细胞内维甲酸结合蛋白，包括细胞维甲醇结合蛋白（CRBPs）和细胞维甲酸结合蛋白（CRABPs），属于细胞内脂质结合蛋白（iLBP）家族，而细胞视黄醛结合蛋白（CRALBP）是一种结构上不同的维甲酸结合蛋白，属于CRAL-TRIO蛋白家族，并作为维甲酸转运、代谢和信号传导的主动调节因子发挥作用。尽管这些蛋白直接与遗传性视网膜营养不良、维甲酸依赖性癌症和神经退行性疾病相关，但与细胞外载体维甲醇结合蛋白4（RBP4）相比，它们作为药理学靶点受到的关注相对较少。高分辨率结构研究，包括蛋白-配体复合物的原子分辨率X射线共晶结构，已确定了每种蛋白的结合口袋结构，并为结构引导的药物发现奠定了基础。本综述通过整合结构、生化和药理学证据，批判性评估了CRBP、CRALBP和CRABP的可成药性。研究人员讨论了已知的小分子调节剂，包括首创的CRBP1抑制剂abn-CBD和下一代非维甲酸类支架，以及针对CRALBP缺陷的基因治疗策略。研究人员进一步解决了保守的iLBP折叠所固有的选择性挑战，并确定了开发用于视网膜变性、肿瘤学和神经退行性疾病的异构体选择性治疗方法的未来方向。
**1. 引言**
视觉的初始阶段始于光诱导的视色素激活，这些视色素特异性表达于视网膜感光细胞，由视蛋白脱辅基蛋白与发色团11-顺式视黄醛（11cRAL）共价连接而成。吸收光子后，11-顺式视黄醛发生光异构化为全反式视黄醛，从而激活视色素并启动光传导级联反应；随后，全反式视黄醛必须被转化回11-顺式视黄醛以再生视蛋白并恢复其光敏性。在脊椎动物中，这种再生通过一系列统称为视觉循环的酶促反应发生，视觉循环是维持持续光感知和感光细胞稳态所必需的眼特异性代谢途径。尽管发色团再生经典上归因于RPE，但视锥细胞表现出比经典RPE依赖性视觉循环单独支持的更快的色素再生动力学。这种快速再生还由主要介导于Müller胶质细胞的视网膜内“视锥”视觉循环促进。在Müller细胞介导的视锥视觉循环中，由漂白视锥细胞产生的全反式视黄醇被Müller胶质细胞摄取，在那里经历二氢神经酰胺去饱和酶-1（DES1）依赖性异构化产生11-顺式视黄醇。新形成的11-顺式视黄醇被CRALBP选择性结合和稳定，并转运回视锥细胞，在那里视锥细胞特异性视黄醇脱氢酶活性（包括RDH10）催化其氧化为11-顺式视黄醛以进行快速视色素再生。Müller细胞介导的视觉循环对视锥色素再生的贡献与视锥细胞的高代谢需求及其对超出经典RPE依赖性途径单独提供的快速发色团补充的需求相关。感光细胞-RPE-Müller细胞网络作为一个整合的代谢三联体发挥作用，其中RPE维持经典的RPE65依赖性视觉循环，Müller胶质细胞通过维甲酸再生途径支持视锥细胞特异性视觉循环，RGR视蛋白在RPE和特化Müller细胞中提供额外的光依赖性光异构酶活性，有助于快速发色团循环和视锥视色素再生。该循环的破坏可导致发育异常和进行性视网膜退行性疾病，关键酶如LRAT、RDH5和RPE65的失活突变损害发色团合成并导致早发性感光细胞变性，这已得到证实。
然而，即使功能性维甲酸循环也能产生潜在有害的中间产物。眼部维甲酸稳态受到严格调控，其因环境因素或遗传易感性导致的失衡可不利地影响视网膜完整性。在视网膜之外，维生素A（视黄醇）及其主要代谢产物视黄醛和全反式维甲酸（atRA）统称为内源性维甲酸。视黄醛作为视觉循环中的必需辅因子，而atRA介导维生素A更广泛的生理作用，如调节精子发生、胚胎发育、上皮分化和神经及免疫系统功能。维生素A在水性介质中的溶解度有限（生理pH下约60 nM），低于其在血清和大多数组织中的浓度。其较差的水溶性和往往有限的可用性驱动了增强其吸收、分布、代谢和功能的机制的发展。
