代谢性核受体功能及转录活性调控机制的研究进展
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·综述·SIRT1的生理作用及调控机制的研究进展王晓凯张志成孙天胜沉默信息调节因子2(silent information regulator2,Sir2)相关酶类,是一种高度保守的NAD+依赖的蛋白去乙酰化酶类。
Sir2在基因沉默、基因组稳定性、细胞寿命以及代谢调节上具有必不可少的作用。
Ivy等率先从酵母中分离并鉴定出Sir2基因[1]。
随后在研究线虫和果蝇时也发现Sir2基因家族参与调节细胞寿命过程[2]。
2000年从哺乳动物方面鉴定与Sir2同源的一个蛋白质家族,统一称为Sirtuin(SIRT)[3],又称抗衰老酶。
哺乳动物有7个Sir2同源基因[4]。
Sirtuin进化得比较保守,在人类中有个不同的Sirtuin蛋白,分别命名为SIRT1 7[5]。
以人类为例,与Sir2同源的人cDNA序列:SIRT1、SIRT2、SIRT3、SIRT4、SIRT5、SIRT6、SIRT7,它们分别定位于第10、19、11、12、6、19、17号染色体上,无论在结构和功能上都与Sir2保持着较高的同源性,其中SIRT1与酵母菌Sir2同源性最高[6]。
SIRT1与多种信号传导通路(Wnt、Notch等)中的头蛋白盒转录因子(forkhead-box transcription factors,FOXO)1/3/4、c-myc、NF-κB、IGFBP1、p300、p53等蛋白相互作用,参与神经保护、细胞衰老凋亡、糖脂类代谢、炎症氧化应激反应等过程,发挥其对基因的调控功能。
鉴于SIRT1的上述功能,引起各学科研究人员的广泛关注。
本文对SIRT1的近期研究结果作一综述。
一、分布1.基因水平:SIRT1首先于1999年在人体内被发现,该基因定位于人类染色体10q21.3,基因组序列长度(在69644427 69678147)约为33.72kb,无剪接变异,具有高度保守性。
cDNA序列包含长约2.4kb的ORF(open reading frame),有9个外显子,编码747个氨基酸,翻译后蛋白质相对分子量约81.7kDa[7]。
过氧化物酶体增殖物激活受体γ与相关疾病的研究进展1. 引言1.1 过氧化物酶体增殖物激活受体γ的介绍过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)是一种核受体蛋白,属于PPARs家族。
它广泛存在于多种组织和细胞中,并在调控脂质代谢、糖代谢、炎症反应等生理过程中起着重要作用。
PPARγ在疾病发生发展过程中扮演着重要角色,特别在代谢性疾病、炎症性疾病和肿瘤等方面有着重要作用。
PPARγ的功能主要通过结合内源性配体,如脂肪酸和合成类固醇等,来调控下游基因的转录活性。
激活PPARγ后,它与另一核受体RXR形成二聚体,结合到特定的DNA响应元上,从而调控一系列基因的表达。
研究表明,PPARγ的激活可促进脂肪细胞分化、增加糖代谢和胰岛素敏感性,抑制炎症反应等。
1.2 相关疾病的背景相关疾病包括自身免疫性疾病和恶性肿瘤等多种疾病。
自身免疫性疾病是一组由机体免疫系统错误地攻击自身组织和器官而引起的疾病,如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮和自身免疫性甲状腺疾病等。
恶性肿瘤是一种细胞异常增殖的疾病,恶性细胞会不受控制地增殖和扩散,如白血病、乳腺癌和肺癌等。
这些疾病给患者的身体和心理健康造成了严重危害,严重影响了患者的生活质量和生存期。
目前,虽然已有一些治疗手段和药物用于这些疾病的治疗,但治疗效果并不理想,存在很多副作用和耐药性问题。
2. 正文2.1 过氧化物酶体增殖物激活受体γ在疾病中的作用过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)是一种重要的核受体,在人体的疾病发生和发展中扮演着重要的角色。
PPARγ主要通过调节基因的转录来影响细胞的代谢、增殖和分化等功能,从而参与调控多种生理过程。
在糖尿病研究中,PPARγ被发现对胰岛素敏感性具有重要影响。
PPARγ可以通过促进葡萄糖摄取和利用、调控血糖代谢等途径,降低血糖水平,提高胰岛素敏感性,从而有望成为糖尿病治疗的靶点。
在脂质代谢调控中,PPARγ也发挥着重要作用。
除了在糖尿病中的作用外,PPARγ在心血管疾病、炎症性疾病、神经系统疾病等方面也有着重要的影响。
核受体fxr下调载脂蛋白m表达的分子机制【摘要】本文旨在探讨核受体FXR下调载脂蛋白M表达的分子机制。
在我们将介绍研究背景、核受体FXR的作用机制概述以及载脂蛋白M在脂质代谢中的重要性。
接着,正文部分将深入探讨核受体FXR与载脂蛋白M的相互作用、核受体FXR调节载脂蛋白M基因转录的分子通路、核受体FXR下调载脂蛋白M表达的细胞信号通路、影响核受体FXR下调载脂蛋白M表达的相关因素以及潜在的药物干预手段和治疗策略。
