潜在底物的进一步筛选。尽管SHP-1和SHP-2拥有相似的催化结构域，但它们对某些底物序列的偏好并不完全相同。因此，SH2结构域主要决定了潜在底物的空间范围，而PTP结构域则进一步影响特定位点的去磷酸化效率。在表达方面，SHP-1主要在造血细胞和某些上皮组织中表达，而SHP-2广泛表达于大多数组织和细胞类型。在功能调控上，SHP-1常作为负调控因子，抑制免疫反应和细胞增殖；SHP-2则倾向于促进发育和增殖。在相关疾病方面，SHP-1表达下调和功能受损与异常免疫调节有关；在某些白血病如慢性髓系白血病（CML）中，其启动子区域的高甲基化常导致基因沉默。对于SHP-2，胚系功能获得性突变是努南综合征（NS）的主要致病机制，而催化活性显著降低或功能受损的突变则与LEOPARD综合征（NSML）相关。
3 SHP-2
3.1 SHP-2涉及的信号调控
SHP-2参与多条信号通路，包括RAS/MAPK、PI3K/AKT、JAK/STAT和免疫检查点。在受体酪氨酸激酶（RTK）信号中，SHP-2通常促进RAS/MAPK通路激活，可通过Gab1等信号复合物促进RAS及下游RAF-MEK-ERK级联反应。SHP-2还可调控PI3K/AKT通路，例如在表皮生长因子受体（EGFR）信号中，SHP-2可去磷酸化Gab1上的p85结合位点，从而限制PI3K信号的强度和持续时间。也有观点认为SHP-2去磷酸化RAS/MAPK抑制因子如Sprouty，从而促进ERK激活。在JAK/STAT信号通路中，SHP-2利用其SH2结构域识别磷酸化的受体复合物或下游分子，去磷酸化STATs或受体相关分子后抑制某些细胞因子诱导的STAT活化；同时SHP-2也可作为支架分子参与受体复合物组装，解除负调控，呈现双向调控作用。在T细胞中，磷酸化的程序性死亡受体1（PD-1）招募并激活SHP-2，随后SHP-2可去磷酸化T细胞受体（TCR）和共刺激信号相关蛋白，从而抑制T细胞活化。
3.2 与疾病的关联
3.2.1 努南综合征（NS）
PTPN11是NS最常见的致病基因之一。大多数NS相关的PTPN11错义突变位于N-SH2和PTP结构域之间的自抑制界面，这些突变可削弱两个结构域间的相互作用，促使SHP-2更易采取活性构象并增强RAS/MAPK信号。
3.2.2 LEOPARD综合征
PTPN11也是NSML的主要致病基因，p.Tyr279Cys和p.Thr468Met是代表性致病变异。与多数NS相关突变不同，部分NSML相关突变降低了SHP-2磷酸酶活性，提示NS和NSML不能用单一的SHP-2过度活化模型来解释。
3.3 SHP-2靶向治疗进展
由于PTP催化结构域高度保守，传统活性位点竞争性抑制剂常存在亚型选择性有限、细胞通透性差和药代性质不佳等问题，因此SHP-2药物开发转向了针对非保守别构位点的高度选择性别构抑制剂。SHP099可稳定自抑制构象并选择性抑制SHP-2活性，在多种RTK依赖性肿瘤模型中显示出抗肿瘤活性。此后TNO155、RMC-4630、BBP-398、ERAS-601和JAB-3068等进入临床开发阶段。早期临床研究表明，部分SHP-2别构抑制剂单药安全性可控，但单药抗肿瘤活性有限，临床获益主要表现为疾病稳定，客观缓解率普遍较低。耐药方面，潜在的机制包括继发性PTPN11突变和适应性RTK再激活。在免疫治疗方面，SHP-2参与PD-1介导的T细胞抑制信号，在部分临床前模型中，SHP-2抑制可增强抗肿瘤T细胞功能并增加肿瘤对PD-1阻断的敏感性。
4 SHP-1
4.1 SHP-1涉及的信号通路
4.1.1 TCR信号通路的调控