为了克服这些限制，细胞使用特化的脂质结合蛋白来隔离和陪伴维甲酸及其他疏水性配体。这些蛋白保护维甲酸免于细胞环境中的非特异性反应，同时将其引导至特定的代谢酶和核受体。这些过程的核心是细胞内维甲酸结合蛋白，包括细胞视黄醇结合蛋白（CRBPs）、细胞视黄醛结合蛋白（CRALBP）和细胞维甲酸结合蛋白（CRABPs）。CRBPs和CRABPs属于细胞内脂质结合蛋白（iLBP）家族，共享保守的10股反平行β-桶状折叠，包围一个疏水性配体结合腔。相比之下，CRALBP是一种结构上不同的维甲酸结合蛋白，属于CRAL-TRIO超家族，采用特征性的Sec14样折叠。尽管存在这些结构差异，这些蛋白不仅作为被动载体，而且作为主动调节因子，区室化维甲酸、引导其递送至代谢酶并调节受体介导的信号传导。相比之下，细胞外转运由血清视黄醇结合蛋白4（RBP4）介导，维持全身维甲酸分布和稳态。
尽管RBP4已作为治疗靶点被广泛研究，特别是在代谢和眼科疾病中不依赖atRA的维甲酸信号传导背景下，但细胞内维甲酸结合蛋白作为易处理的药物靶点受到的关注相对较少，尽管它们与疾病相关途径密切相关。这种功能和空间上的区别具有重要的药理学意义。在维甲酸结合蛋白中，RBP4迄今吸引了最多的药理学关注；临床和临床前抑制剂包括维甲酸类似物芬维A胺（4-羟基苯基维甲酰胺）和非维甲酸类药物A1120和BPN-14136。在细胞内水平，CRBP1也已被药理学靶向：异常大麻二酚（abn-CBD）被鉴定为首创的具有纳摩尔亲和力的竞争性抑制剂，随后的高通量筛选鉴定了具有改善药物样特性的非维甲酸类支架。图1说明了使用竞争性抑制剂减少通过视觉循环的视黄醇通量的潜在用途。这种方法可能代表开发靶向细胞内维甲酸结合蛋白的治疗药物的有前景策略。然而，相对于其疾病相关性，细胞内维甲酸结合蛋白的系统性药理学靶向仍处于早期阶段。
**图1.** 经典RPE视觉循环和Müller细胞介导的视网膜内视觉循环示意图，突出CRBP1和CRALBP在维甲酸转运中的作用。CRBP1介导全反式视黄醇向LRAT的细胞内转运以形成视黄酯，而CRALBP结合并稳定11-顺式视黄醇和11-顺式视黄醛，促进有效的发色团再生和转运。CRBP1的竞争性抑制减少视黄醇向LRAT的递送，从而降低视黄酯合成并限制下游视觉循环反应的底物可用性。相反，CRALBP功能障碍损害11-顺式维甲酸的稳定和转运，限制发色团再生并延迟视紫红质重建。缩写：atROL，全反式视黄醇；atRAL，全反式视黄醛；atRE，全反式视黄酯；RDH8/12，视黄醇脱氢酶8/12；11cROL，11-顺式视黄醇；11cRAL，11-顺式视黄醛；RDH5，视黄醇脱氢酶5；hν，光子；CRBP1，细胞视黄醇结合蛋白1；CRALBP，细胞视黄醛结合蛋白；LRAT，卵磷脂：视黄醇酰基转移酶；RPE65，视网膜色素上皮特异性65 kDa蛋白；RBP4，视黄醇结合蛋白4；TTR，转甲状腺素蛋白；IRBP，感光细胞间维甲酸结合蛋白；STRA6，维甲酸刺激基因6；RPE，视网膜色素上皮；POS，感光细胞外节。
这些蛋白由于疏水性结合腔、配体选择性构象动力学和结构定义的相互作用网络，是结构引导药物发现的有力候选者。结合口袋结构和配体特异性的细微修饰可用于开发选择性小分子调节剂，这些调节剂可以改变维甲酸转运、阻断有毒中间产物或修饰维甲酸依赖性信号传导途径。X射线晶体学、计算对接和分子药理学的进展现在提供了追求这一目标的结构和化学工具。
现有维甲酸生物学综述主要关注视觉循环酶、遗传性视网膜营养不良和维甲酸介导的转录信号传导。尽管结构研究已表征了维甲酸结合蛋白的配体结合特性，但其治疗潜力仍未得到充分探索。本综述通过批判性评估细胞内维甲酸结合蛋白作为新兴药物靶点来解决这一空白，整合结构、生化和药理学证据，以强调配体特异性和结合口袋结构如何指导选择性小分子调节剂的开发。