结论部分将总结核受体FXR下调载脂蛋白M表达的分子机制的研究意义,探讨未来研究方向和应用前景。
本文将为进一步研究脂质代谢及相关疾病的治疗提供重要参考。
【关键词】关键词:核受体fxr、载脂蛋白m、分子机制、转录调节、细胞信号通路、药物干预、治疗策略、研究意义、未来研究方向、应用前景。
1. 引言1.1 核受体fxr下调载脂蛋白m表达的分子机制的研究背景核受体FXR(Farnesoid X 受体)是一种转录因子,广泛参与调控胆汁酸合成、胆汁酸代谢、脂质代谢等生理过程。
最近的研究表明,核受体FXR在调控脂质代谢中起着重要作用,其中一个关键的调控靶点就是载脂蛋白M。
载脂蛋白M是一种重要的脂质分布蛋白,参与调控胆固醇、甘油三酯等脂质的代谢和运输。
对于核受体FXR下调载脂蛋白M表达的分子机制的研究背景,目前已有一些相关研究取得了一定的进展。
通过细胞实验和动物模型研究发现,核受体FXR可以直接调节载脂蛋白M基因的转录水平,影响其表达。
一些研究也发现了核受体FXR与其他信号通路的交叉调控,进一步调控了载脂蛋白M的表达水平。
这些研究为揭示核受体FXR下调载脂蛋白M表达的分子机制提供了重要的理论基础,有助于我们更深入地理解脂质代谢调控的分子机制。
1.2 核受体fxr的作用机制概述核受体FXR是一种重要的核受体蛋白,作为机体内的一种转录因子,在调控脂质代谢和胆汁酸合成中发挥着关键作用。
FXR主要通过与配体结合,形成激活复合物,进而影响多种靶基因的表达,从而调控相关的生理过程。
动物机体胆固醇代谢调控机制研究进展路晓荣;李剑勇【摘要】胆固醇的代谢,即胆固醇的合成和转化过程,尤其是胆固醇和胆汁酸之间的相互转化是胆固醇降解的主要通路.胆固醇的代谢和调控紊乱,以及高胆固醇血症所引起的如动脉粥样硬化等心血管疾病的研究越来越多,同时治疗这种高胆固醇血症相关疾病的药物也相继发现.论文通过对胆固醇的代谢途径、调控机制、高胆固醇疾病及其治疗药物进行综述,对胆固醇的来源、去路以及该代谢过程中的调控机制进行较为全面的探讨,为与胆固醇相关疾病及其治疗研究提供依据.【期刊名称】《动物医学进展》【年(卷),期】2019(040)007【总页数】7页(P101-107)【关键词】胆固醇;代谢;胆汁酸;调控机制;高胆固醇血症【作者】路晓荣;李剑勇【作者单位】中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所/农业部兽用药物创制重点实验室/甘肃省新兽药工程重点实验室,甘肃兰州 730050;中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所/农业部兽用药物创制重点实验室/甘肃省新兽药工程重点实验室,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】S852.23;S852.33胆固醇是一种类脂化合物,系环戊烷多氢菲的衍生物,为无色、蜡状固体,溶解性与脂肪类似,不溶于水,易溶于乙醚、氯仿等有机溶剂,其分子式为C27H46O,结构式见图1[1-4]。
早在18世纪人们从胆石中发现了胆固醇,1816年化学家本歇尔将这种具脂类性质的物质命名为胆固醇(图1)[5]。
图1 胆固醇的化学结构Fig.1 The chemical structure of cholesterol从胆固醇的结构可以看出,它有1个极性的“头部”(羟基)、4个耦合在一起的环和1个短的可摆动的疏水的“尾巴”(饱和碳链)[6]。
胆固醇的分子结构决定了它的生理病理功能,作为一个两性的、扁平的、兼具刚性(4个耦合环)和柔性(尾巴)的小分子,它是天然调节磷脂双分子层流动性和相变的最佳“候选者”,这也是胆固醇最基本的生物学功能[7]。
第42卷第1期Vol.42No.12021青岛理工大学学报JournalofQingdaoUniversityofTechnology调控脂质代谢的转录因子研究进展李欣慧,赵 飞 ,施雪卿,徐倩茹,周宝进,吴若菲,林弘举(青岛理工大学环境与市政工程学院,青岛266033)摘 要:脂质对维持机体的生命活动至关重要.由饮食摄入的脂类以及肝脏、小肠和脂肪组织中储存的脂质在保持能量平衡、控制食物摄入、调节生长、生殖和维持机体健康方面发挥重要作用.脂质代谢分为合成代谢和分解代谢,脂质代谢过程受多种转录因子的调控,综述了过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)、CCAAT增强子结合蛋白(C/EBP)、固醇调节元件结合蛋白(SREBP)、碳水化合物反应元件结合蛋白(ChREBP)等多种转录因子对脂质代谢的调控作用,以期为脂质代谢的分子机制研究提供参考.关键词:脂质代谢;调控;转录因子;脂质代谢酶中图分类号:X171.5 文献标志码:A 文章编号:1673 4602(2021)01 0119 07收稿日期:2020 05 31基金项目:国家自然科学基金青年基金资助项目(21906089)作者简介:李欣慧(1997 ),女,山东聊城人.