SHP-1主要在造血细胞中表达，是TCR信号的关键负调控因子，通过调节Lck和ZAP-70等近端信号分子的磷酸化来限制T细胞活化并调控TCR活化阈值。在CD8+ T细胞中，降低SHP-1活性可增强细胞毒性和脱颗粒能力。值得注意的是，PTPN22也可通过调控Lck和ZAP-70来限制T细胞活化，但与SHP-1通过SH2结构域被招募的方式不同。
4.1.2 BCR信号通路的调控
B细胞上的抑制性共受体如CD22、CD72和PIR-B含有ITIM，受体磷酸化后SHP-1通过其SH2结构域识别磷酸化ITIM并被招募至B细胞受体（BCR）信号复合物附近，进而调控多个近端信号分子的磷酸化状态，包括去磷酸化Syk并抑制其激酶活性，从而限制BCR信号放大。小鼠遗传学研究进一步支持Lyn-CD22-SHP-1轴在BCR信号阈值和B细胞耐受中的调控作用。
4.1.3 自然杀伤（NK）细胞的信号调控
SHP-1在NK细胞中充当关键的“分子刹车”，通过去磷酸化负调控NK细胞活化。NK细胞上的抑制性受体如KIR和CD94/NKG2A胞内段含有ITIM，与靶细胞上的主要组织相容性复合体（MHC）I类配体结合后，ITIM可被Src家族激酶磷酸化，随后通过SH2结构域招募SHP-1，SHP-1去磷酸化下游活化分子，抑制活化信号级联并调控NK细胞毒性。
4.1.4 PI3K/AKT信号通路
在某些细胞类型中，SHP-1可通过调控PI3K调节亚基、衔接蛋白或上游受体来影响PI3K/AKT通路。在Jurkat T细胞中，SHP-1与p85结合并促进其去磷酸化，从而降低AKT Ser473磷酸化。
4.1.5 JAK/STAT信号通路
在JAK/STAT信号的负调控中，SHP-1可被招募至促红细胞生成素受体（EPOR）Tyr429处，促进JAK2信号的终止。SHP-1还可去磷酸化STAT3的Tyr705，从而抑制STAT3依赖的转录程序。
4.2 SHP-1相关疾病
4.2.1 白血病
在急性白血病（AL）中，初诊和复发患者SHP-1 mRNA表达水平较低，完全缓解患者表达水平较高。SHP-1启动子高甲基化可能是其表达降低的重要机制。在CML中，晚期患者SHP-1表达低于慢性期患者，并观察到异常启动子甲基化。FLT3/ITD突变也可影响SHP-1功能，在FLT3/ITD细胞模型中SHP-1表达和磷酸酶活性均显著降低。
4.2.2 系统性红斑狼疮（SLE）
SHP-1通过负调控BCR、TCR及多种抑制性受体信号，参与维持免疫稳态和外周耐受。SHP-1缺陷可导致多种免疫细胞异常活化，促进炎性细胞因子和自身抗体产生。motheaten和viable motheaten小鼠均表现出SHP-1功能缺陷，可出现自身抗体、免疫复合物沉积和肾小球肾炎。
4.3 SHP-1靶向治疗进展
与SHP-2相比，针对SHP-1的药物开发仍处于早期阶段。在肿瘤细胞中，SHP-1通常被认为具有潜在的抑癌作用，恢复其表达或增强其功能被视为一种潜在的治疗策略。索拉非尼衍生物如SC-43和SC-1可增强SHP-1磷酸酶活性并通过抑制STAT3信号发挥抗肿瘤作用。另一方面，在肿瘤免疫微环境中的NK细胞和T细胞中，SHP-1可作为免疫受体信号的关键负调控因子，因此SHP-1抑制可能增强抗肿瘤免疫应答。
4.4 SHP-1/SHP-2调控中的争议与未解决问题
SHP-1和SHP-2的底物选择性机制尚未得到系统阐明，目前缺乏能够系统评估SH2结构域介导的底物招募和PTP催化结构域介导的催化选择性各自贡献的研究。其次，尽管SHP-1和SHP-2通常分别被视为免疫信号负调控因子和生长因子信号正调控因子，但其功能并非简单地对应“负调控”或“正调控”。此外，SHP蛋白活性的动态调控仍存争议，SHP-2介导的C末端磷酸化酪氨酸自去磷酸化的生理相关性尚不清楚。最后，SHP-2参与PD-1免疫检查点信号调控，但其在不同免疫细胞类型和各种免疫治疗场景中的实际贡献仍存在争议。