**2. 细胞内维甲酸结合蛋白的结构生物学**
**2.1. CRBP家族（CRBP1至4）**
细胞视黄醇结合蛋白（CRBP）家族，包括CRBP1至CRBP4，属于细胞内脂质结合蛋白（iLBP）超家族，介导细胞内维甲酸转运。这些小的胞质蛋白（约16 kDa）共享保守折叠，但在配体结合特性、组织分布和与维甲酸代谢酶的相互作用方面有所不同。
iLBP折叠由两个几乎正交的五股β-折叠片形成的扁平β-桶组成，由两个α-螺旋和连接环组成的短α-螺旋-转角-螺旋“门户”区域封顶。门户控制配体进入，释放区分了CRBP与结构相关的细胞外载体如视黄醇结合蛋白4（RBP4），后者采用八股lipocalin折叠。两个门户α-螺旋和相邻的发夹环赋予细胞内配体转运所需的构象灵活性。
CRBP中的配体结合遵循诱导契合模型。在脱辅基状态下，CRBP1的门户采用开放构象。视黄醇结合后，螺旋II和相邻环的构象重排促进结合位点门户的关闭，将配体封闭在疏水腔内。关键残基（包括Phe57、Tyr60和Ile77）的重新取向稳定结合的视黄醇并调节配体可及性和释放。视黄醇以相对于血清RBP4倒置的方向结合。极性羟基深埋于桶内，与保守极性残基形成氢键，而疏水性β-紫罗兰酮环保持在门户附近。这种几何结构构成了CRBP对视黄醇（ROL）和视黄醛（RAL）高特异性的基础。
CRBP亚型在组织分布、配体亲和力和生理作用方面有所不同。CRBP1是表达最广泛的亚型，在视网膜内，在视网膜色素上皮（RPE）和Müller胶质细胞中含量最丰富。它以低纳摩尔（3 ± 2 nM）亲和力结合全反式视黄醇。除了陪伴不稳定的维甲酸外，CRBP1接受通过细胞表面受体STRA6从血浆递送至胞质的视黄醇，STRA6结合血清视黄醇结合蛋白，促进视黄醇从RBP4摄取并促进其酯化。与这些作用一致，CRBP1缺陷小鼠在肝星状细胞和RPE中显示视黄酯水平显著降低。眼部视黄酯含量较低与光暴露后视觉发色团再生速率约2倍降低相关，归因于维生素A从感光细胞到RPE（酯化发生处）的移动较慢。此外，脱辅基CRBP1通过隔离游离视黄醇限制非特异性氧化。
CRBP2富集于肠上皮细胞，支持膳食维生素A吸收和酯化。高脂饮食大鼠空肠Rbp2表达诱导，以及CRBP2缺陷小鼠中升高的粘膜单酰甘油（MAG）水平和全身代谢紊乱，表明该蛋白参与脂质代谢和中性脂质信号传导。CRBP1和CRBP2共享约56%的序列同一性。两者均结合全反式视黄醇、全反式视黄醛和13-顺式视黄醇，但均不结合9-顺式视黄醇。CRBP2是对全反式视黄醛最具选择性的亚型，与其在β-胡萝卜素来源的视黄醛肠道加工中的作用一致。它保持高亲和力视黄醇结合（10–50 nM）但显示更广泛的特异性，包括结合单酰甘油如2-花生四烯酸甘油。Thr51和Val62是CRBP2中相对于维甲酸特异性CRBP1拓宽对MAG配体选择性的关键残基。结合口袋内的这些修饰容纳更大的脂质物种，表明CRBP2在维甲酸和一般脂质代谢中的作用。
CRBP3表达水平较低，分布更受限，主要在心脏、骨骼肌、脂肪组织和哺乳期乳腺。它以中等亲和力（Kd ≈ 60 nM）结合视黄醇，似乎在代谢需求增加的情况下发挥作用。基因敲除模型的证据表明CRBP3在哺乳期间对视黄醇供应有贡献，因为其缺失导致乳汁中视黄酯含量显著降低。数据还表明CRBP3在脂质代谢中的作用，因为其缺陷改变代谢应激下的全身脂质处理。
遗传研究表明CRBP1和CRBP3在外周维甲酸稳态中存在部分功能重叠。在Rbp3-/-小鼠中，CRBP1蛋白水平在脂肪组织和乳腺中显著升高。此外，在Rbp1-/-小鼠中，CRBP3蛋白水平在内源性CRBP3表达的组织中升高，但在缺乏CRBP3表达的组织中未升高。这些蛋白表达的补偿性变化表明CRBP1和CRBP3可能对彼此的缺失作出反应；然而，直接功能补偿尚未完全确立。在基因敲除模型中观察到的不同维甲酸相关表型进一步表明CRBP1和CRBP3具有非重叠的生理作用。CRBP4是特征最少的亚型，在多种组织中低表达，包括肾、肝和脂肪组织。它表现出较弱的视黄醇结合亲和力（Kd ≈ 200 nM）且缺乏明确定义的生理功能。小鼠CRBP4是唯一以与全反式视黄醇相当的Kd值结合13-顺式视黄醇和9-顺式视黄醇的CRBP。