硕士,研究方向为污水处理与资源化.E mail:2016436017@qq.com. 通信作者:赵 飞(1988 ),女,山东泰安人.博士(后),副教授,主要从事污染物的生物毒性分析.E mail:dongsideniao@qq.com.犚犲狊犲犪狉犮犺狆狉狅犵狉犲狊狊狅犳狋狉犪狀狊犮狉犻狆狋犻狅狀犳犪犮狋狅狉狊狉犲犵狌犾犪狋犻狀犵犾犻狆犻犱犿犲狋犪犫狅犾犻狊犿LIXinhui,ZHAOFei ,SHIXueqing,XUQianru,ZHOUBaojin,WURuofei,LINHongju(SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering,QingdaoUniversityofTechnology,Qingdao266033,China)犃犫狊狋狉犪犮狋:Lipidsareessentialformaintainingthelifeactivityoforganism.Dietarylipidsandlipidsstoredintheliver,smallintestine,andadiposetissueplayanimportantroleinmain tainingenergybalance,controllingfoodintake,regulatinggrowth,reproduction,andmain tainingphysicalhealth.Lipidmetabolismisdividedintoanabolismandcatabolism.Lipidme tabolismisregulatedbyavarietyoftranscriptionfactors.Thisarticlereviewedperoxisomeproliferator activatedreceptors(PPARs),CCAATenhancerbindingprotein(C/EBP),ste rolregulatoryelementbindingprotein(SREBP),carbohydrateresponseelementbindingprotein(ChREBP)andothertranscriptionfactorsregulatinglipidmetabolism,soastopro videreferenceforthestudyofthemolecularmechanismoflipidmetabolism.犓犲狔狑狅狉犱狊:lipidmetabolism;regulation;transcriptionfactors;lipidmetabolizingenzyme脂质由饮食摄入,并能在肝脏、脂肪和肠等许多组织中储存,其在保持能量平衡、控制食物摄入、调节生长、生殖和维持机体健康方面发挥重要作用.脂质代谢过程及其调控机制形成的复杂调控网络对维持机体代谢平衡至关重要.食物中的脂肪经摄食进入小肠内后由脂肪消化酶和胆汁酸盐水解为甘油和脂肪酸,中、短链脂肪酸被小肠吸收后直接进入血液,长链脂肪酸会再次生成甘油三酯然后结合载脂蛋白形成乳糜微粒释放到血液中,脂质吸收后在体内涉及甘油三酯、胆固醇、磷脂、血浆脂蛋白四类物质的代谢,代谢过程分为合成代谢和分解代谢.脂肪在肝脏、小肠和脂肪组织中合成,涉及的酶主要有脂肪酸合成酶(FAS)、青岛理工大学学报第42卷乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、甘油二酯酰基转移酶和溶血性磷酸酰基转移酶,合成后与载脂蛋白结合成极低密度脂蛋白进入血液,然后运送到脂肪组织进行储存或者在激素敏感性甘油三酯脂肪酶和单酰甘油酯酶或脂蛋白脂肪酶(LPL)作用下,将脂肪分解为脂肪酸最后进入肝脏进行β氧化(脂肪酸分解的核心过程)产生能量.脂质代谢过程受多种转录因子的调控[1],这些转录因子会单独或与其他转录因子一起促进或抑制与脂质合成和分解相关基因的转录.目前研究较多的转录因子有过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)、CCAAT增强子结合蛋白(C/EBP)、固醇调节元件结合蛋白(SREBP)、肝X受体(LXRs)和碳水化合物反应元件结合蛋白(ChREBP)等,本文将详细介绍以上几种以及其他转录因子对脂质代谢的调控机制.1 犘犘犃犚狊脂质代谢的调控网络中,PPARs是研究最多的一类转录因子.PPARs蛋白结构包含A—F6个区,可划分为4个功能域:A/B区为配体依赖的转录激活域;C区为DNA结合域,具有高度保守性,可以结合过氧化物酶体增殖物反应元件PPRE,调节目的基因的转录;D区为铰链区,主要功能为连接DNA结合域和配体结合域;E/F区为配体结合域,是结合配体的部位.PPARs是一类配体依赖型转录因子,天然配体多为不饱和脂肪酸及其衍生物(如亚油酸、花生四烯酸)、前列腺素PGJ2等[2],当其被配体激活后与视黄醇类X受体/维甲酸X受体(RXR)形成异源二聚体,释放共抑制蛋白并结合辅激活蛋白,然后二聚体由细胞质转入细胞核,并结合PPAR反应性DNA调控元件PPRE,在其他转录激活因子的配合下控制与脂肪细胞分化和脂肪酸氧化有关基因的表达[2 