缺氧誘導因子
缺氧誘導因子-1,α亞基 (hypoxia-inducible factor 1, alpha subunit) | |
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識別 | |
符號 | HIF1A |
Entrez | 3091 |
HUGO | 4910 |
OMIM | 603348 |
RefSeq | NM_001530 |
UniProt | Q16665 |
其他資料 | |
基因座 | 14 q21-q24 |
芳香烴受體核轉 (aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator) | |
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識別 | |
符號 | ARNT |
替換符號 | HIF1B, bHLHe2 |
Entrez | 405 |
HUGO | 700 |
OMIM | 126110 |
RefSeq | NM_001668 |
UniProt | P27540 |
其他資料 | |
基因座 | 1 q21 |
内皮PAS域蛋白-1 (endothelial PAS domain protein 1) | |
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識別 | |
符號 | EPAS1 |
替換符號 | HIF2A, MOP2, PASD2, HLF |
Entrez | 2034 |
HUGO | 3374 |
OMIM | 603349 |
RefSeq | NM_001430 |
UniProt | Q99814 |
其他資料 | |
基因座 | 2 p21-p16 |
芳香烴受體核轉-2 (aryl-hydrocarbon receptor nuclear translocator 2) | |
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識別 | |
符號 | ARNT2 |
替換符號 | HIF2B, KIAA0307, bHLHe1 |
Entrez | 9915 |
HUGO | 16876 |
OMIM | 606036 |
RefSeq | NM_014862 |
UniProt | Q9HBZ2 |
其他資料 | |
基因座 | 1 q24 |
缺氧誘導因子-3,α亞基(hypoxia-inducible factor 3, alpha subunit) | |
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識別 | |
符號 | HIF3A |
Entrez | 64344 |
HUGO | 15825 |
OMIM | 609976 |
RefSeq | NM_152794 |
UniProt | Q9Y2N7 |
其他資料 | |
基因座 | 19 q13 |
缺氧誘導因子(Hypoxia-inducible factors,HIFs)是一種在細胞環境中的轉錄因子,因氧含量而產生不同反應的,主要是在氧氣減少或缺氧[1] 的情況下活化。
結構
[编辑]大部分需要氧氣呼吸的物種,都擁有保守序列HIF-1。其轉錄都有嚴格的調控機制。HIF-1是由一個α亞基和一個β亞基組成的異源蛋白二聚體,而β亞基是一種芳香烃受体核转位子(ARNT) [2][3]。 HIF-1屬於鹼性螺旋-環-螺旋(bHLH)家族中的PER-ARNT-SIM(PAS)亞家族。 α亞基和β亞基的結構類似,且都包含下列結構域[4][5][6]:
- N-末端 - 一個bHLH結構域,能和DNA結合。
- 中間區域 - Per-ARNT-Sim (PAS)結構域,有利於形成異源蛋白二聚體。
- C-末端 - 一個能與转录辅调节因子結合的蛋白質,促使轉錄共調節。
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成員
[编辑]下列為人類的 HIF 家族:
成員 | 基因 | 蛋白 |
---|---|---|
HIF-1α | HIF1A | 缺氧誘導因子-1,α亞基 |
HIF-1β | HIF-1β | 芳香烴受體核轉 |
HIF-2α | EPAS1 | 内皮PAS域蛋白-1 |
HIF-2β | ARNT2 | 芳基烴受體核轉-2 |
HIF-3α | HIF3A | 缺氧誘導因子-3,α亞基 |