总的来说，CRBP家族例证了保守的结构支架如何通过配体结合特性和组织特异性表达的细微变化支持多种生物学功能。CRBP1和CRBP2对视黄醇表现出最高亲和力，作为细胞内维甲酸转运的主要调节因子，而CRBP3和CRBP4似乎发挥更特化或上下文依赖的作用。高分辨率结构显示CRBP1在深埋疏水腔内结合全反式视黄醇，其中Lys40和Gln108稳定其羟基，门户残基的构象变化控制配体进入，而CRBP3和CRBP4带有降低配体亲和力的组氨酸残基。
遗传证据支持CRBP1作为药理学上有前景的靶点。Rbp1-/-小鼠显示RPE中视黄酯储存减少和视觉循环动力学轻微延迟，但严重的视网膜疾病极少。这表明CRBP1的部分抑制可能改变维甲酸通量，同时在生理上可耐受。因此，CRBP1已成为鉴定竞争性抑制剂工作的焦点，并且它仍然是唯一作为视网膜疾病药物靶点被积极追求的细胞内维甲酸结合蛋白。然而，尽管有详细的结构表征，在理解CRBPs的动态行为、与非维甲酸配体的相互作用及其在代谢调节中的更广泛作用方面仍存在重大空白。
**2.2. CRALBP**
细胞视黄醛结合蛋白（CRALBP），由RLBP1基因编码，是一种约36 kDa的可溶性胞质蛋白，属于CRAL-TRIO结构域家族，该家族包括脂质转移蛋白如Sec14和α-生育酚转移蛋白（α-TTP）。CRALBP最初从牛视网膜中以内源性11-顺式视黄醛和11-顺式视黄醇复合物形式分离，突出其作为视觉循环维甲酸高亲和力载体的作用。
CRALBP采用特征性的Sec14样折叠，具有深的疏水性配体结合腔，由动态α-螺旋盖封顶，调节配体可及性。与CRBP1相对紧凑的β-桶腔相比，CRALBP口袋更大且构象灵活，允许在水性胞质环境中隔离和稳定体积大的11-顺式维甲酸，同时保持受控的配体交换。
重组人CRALBP的光亲和标记鉴定了配体结合腔内的八个残基（Tyr179、Phe197、Cys198、Met208、Lys221、Met222、Val223和Met225），将已知相互作用残基数量扩展到十二个，氢/氘交换分析证实了该口袋的主要疏水特性。该腔富集Trp165、Tyr179、Phe197、Met222和Met225等残基，通过近距离疏水相互作用（4至5 ?）稳定维甲酸发色团。包括Cys198、Gln210、Lys221和Val223在内的其他残基提供次级极性和结构接触，进一步稳定配体结合。建模将Met208置于柔性环上，而远端残基如Arg233和Trp244，特别是在保守螺旋区域内，控制腔的打开和关闭，从而控制配体可及性和交换动力学。晶体学分析表明该盖运动调节配体交换动力学，盖区域可能作为药理学干预的变构位点。
CRALBP在RPE和Müller胶质细胞中高表达，在发色团再生过程中促进视觉循环酶之间11-顺式维甲酸的定向转移。通过稳定11-顺式维甲酸并防止其自发异构化或降解，确保视杆和视锥介导的光传导所需的连续发色团供应。尽管CRALBP不直接参与核受体介导的维甲酸信号传导，但它对维持视网膜维甲酸稳态至关重要。疾病相关的R234W突变诱导级联构象变化，增加口袋堆积密度，导致更紧密的配体结合、更慢的配体释放以及构成Bothnia营养不良基础的视网膜代谢受损。这些发现表明CRALBP口袋内相对细微的结构扰动可以显著改变维甲酸转运动力学，支持CRALBP功能药理学调节的可行性。