4](图1).PPARs分为三种亚型:PPARα,PPARβ/δ和PPARγ.PPARα在肝脏、肌肉、肾脏和心脏等组织中高度表达[5],诱导涉及脂肪酸分解代谢和生酮作用的各种基因的表达[6 7]:PPARα促进脂肪酸转运蛋白、脂肪酸氧化限速酶肉碱乙酰转移酶、乙酰辅酶A合成酶的表达,从而催化脂肪酸活化,加速脂肪酸分解[4,8 10];降低载脂蛋白C Ⅲ的表达,从而增加LPL的合成[5,9],催化脂蛋白中的甘油三酯分解成游离脂肪酸,降低甘油三酯的含量[1,8,11 12];增加载脂蛋白A I(ApoA I)和载脂蛋白A Ⅱ的表达,促进高密度脂蛋白的合成,从而促进高密度脂蛋白胆固醇的成熟和代谢[2,8 9];诱导肝X受体α(LXRα)的表达,从而刺激ATP结合盒转运体A1的表达,促进胆固醇流向ApoA I[9].PPARγ主要在肠和脂肪组织中表达[5],促进前脂肪细胞的分化并调节脂质的生物合成和储存[13 14]:PPARγ能够激活脂肪型脂肪酸结合蛋白和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的表达,促进脂肪细胞分化[8,15 18];激活葡萄糖转运蛋白,促进乳糜微粒和极低密度脂蛋白中甘油三酯的分解[9,17];激活脂肪酸转运蛋白、脂肪酸转位酶、LPL和乙酰辅酶A合成酶,促进脂肪细胞摄取脂肪酸,最终影响脂肪细胞中甘油三酯的合成[8,10 11,17,19];此外,PPARγ还能抑制炎症反应基因,如白细胞介素 2、白细胞介素 6、白细胞介素 8、肿瘤坏死因子和金属蛋白酶等.相对于PPARα和PPARγ来说,PPARβ/δ的研究较少,但也有研究表明它也具有调控脂质代谢的作用[1,20]:促进脂肪酸氧化、脂蛋白代谢、葡萄糖利用和抗炎作用等.2 犆/犈犅犘C/EBP是碱性亮氨酸拉链蛋白家族的一个亚家族,C/EBP蛋白结构分为三个功能域:转录激活域,对于蛋白质 蛋白质的相互作用十分重要,可直接或间接启动转录功能;DNA结合域;亮氨酸拉链域,可与其他蛋白形成二聚体,二聚体的形成是其结合DNA的先决条件.目前已经发现了六类亚型:C/EBPα,C/EBPβ,C/EBPγ,C/EBPδ,C/EBPε和C/EBPζ[21],其中主要是C/EBPα和C/EBPβ参与脂质代谢过程.C/EBPα在肝脏中高表达,C/EBPβ在脂肪组织、肝脏、肾脏、小肠等中高表达[21].C/EBPβ,C/EBPα和PPARγ在脂肪形成过程中参与级联反应:C/EBPβ激活C/EBPα和PPARγ的转录,激活后C/EBPα产生自身诱导作用,诱导许多脂肪细胞基因的表达[22],如硬脂酰辅酶A去饱和酶1(SCD1)、脂肪酸结合蛋白、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶等,还可以促进PPARγ高表达[21 22],从而促进脂肪细胞分化,在脂肪组织发育中发挥重要作用;C/EBPβ激活PPARγ因子可介导脂质生成,影响全身脂肪含量[1],还可以通过激活二脂酰甘油酰基转移酶2促进脂肪生成[23](表1).021第1期 李欣慧,等:调控脂质代谢的转录因子研究进展图1 PPARs在脂质代谢中的调控作用FATP—脂肪酸转运蛋白;CAT—脂肪酸氧化限速酶肉碱乙酰转移酶;ACS—乙酰辅酶A合成酶;FA—脂肪酸;TG—甘油三酯;ApoC Ⅲ—载脂蛋白C Ⅲ;ApoA Ⅱ—载脂蛋白A Ⅱ;HDL—高密度脂蛋白;ABCA1—ATP结合盒转运体A1;aP2—脂肪型脂肪酸结合蛋白;PEPCK—磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶;GLUT4—葡萄糖转运蛋白;CM—乳糜微粒;VLDL—极低密度脂蛋白;FAT/CD36—脂肪酸转位酶;IL 2/6/8—白细胞介素 2/6/8;TNF α—肿瘤坏死因子3 犛犚犈犅犘SREBP是脂质代谢的主要参与者,控制着对脂质合成和摄取重要基因的表达[24].SREBP前体蛋白有三个结构域:第一个结构域是碱性螺旋 环 螺旋 亮氨酸拉链区,负责蛋白质二聚体的形成和DNA的结合;第二个结构域包含两个疏水的跨膜片段;第三个结构域是羧基末端片段,通过与SREBP剪切激活蛋白(SCAP)的相互作用,发挥重要的调节功能.SREBP有三种亚型:SREBP 1a,SREBP 1c和SREBP 2.SREBP 1(SREBP 1a和SREBP 1c)在肝脏、肾上腺中高表达,主要调节脂肪酸和脂质的合成[25 28]:SREBP 1可以调节FAS,ACC,SCD1和甘油三磷酸酰基转移酶[29 30],以促进脂肪酸的生物合成和低密度脂蛋白受体的表达[26];SREBP 1c还可以调节脂肪细胞分化相关的酶,并且在脂肪细胞分化以及形成过程中会与C/EBPβ,PPARγ共同作用[1,31 32].SREBP 2广泛表达,主要调节胆固醇代谢,激活胆固醇生物合成途径中的多个基因的表达[28],如3 羟基 3 甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶、角鲨烯合成酶等[25,33](表1).