HIF-3β | ARNTL | 芳基烴受體核轉-3 |
作用
[编辑]在細胞中,HIF信號級聯反應會受到缺氧狀態的影響。在缺氧狀態下,通常會讓細胞持續的細胞分化。然而,缺氧狀態促進了血管新生,對於胚胎中的血管系統與癌症腫瘤來說非常重要。 傷口處的缺氧狀態,也促進了角質細胞的移動與上皮組織的修護[9]。
在普遍情況下,HIF是發育的重要關鍵。在哺乳動物中,若缺少了HIF-1的基因,將導致胎兒死亡。HIF-1已經被證實,對於軟骨細胞的存亡有重大的影響,他能使軟骨細胞適應在骨骼間生長板的缺氧環境。缺氧誘導因子在人類的代謝調節[10]中,屬於一個核心角色。
機制
[编辑]HIF中α亞基上的脯氨酸殘會透過HIF脯氨酰羥化酶羥基化,而使其能被 VHL E3泛素連接酶辨識並泛素化,之後透過蛋白酶體[11]使其被快速降解。這只會發生在含氧量正常的條件。但在缺氧條件下,HIF脯氨酰羥化酶會被抑制,因為它利用氧作為輔助基質[12]。
在琥珀酸去氫酶複合物中,電子轉移的抑制是因為SDHB或SDHD基因的突變,其會導致琥珀的積聚,進而抑制HIF脯氨酰羥化酶的活性,穩定HIF-1,α,這被稱為偽組織缺氧。
HIF-1,當持續在缺氧條件下,正向調節多種基因以能再低含氧量的情況下生存。 HIF-1能調節的酵素包括糖解作用酶,使其能以不耗氧的方式合成三磷酸腺苷;還有血管內皮生長因子(VEGF),能促進血管新生。HIF-1的觸發,是藉由HIF-反應元件(HREs)結合到了啟動子上的NCGTG序列。
已有實驗證明,肌A激酶錨定蛋白(mAKAP)組成的E3泛素連接酶能作用於HIF-1,影響其穩定性與定位,使其移動至細胞核中。 當 mAKAP 耗盡或因其他因素干擾 mAKAP 定位在細胞核(心肌細胞)周圍區域時,會影響了HIF的穩定性,與其他和缺氧相關基因的轉錄活性。因此,將對氧氣敏感的信號物件“區域化”,可能影響缺氧時反應的進行。[13]
在過去,與缺氧環境下HIF的調控機制資訊相較而言,含氧量正常時透過NF-κB介入的HIF調控機制和功能訊,尚處於不明確的狀況。同樣的,HIF-1α亞基的穩定性,在非缺氧環境下,其運作機制也是未知的。但近期指出,NF-κB(NF-κB)是HIF-1α在正常含氧量下的直接調節因子。以小干擾RNA作用在NF-κB上發現到,其會影響HIF-1α mRNA 的表現程度,因此證實了NF-κB能HIF-1α的表現。最後,當進行腫瘤壞死因子-α(TNAα)治療時,NF-κB被大量誘導表現,HIF-1α表現程度也受到影響[14]。HIF-1和HIF-2具有不同的生理作用。HIF-2用於調節成人體內的紅血球生成素。[15]
治療相關
[编辑]貧血
[编辑]最近,多種作用為選擇性的HIF脯氨酰羥化酶的抑制劑已經被開發了。[16] 其中最引人注目的包括FibroGen公司的化合物FG-2216和FG-4592[17][18],是兩個以口服方式治療[貧血]的藥物。[19]藉由抑制HIF脯氨酰羥化酶,使HIF-2α在腎的穩定性增加,這導致紅血球生成素的生產的[20]。這兩種藥物對II期臨床試驗已經成功了,但這些都在2007年5月暫停了,因為有試驗參發生暴發性肝炎死亡。不過,目前還不清楚肝炎死亡是否是由FG-2216所引起的。在2008年年初,因美國FDA的審查和批准,解除臨床試驗的暫停。 [21]
炎症和癌症
[编辑]在其它情況中,並接續上面的治療主題。最近的研究表明,在常氧狀態下誘導HIF表現,可能造成含有慢性炎性成分的疾病。且已經表明,慢性炎症是自我延續的,並且是因為微環境的異常,而導致轉錄因子被異常活化的結果。發生在細胞中,生長因子、趨化因子、細胞因子和活性氧平衡的改變,反過提供生長的需要,造成癌症發生與轉移。 最近發表的研究結果包含了許多病症,其中有NF-κB和HIF-1的失調,也有類風濕關節炎和癌症。因此,了解NF-κB和HIF兩著之間的關係,將大大提高藥物開發的發展。[14]
HIF的活性涉及到了血管新生,也造成腫瘤的生長,所以HIF的抑制劑,如異硫氰酸苯乙酯(Phenethyl isothiocyanate)和吖啶黃正在接受抗癌作用的測試。[22][23][24][25]
神經內科
[编辑]研究指出,在老鼠身上使用HIF脯氨酰羥化酶抑制劑,增強海馬體記憶,也增加了紅血球生成素的表現。[26]
另請參閱
[编辑]參考文獻
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外部連結
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