在临床前研究中，向Rlbp1-/-小鼠视网膜下递送AAV8-hRLBP1载体改善了视锥和视杆暗适应的速率。CRALBP缺陷不废除视觉循环功能但改变其动力学。在Rlbp1-/-小鼠中，11-顺式视黄醛水平显著低于野生型（WT）小鼠，视觉色素漂白后视觉敏感性恢复明显减慢。结构和突变研究表明Gln210和Lys221可能通过非共价接触介导CRALBP的维甲酸结合，稳定配体在结合腔内。
**2.3. CRABP1和CRABP2**
CRABPs是小的（16 kDa）可溶性蛋白，属于细胞内脂质结合蛋白（iLBPs）家族，由两个正交五股β-折叠片形成的β-桶包围一个大而深的结合腔。两个短α-螺旋形成盖样门户，调节配体进入和退出。配体进入被认为通过由βC-D环、βE-F环和螺旋II N-末端区域形成的动态门户发生。类似的门户介导交换机制已在iLBP家族中通过X射线晶体学、突变分析和多维NMR表征，强调构象灵活性在调节配体可及性中的作用。NMR和质谱显示脱辅基CRABP1的门户区域具有比蛋白其余部分显著更高的主链灵活性，而维甲酸结合稳定该区域。
CRABP1和CRABP2均以低纳摩尔亲和力结合全反式维甲酸（atRA），作为维甲酸的高亲和力细胞内载体。在腔的最深部分，保守极性网络通过氢键和静电相互作用锚定atRA的羧酸根部分。该网络包括CRABP1中的Arg112、Arg132和Tyr134以及CRABP2中的Arg112、Arg133和Tyr135。这些残基是配体特异性和高亲和力结合的关键决定因素。
尽管CRABP1和CRABP2共享高度保守的配体结合腔，这使得亚型选择性药物设计具有挑战性，但螺旋盖和门户动力学的细微差异可能为选择性变构调节提供机会。特别是，CRABP2的门户采用促进其核定位信号暴露和与维甲酸受体相互作用的构象，这些特征在CRABP1中基本不存在。两种亚型在维甲酸转运和信号传导方面也存在功能差异。CRABP2介导维甲酸向RAR/RXR复合物的核递送，从而塑造转录程序，而CRABP1将维甲酸导向分解代谢途径，并通过信号体介导的CaMKII和RAF-MEK-ERK通路调节参与非基因组信号传导。
通过这些非基因组机制，CRABP1作为胞质调节因子，通过调节激酶信号通路（包括CaMKII和RAF-MEK-ERK）赋予神经保护。在可兴奋细胞中，它通过限制钙调蛋白依赖性激活负调节CaMKII，防止异常的Ca2+驱动的激酶过度激活并维持信号稳态。并行地，它以细胞类型依赖方式调节RAF-MEK-ERK信号传导，促进促生存ERK激活同时抑制功能失调的Ras介导的过度激活。与这些作用一致，CRABP1缺陷模型表现出运动神经元变性和心肌病。小分子配体如C32和C4选择性调节CRABP1依赖性CaMKII信号传导并保护免受兴奋性毒性神经元损伤。总之，这些发现确立CRABP1作为信号稳态调节因子，并强调其作为不依赖核维甲酸信号传导的激酶驱动疾病治疗靶点的潜力。表1提供了CRBP、CRALBP和CRABP家族不同配体特异性、组织分布和生物学功能的比较总结。
**表1.** CRBP、CRABP和CRALBP的比较分析。
**3. 疾病相关性**
**3.1. 遗传性视网膜营养不良**
RLBP1基因的双等位基因突变破坏经典视觉循环，并导致临床异质性的常染色体隐性遗传性视网膜营养不良谱系，包括Bothnia营养不良、视网膜色素变性、白点状视网膜炎、白点状眼底和纽芬兰视杆-视锥营养不良。编码的蛋白CRALBP是RPE和Müller胶质细胞中11-顺式视黄醇和11-顺式视黄醛的高亲和力载体，在视觉发色团再生过程中促进维甲酸转运，并限制反应性维甲酸的自发异构化和醛毒性。CRALBP缺失显著损害发色团再生，导致暗适应延迟、早发性夜盲症和维甲酸来源的视网膜下沉积物积累。