此外,SREBPs还与包括炎症、自噬和细胞凋亡在内的致病过程有关,并以这种方式促成多种代谢紊乱的发生[34 35].在能量丰富的状态下,与蛋白质合成相关的SREBP 1激活导致内质网应激;未折叠蛋白反应最初可恢复体内平衡,但长期的内质网应激可导致SREBP 1c进一步激活,从而加重脂肪变性、细胞应激和炎症[34];最后,慢性炎症增加了纤维化和癌症的风险;脂肪变性 炎症脂肪毒性介导的纤维化是导致免疫代谢紊乱的器官病理学的最终常见途径,严重的细胞应激通过终末未折叠蛋白反应诱导细胞凋亡[35].在能量耗尽状态下,脂滴中的脂质通过脂肪吞噬作用被降解以恢复能量水平;SREBP 2可能参与巨噬细胞的吞噬和自噬,它介导的自噬相关基因的调节可能是自噬与胆固醇代谢之间的一种联系;而SREBP 1a可能参与巨噬细胞的固有免疫反应,因为SREBP 1a可以直接激活巨噬细胞NLRP基因和caspase 1,介导IL 1β的分泌.4 犔犡犚狊LXRs(LXRα,LXRβ)也属于核受体超家族,LXR由四个结构域组成:N末端配体非依赖性激活功能结构域;包含两个锌指蛋白的DNA结合结构域;配体结合和受体二聚化所需的疏水配体结合结构域;C末端配体依赖性反式激活序列,激活对配体结合反应的转录.LXR与RXR形成异源二聚体,在配体结合时激活靶基因的表达[36],天然配体为氧化胆固醇衍生物(氧甾醇).LXRα在具有高代谢活性的组织中大量表达,包括肝脏、脂肪和巨噬细胞,而LXRβ广泛表达,但表达水平较低[37].LXR主要调控胆固醇代谢:可121青岛理工大学学报第42卷以激活SREBP 1c,FAS,ACC和SCD1的表达,促进脂肪酸和肝脏中脂肪的生成[9];激活LPL、胆固醇酯转移蛋白、磷脂转移蛋白、载脂蛋白C Ⅰ/Ⅲ/Ⅳ,促进脂蛋白分泌和代谢;激活ATP结合盒转运体A1,促进胆固醇从细胞转运到ApoA I[9];激活ATP结合盒转运体G1,G4,促进胆固醇转运到高密度脂蛋白胆固醇[9];激活胆固醇7α 羟化酶、ATP结合盒转运体G5,G8,促进胆固醇从体内排出[9];还能刺激肝脏中ChREBP的表达,增加脂质合成基因的转录[25,38];可以通过Wnt/β连环蛋白抑制脂肪细胞分化[38](表1).5 犆犺犚犈犅犘ChREBP是一种被高糖激活的转录因子,在糖酵解和脂肪生成中起着关键作用.ChREBP蛋白主要包括N端的核定位信号肽、C端的DNA结合域、富含脯氨酸的结构域以及及亮氨酸锌指结构域.它也是一种碱性亮氨酸拉链蛋白转录因子,与Max样蛋白X形成异二聚体.ChREBP在肝脏、小肠、肾脏、脂肪和肌肉等组织中呈现高表达状态[39].ChREBP主要参与糖代谢和脂质生成相关酶基因的调控:通过L型丙酮酸激酶、葡萄糖6磷酸酶催化亚基调控糖异生,通过FAS,ACC,SCD1等酶调控脂质的合成[40](表1).此外,ChREBP还会促进葡萄糖向脂质转化.最近的一项研究表明,ChREBP可以通过感应脂肪细胞中的葡萄糖通量来调节脂肪的生成,而脂肪组织中的ChREBP水平与人体中的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性密切相关.表1 犆/犈犅犘,犛犚犈犅犘,犔犡犚,犆犺犚犈犅犘对脂质代谢的调控作用转录因子调控的酶/蛋白作用C/EBPC/EBPαSCD1,脂肪酸转运蛋白、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,PPARγ.促进脂肪细胞分化.C/EBPβPPARγ,二脂酰甘油酰基转移酶2.介导脂质生成.SREBPSREBP 1FAS,ACC,SCD1,甘油三磷酸酰基转移酶.促进脂肪酸的生物合成和低密度脂蛋白受体的表达.SREBP 23 羟基 3 甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶、角鲨烯合成酶.调节胆固醇代谢.LXRSREBP 1c,FAS,ACC,SCD1.促进脂肪酸和肝脏中脂肪的生成.LPL,胆固醇酯转移蛋白、磷脂转移蛋白、载脂蛋白C Ⅰ/Ⅲ/Ⅳ.促进脂蛋白分泌和代谢.胆固醇7α 羟化酶、ATP结合盒转运体G5/G8.促进胆固醇从体内排出.ChREBPL型丙酮酸激酶、葡萄糖6磷酸酶催化亚基.调控糖异生.FAS,ACC,SCD1.