转录研究表明视网膜特异性调节元件如PCE-1区域严格控制CRALBP表达，强调其对视网膜稳态的重要性。对具有复合杂合变异的受影响个体的全外显子组测序鉴定了RLBP1中的c.25C>T（p.Arg9Cys）和c.286_297del（p.Phe96_Phe99del）。分离分析证实父亲对c.25C>T（p.Arg9Cys）杂合，而母亲携带c.286_297del（p.Phe96_Phe99del）变异。定量自发荧光（qAF）是RPE脂褐素积累和视觉循环相关代谢应激的非侵入性成像生物标志物，母亲低于父亲。然而，qAF主要反映RPE双维甲酸含量和视觉循环代谢的改变，而非直接评估感光细胞功能或视觉表现。因此，qAF差异应谨慎解释，因为qAF测量可能受多种因素影响，包括年龄、晶状体透射率、眼轴长度和种族。需要使用互补方法（如视网膜电图、视力测试、暗适应或微视野计）对视网膜功能进行全面评估，以确定特定遗传变异的功能后果。
由于Arg9位于CRALBP的无序N-末端区域，该区域在晶体结构中未解析，因此无法确定直接结构机制。尽管如此，将带正电荷的精氨酸替换为半胱氨酸可能改变局部静电相互作用、蛋白折叠和pH依赖性活性。
相比之下，Phe96-Phe99缺失从CRALBP的α-螺旋结构域中移除一个带正电荷残基（Arg98）和三个疏水残基（Phe96、Leu97和Phe99）。尽管该区域距离视黄醛结合口袋约25 ?，结构分析表明该缺失可能诱导长程构象重排，损害结合位点的完整性。提议缺失残基96至99通过废除其与Glu51的接触（天然晶体结构中观察到的2.7 ?相互作用）重新定位Arg234，从而扰动视黄醛结合口袋。Phe99介导的Pro232附近接触的丧失也可能改变Arg234的构象，Arg234是CRALBP正常功能所必需的关键残基。疾病相关的Arg234Trp突变使配体结合口袋不稳定，损害11-顺式视黄醛处理，并将功能活性降低约5倍，直接将CRALBP构象稳定性与视觉循环功能障碍联系起来。
**3.2. CRABP亚型的肿瘤学和代谢作用**
细胞维甲酸结合蛋白（CRABP1和CRABP2）已成为维甲酸（RA）信号传导的关键调节因子，在癌症生物学和代谢调节中具有独特且往往相反的功能。CRABP2主要将RA递送至核维甲酸受体（RARs），从而调节转录程序，而CRABP1通过胞质蛋白-蛋白相互作用和信号体形成支持非基因组信号传导。除了维甲酸转运作用外，CRABP2通过直接将RA递送至核维甲酸受体（RARs）作为维甲酸信号传导的关键介质。这种配体通道增强RAR依赖性转录，涉及细胞周期调节和凋亡的基因，包括细胞周期调节因子BTG2和促凋亡靶标，从而有助于抑制乳腺癌细胞增殖。CRABP2的这种生长抑制功能被FABP5抵消，FABP5优先将RA导向PPARβ/δ信号传导并促进细胞存活。因此，CRABP2/RAR和FABP5/PPARβ/δ途径的相对丰度和活性可以决定RA是引发抗增殖还是促生存反应。因此，异位CRABP2表达抑制体内乳腺癌生长，而CRABP2表达降低（包括启动子高甲基化介导的沉默）与维甲酸反应性受损相关。值得注意的是，CRABP2功能是上下文依赖的，在不同癌症中报道了肿瘤抑制和促肿瘤发生作用，包括在非小细胞肺癌和卵巢癌中的促转移作用，强调组织特异性信号网络的重要性。
突变研究将Lys102鉴定为CRABP2中唯一的RA依赖性SUMO化位点，其替换废除核转位，损害CRABP2介导的RAR激活。CRABP2通过激活PI3K/AKT和MAPK等途径以及诱导细胞外基质成分如LAMB3来增加肿瘤细胞迁移和侵袭。体内研究进一步表明CRABP2通过ROS-Src信号轴促进肿瘤生长和转移，将氧化应激与转移进展联系起来。除肿瘤细胞本身外，CRABP2通过调节癌症相关成纤维细胞活性和免疫检查点途径塑造肿瘤微环境，更高表达与不良预后和免疫治疗反应降低相关。
CRABP2还隔离多西他赛（一种紫杉烷类抗癌药物），其亲和力超过其预期靶标，为化疗耐药提供潜在机制。它在化疗应激下抑制凋亡并促进癌细胞存活。在MDA-MB-231和BT549细胞中，CRABP2敲低减少增殖并增强多西他赛诱导的凋亡。该证据将耐药性重新定义为不仅是一种信号现象，也是一种缓冲效应，其中细胞内蛋白通过竞争性结合影响药物效力。
CRABP1通过非基因组信号传导调节细胞行为。CRABP1-RA激活ERK1/2并抑制G1-S细胞周期转变，它还影响外泌体分泌和肿瘤微环境内的细胞间通讯。脱辅基和全辅基CRABP之间的平衡作为细胞内维甲酸状态的传感器，调节RA通量和通过细胞色素P450酶如CYP26A1的分解代谢，CYP26A1将RA转化为无活性的极性代谢物。
相比之下，CRBP1通过将膳食视黄醇导向视黄酯形成来调节维甲酸代谢，维持细胞稳态并最小化氧化损伤。缺乏CRBP1的肿瘤性上皮细胞系从视黄醇生成atRA的速率仅为非肿瘤性细胞的约一半，Rbp1-null小鼠乳腺组织中的atRA比WT动物少约40%。
**3.3. CRBP1在视网膜变性和肝脏维甲酸储存中的作用**
在视网膜内，CRBP1在视网膜色素上皮（RPE）中高表达，调节全反式视黄醇（视觉发色团再生所需底物）的细胞内转运。近期研究表明CRBP1是眼组织中视黄醇的主要细胞内转运蛋白，将其置于视觉循环和光传导的上游。更近期的工作表明CRBP1不仅递送视黄醇。它还调节维甲酸进入竞争性代谢途径的速率和选择性。结构研究表明CRBP1经历配体诱导的构象变化，在受保护结合口袋内稳定视黄醇，防止非特异性氧化并选择性将视黄醇递送至酶促伴侣。这种受控释放机制决定视黄醇是导向发色团再生、储存还是降解。CRBP1的抑制或失活减少双维甲酸积累并保护免受光诱导的视网膜变性，表明过量或不受控制的维甲酸通量导致视网膜毒性。
膳食摄入后，维甲酸以乳糜微粒残余物形式到达肝脏，被肝细胞摄取，肝细胞是餐后维生素A的主要进入点。在肝细胞内，视黄酯被水解为视黄醇，然后以结合RBP4的形式释放到循环中或转运至肝星状细胞（HSCs），HSCs是维生素A的主要储存位点。尽管HSCs仅占肝细胞的一小部分，但它们在特化脂滴中储存约70-90%的肝脏维甲酸作为视黄酯，在全身维生素A稳态中发挥不成比例的作用。视黄醇从肝细胞转移到星状细胞的确切机制仍不清楚。RBP4缺陷小鼠的实验表明肝脏视黄酯储存基本不受影响，表明这种细胞间转运不依赖RBP4。
CRBP1缺陷使HSCs中的视黄酯（RE）积累减少约50%。这种减少反映了合成减少和约6倍更快的周转，而RE代谢酶水平没有相应变化，最可能归因于视黄醇向卵磷脂：视黄醇酰基转移酶（LRAT）的递送受损。因此，CRBP1对于星状细胞中有效的视黄醇处理和RE积累是不可或缺的。
LRAT完全负责HSCs中的维生素A酯化和脂滴形成。在纯合Lrat基因敲除（Lrat-/-）小鼠中，肝提取物中检测不到RE，排除了DGAT1或其他酰基-CoA依赖性转移酶对肝脏视黄醇酯化的贡献。HSCs中储存的RE量与膳食维生素A和类胡萝卜素供应密切相关，强调这些细胞在维甲酸稳态中的调节作用。
**4. 可成药性评估**
**4.1. 结合口袋分析和iLBP家族内的选择性景观**
CRBPs和CRABPs属于细胞内脂质结合蛋白（iLBP）家族，共享保守的10股反平行β-桶状折叠，包围内部疏水性配体结合腔。相比之下，CRALBP属于结构上不同的CRAL-TRIO超家族，采用Sec14样折叠，具有更大、构象灵活的配体结合口袋。尽管存在这些结构差异，这些维甲酸结合蛋白的药理学可处理性受其配体结合口袋的大小、形状、极性和可及性以及调节配体结合和释放的门控残基的存在强烈影响。