调控脂质的合成.6 其他转录因子除了以上5种研究较多的转录因子外,GATA2,GATA3,哺乳动物肝细胞核因子(Fox)、哺乳动物激活转录因子4,5(ATF4,ATF5)、法尼醇X受体(FXR)和Nur77(NR4A1)的研究较少,以下将具体介绍这几种转录因子对脂质代谢的调控作用.6.1 犌犃犜犃2和犌犃犜犃3GATA2和GATA3属锌指蛋白家族,它们是前脂肪细胞基因,在哺乳动物中发挥重要作用,控制着前脂肪细胞向脂肪细胞的转化.研究发现,GATA2和GATA3两种转录因子主要通过抑制PPARγ基因表达、与C/EBPα和C/EBPβ相互作用这两条途径来负向调控脂肪细胞分化[41].6.2 犉狅狓叉框头蛋白家族(Fox)是一类广泛存在的转录因子,与脂质代谢相关的主要包含FoxA和FoxO亚家族.在前脂肪细胞中,FoxA 2通过激活前脂肪细胞因子1基因的转录抑制脂肪细胞分化;在分化的脂肪细胞中,FoxA 2的表达诱导了葡萄糖和脂肪代谢相关的基因表达,包括葡萄糖转运蛋白 4、己糖激酶 2、肌丙酮酸激酶、激素敏感脂肪酶和解偶联蛋白 2和 3[42].FoxO1通过下调PPAR γ的表达减少脂肪生成;FoxO1是调节前脂肪细胞分化的关键因子,它会抑制脂肪细胞分化;可以通过不同的途径促进脂质分解;负向调节SREBP 1的表达,导致脂肪沉积减少[43].FoxO1通过促进脂肪分解和调节脂肪细胞分化两个主要机制调节脂质代谢,最终导致脂质积累减少,这在预防脂质相关疾病中至关重要[43].而FoxO1过量表达221第1期 李欣慧,等:调控脂质代谢的转录因子研究进展会增强SREBP 1,FAS,ACC的表达,降低PPARα,ACOX1的表达,从而增加甘油三酯的合成和脂肪酸的氧化,导致脂质积累[44].目前也有研究表明FoxO1是治疗肥胖症、NAFLD和2型糖尿病的潜在靶点,但还需要进一步研究FoxO1与脂质相关疾病之间的关系[43].6.3 犃犜犉4,犃犜犉5ATF4是脂质代谢的关键调节因子[45],参与脂肪生成和脂肪分解过程:利用基因敲除技术,WANG等发现ATF4可以负向调控小鼠中与脂质分解和β氧化相关基因的表达,包括激素敏感脂肪酶、肉碱棕榈酰转移酶1和中链酰基辅酶A脱氢酶[45].在白色脂肪细胞[45]中,ATF4会下调SREBP 1c,FAS,SCD1等基因的表达,减少脂肪生成.ATF5在肝脏和脂肪组织中高度表达.ATF5不仅可以促进3T3 L1前脂肪细胞分化,而且ATF5在成熟脂肪细胞中也高表达,同样利用基因敲除技术,发现ATF5可上调FAS,SCD1,肉碱棕榈酰转移酶1的表达,从而增加脂质的储存[46].6.4 犉犡犚FXR与PPAR,LXR类似,与RXR形成异源二聚体,与配体结合后来调节靶基因的表达,FXR的天然配体为胆汁酸.FXR主要在小肠、肝脏肾脏和肾上腺中高度表达,在心脏和脂肪组织中低水平表达.FXR在维持胆汁酸水平的控制方面起着至关重要的作用,胆汁酸有助于餐后脂肪和胆固醇的有效消化和吸收,而且胆汁酸的形成是胆固醇从体内排出的主要途径,FXR诱导多种基因的表达,这些基因修饰胆汁酸以保护肝脏免受毒性.FXR可上调PPARα的表达,通过SHP途径降低SREBP 1c的表达,从而减少甘油三酯的合成[37];下调载脂蛋白C Ⅲ,上调载脂蛋白C Ⅱ、载脂蛋白A Ⅴ,从而LPL的表达上升,促进低密度脂蛋白胆固醇和乳糜微粒的分解[47].因此,FXRs似乎通过多种机制降低甘油三酯水平,包括减少脂肪生成和促进甘油三酯和脂肪酸的摄取、分解代谢和氧化.孕烷X受体与FXR一样同样可以调节胆汁酸代谢以及从多种水平参与脂质代谢过程[48].6.5 犖狌狉77(犖犚4犃1)表2 其他转录因子对脂质代谢的调控作用转录因子调控的蛋白/酶作用GATA2和GATA3PPARγ调控脂肪细胞分化.前脂肪细胞因子1抑制脂肪细胞分化.FoxPPAR γ减少脂肪生成.SREBP 1减少脂肪沉积.激素敏感性脂肪酶、肉碱棕榈酰转移酶1、中链酰基辅酶A脱氢酶.抑制脂肪分解.ATFSREBP 1c,FAS,SCD1.减少脂肪生成.FAS,SCD1,肉碱棕榈酰转移酶1.增加脂质的储存.FXRPPARα,SREBP 1c.减少甘油三酯的合成.载脂蛋白C Ⅲ、载脂蛋白C Ⅱ、载脂蛋白A Ⅴ.促进低密度脂蛋白胆固醇和乳糜微粒的分解.Nur77(NR4A1)SREBP 1c,SCD1,线粒体甘油 3 磷酸酰基转移酶,FAS.减少甘油三酯的合成.LXR,ABCG5,ABCG8.减少甘油三酯的合成.载脂蛋白B、载脂蛋白E.减少甘油三酯的合成. Nur77(NR4A1)又叫神经生长因子诱导基因I B,也是核受体家族的成员,因为目前没找到其内源性配体,所以称之为核孤儿受体.Nur77可以减少甘油三酯的合成[47,49]:抑制SREBP 1c的表达,SREBP 1c的靶基因SCD1、线粒体甘油 3 磷酸酰基转移酶、FAS和低密度脂蛋白受体的表达也降低;下调LXR及其靶基因ABCG5,ABCG8的表达;也可以抑制载脂蛋白B和载脂蛋白E的表达水平.在骨骼肌细胞中,利用基因敲除技术,发现Nur77会下调参与脂肪分解和能量消耗的几个基因的表达,其中最重要的是葡萄糖转运蛋白4、解偶联蛋白2、解偶联蛋白3、CD36和AMP激活蛋白激酶γ3[49].骨骼肌是脂肪和葡萄糖利用的重要组成部分,也是人体能量消耗的主要来源,所以Nur77沉默的骨骼肌细胞会减少脂质分解.Nur77在棕色脂肪细胞中的过度表达会诱导解偶联蛋白1的表达,解偶联蛋白1是一种重要的产热蛋白,被认为在能量消耗中起作用[49].此外,Nur77还与细胞调亡和炎症反应相关,有研究表明,它可以减少动脉粥样硬化组织以及巨噬细胞中的脂质摄入,并减少炎症反应[47](表2).321青岛理工大学学报第42卷7 结束语综上所述,脂质代谢过程会受到多种转录因子的调控.在脂质代谢过程中,这些因素会相互影响,共同维持机体的代谢平衡.目前以转录因子为作用靶点的药物已相继被开发出来,广泛用于肥胖、高脂血等脂质代谢疾病的治疗,随着对其他转录因子的深入研究,将来可能会开发出更多新型高效的药物并应用于疾病的防治.参考文献(犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊):[1] 周金星,刘文举,李升和.调控脂肪代谢及脂肪细胞分化的转录因子研究进展[J].卫生研究,2017,46(2):340 344.ZHOUJinxing,LIUWenju,LIShenghe.Researchprogressontranscriptionfactorsthatregulatefatmetabolismandadipocytediffer entiation[J].JournalofHygieneResearch,2017,46(2):340 344.[2] 李姣,胡群,罗佩,等.肝脏脂质代谢关键转录因子研究进展[J].动物医学进展,2016,37(4):90 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胆红素代谢及其调节的研究进展一、本文概述胆红素代谢及其调节是生物学和医学领域中的一个重要研究内容,对于理解肝脏功能、黄疸发生机制以及相关疾病的预防和治疗具有重要意义。
胆红素是血红素分解的产物,其代谢过程涉及到多个生物转化步骤和复杂的调控机制。
本文旨在全面概述胆红素代谢及其调节的最新研究进展,从胆红素的产生、转运、结合、排泄等方面进行深入探讨,以期为提高胆红素代谢相关疾病的诊断和治疗水平提供理论依据。
文章将首先介绍胆红素的基本结构和性质,阐述其在体内的生成过程和主要代谢途径。
随后,将重点介绍胆红素转运蛋白、结合蛋白以及排泄机制的研究进展,包括相关基因的克隆与表达、蛋白结构的解析以及功能活性的研究等。
文章还将关注胆红素代谢的调控机制,包括激素、药物、环境因素等对胆红素代谢的影响,以及这些调控机制在生理和病理状态下的作用。
通过对胆红素代谢及其调节的研究进展进行全面梳理和评述,本文旨在为相关领域的研究人员提供有价值的参考信息,为推动胆红素代谢相关疾病的防治研究提供新的思路和方法。
二、胆红素代谢的生理过程胆红素代谢是一个复杂而精细的生理过程,涉及多个器官和多种酶类的参与。
在人体中,血红蛋白分解产生的血红素是胆红素生成的主要来源。
血红素在单核-巨噬细胞系统(如肝脏和脾脏)中,通过血红素加氧酶(heme oxygenase, HO)的催化作用下,分解为胆绿素、一氧化碳和铁离子。
胆绿素随后在胆绿素还原酶的作用下迅速还原为胆红素。
生成的胆红素主要以非结合胆红素(unconjugated bilirubin)的形式存在,这是一种水溶性的色素,可以自由通过细胞膜。
然而,非结合胆红素在血液中的运输需要通过与白蛋白结合来实现。
当非结合胆红素进入肝脏后,它会在UDP-葡萄糖醛酸转移酶的催化下,与UDP-葡萄糖醛酸结合,生成结合胆红素(conjugated bilirubin)。
结合胆红素是一种水溶性化合物,可以通过胆道系统排入小肠。
pgc-1α 分子量PGC-1α是一种重要的蛋白质,它在调控能量代谢、胰岛素敏感性以及氧化应激中发挥关键作用。
PGC-1α的全称为“Peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator 1α”,其分子量为约91.4千道尔顿。
PGC-1α最初在19995年被人们发现,它是一种转录辅助因子,可以增强与细胞核受体PPARγ结合的转录作用(即促进PPARγ的激活)。
它在转录调控中起到的作用类似于共激活因子,能够增强细胞核受体的转录活性。
PGC-1α的主要功能是调控能量代谢。
它在与其他蛋白质的相互作用中,调控了葡萄糖和脂肪酸的代谢以及氧化磷酸化过程。
PGC-1α调节多种线粒体和线粒体酶基因的转录,促进线粒体的增殖和功能提升,从而增加细胞内的能量产生。
研究表明,PGC-1α的过表达可以增加细胞内线粒体数量和功能,提高运动耐力,降低肌肉疾病的发生。
此外,PGC-1α还参与调节糖脂代谢,通过调节葡萄糖输出、糖新生和脂肪酸氧化等途径,调节血糖和血脂水平。
研究发现,PGC-1α的缺失会导致胰岛素敏感性下降,诱发2型糖尿病等代谢性疾病。
此外,PGC-1α也在氧化应激过程中发挥重要作用。