人CRBP1采用保守的iLBP折叠，单结构域结构，其中10个反平行β-链组装成扁平β-桶，包围维甲酸结合腔。对该腔的进入是不对称的。一端由β-折叠残基和N-末端封闭，而另一端形成由两个短α-螺旋和βC-βD及βE-βF发夹转弯组成的动态门户，共同控制配体进入和释放。该腔深埋且两亲性，结合由Phe57、Leu74、Tyr60和Ile77等残基形成的疏水区域（紧密包裹维甲酸）和包括Gln108和Lys40的亲水区域（通过氢键稳定配体）。总之，这些特征使CRBP1能够在细胞内选择性结合、转运和释放维甲酸。
结构化水网络的存在进一步增强配体结合灵活性，并可能支持多样化化学支架的开发。配体诱导的构象重排以及内部氢键网络有助于稳定结合状态，表明结构定义且能量有利的结合环境。非维甲酸抑制剂的高分辨率共晶结构显示它们占据与视黄醇相同的腔，同时形成替代氢键，包括由有序水分子介导的接触。
发现纳摩尔亲和力配体如异常大麻二酚（abn-CBD）表明该口袋可以支持超出其天然底物的高亲和力结合，这是有前景治疗靶点的重要要求。它在基于荧光的High-Throughput Screen（HTS）中被鉴定为CRBP1的竞争性抑制剂。尽管abn-CBD与全反式视黄醇结构相似性很小，但两种配体以相似亲和力结合CRBP1。其支架包括一个环状单萜单元连接到一个带有戊基侧链的二羟基苯（间苯二酚）环。
晶体学揭示了abn-CBD有利结合CRBP1的关键配体-蛋白相互作用。环己烯环通过Phe16、Tyr19、Leu20、Phe57、Arg58、Tyr60、Ile77和Met119固定在疏水口袋内。Ala33与邻位羟基（相对于环己烯环）形成氢键，而对位羟基与Gln128和水分子形成氢键。戊基部分与全反式视黄醇多烯链共享相同位点，似乎对结合亲和力作用最小。将戊基链替换为甲基部分，如异常大麻二酚间苯二酚（abn-CBDO）所述，将抑制效力降低4倍。iLBP家族内的选择性是核心药理学挑战。CRBP亚型的比较分析表明微小残基差异可关键决定配体选择性。在CRBP2中，单个替换（Pro38→Gln）引入空间位阻阻断abn-CBD结合，而CRBP3中较小的替换Phe16/Met和Ile77/Leu以及CRBP4中Leu20/Met、Phe57/Leu和Ile77/Leu保留口袋结构并允许类似于CRBP1的结合。这些数据表明小的结构差异可以在不改变整体折叠的情况下调节配体可及性，支持CRBP家族内亚型选择性药物设计的可行性。紧密隔离和明确口袋结构的结合使CRBP1成为小分子靶向的合适候选者，尽管其有限、大部分非极性腔可能限制配体多样性和设计。
在CRALBP中，CRAL-TRIO配体结合域大约跨越Arg120至Lys294残基。CRALBP具有双结构域结构，包括N-末端全螺旋结构域和形成配体结合腔的C-末端结构域。N-末端区域（残基66至119）由四个反平行α-螺旋组成，其中三个形成三脚架样基序，而最后一个螺旋连接并稳定两个结构域。C-末端结构域包含围绕中心β-折叠构建的结构化结合口袋，由α-螺旋包围，并由调节配体进入的螺旋环封顶。这种排列和部分封闭的腔表明CRALBP中的配体结合是结构协调和门控的，提供了靶向配体进入和释放而非仅竞争性结合的机会。
分子动力学模拟显示酸性磷脂诱导CRALBP中的变构构象变化，促进11-顺式视黄醛释放，鉴定构象动力学和膜相互作用区域作为潜在治疗靶点。这些发现表明CRALBP膜相互作用表面的变构调节可能提供直接正构靶向紧密密封的维甲酸结合腔的替代方案。因此，在视网膜退行性疾病中，暴露的阳离子磷脂结合表面可能代表先前未开发的药物靶点，用于调节维甲酸释放和视觉循环活性。
为了改善发色团稳定性和受控维甲酸递送，Van de Werken等人工程化了二硫键锁定CRALBP突变体（A212C/T250C），其中Ala212和Thr250替换为半胱氨酸以在移动配体门控上形成可逆二硫键。