它能够通过调节抗氧化能力和细胞应激适应能力,保护细胞免受氧化应激的损伤。
研究发现,PGC-1α的活性调节与多种疾病的发生和进展密切相关,如心脑血管疾病、神经退行性疾病等。
总的来说,PGC-1α作为一个转录辅助因子,通过调控能量代谢、胰岛素敏感性和氧化应激等途径,在细胞内发挥着重要的调控作用。
更深入的研究对于揭示PGC-1α的功能机制,将有助于深入理解能量代谢和相关疾病的发生机制,并为新的治疗策略和药物的研发提供理论依据。
核受体:概述和分类摘要:核受体超家族包括很多的转录因子,在多细胞生物体的发展和稳态方面发挥着重要的调节作用。
核受体有一种特殊的功能即自身绑定到染色体上,这使得他们成为基因转录的重要起始者。
此外,核受体具有在瞄准启动子和协调整个基因转录过程而依序招募各种转录因子和共调节因子的能力,证实了他们的生物学意义,并刺激了这一领域内深入的研究和高层次的科学兴趣。
在这篇综述中,我们总结了当今对于作为基因表达的主要调节者核受体的结构和功能的认识。
重点是介绍核受体介导的转录激活和抑制的分子机制,包括最近在这方面取得的进展。
关键词:核受体、转录、配体、LBD、DBD、结构域、辅助因子、共调节因子。
核受体属于大的转录因子超家族,涉及如控制胚胎发育、器官生理、细胞分化、稳态等重要的生理功能[1,2]。
除了正常的生理,核受体涉及到许多病理过程,如癌症、糖尿病、类风湿关节炎、哮喘或激素抵抗综合征[3-5]。
在生物医学研究中,这些转录调节的重要性是难以低估。
核受体是可溶性蛋白,可以绑定到特定的DNA调控元件(反应元件或RES),并在转录中作为细胞类型和特异性启动子的调节器。
与其他转录因子相反,核受体的活性可以通过结合到相应的配体来调节,小的亲脂性分子能轻易地穿透生物膜。
最近几年中确定的一些核受体不具有任何已知的配体,这些所谓的孤儿受体自从他们可能会导致新的内分泌调节系统的发现已吸引很多人相当大的兴趣。
在一般情况下,核受体作为均聚物和异源二聚体结合到REs上,并以倒置、外翻或直接重复排列,REs包含两个PuGGTCA核心序列的拷贝。
许多启动子的转录被证明是依赖核受体的,并包含核受体RE。
也有大量缺乏RE的启动子和其他基因的调控元件,通过DNA独立蛋白质-蛋白质相互作用的核受体调节,这意味着核受体介导的多层次的转录调控。
据认为,有一个三维的监管空间,其中的一个基因对应一种激素的响应是由指定的三个坐标的值:细胞内容物、生理方面和基因(反应元件)方面确定[5]。
PIAS3与转录调控的研究进展吴敏;陶春【摘要】PIAS3( protein inhibitor of activated STAT3)是PIAS蛋白家族中的一员,此蛋白家族最初是作为活化的STAT的转录活性抑制蛋白被发现的.PIAS3具有特殊的功能和结构域,因此影响了许多转录因子的活性.随着对PIAS3研究的增多,更多的PIAS3对转录因子的作用机制被发现.现对PIAS3的转录调控方面的研究进展做一综述.%Protein inhibitor of activated STAT3(PIAS3)is a member of PIAS protein family. It was primarily found as a transcription activity inhibitor for activated STAT. PIAS3 has special functions and domains, thus affects the activity of many transcriptional factors. With the increase in PIAS3 study, more action mechanisms about PIAS3 with transcrip-tional factors were found. The paper reviews the research progress of PIAS3 on the transcriptional regulation.【期刊名称】《内蒙古民族大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】5页(P458-462)【关键词】PIAS3;转录因子;SUMO;转录调控【作者】吴敏;陶春【作者单位】内蒙古医科大学,内蒙古呼和浩特010059;内蒙古民族大学医学院,内蒙古通辽 028000【正文语种】中文【中图分类】R393STAT(signal transducer and activator of transcription)是JAK-STAT这个信号转导通路中的重要分子,它既是信号转导分子又是转录激活因子.迄今为止,哺乳动物细胞中发现的STAT家族主要包括7个成员: STAT1,STAT2,STAT3,STAT4,STAT5a,STAT5b,STAT6.其中STAT3是存在于胞浆并可与酪氨酸磷酸化信号通道偶联的双功能蛋白,为STAT蛋白家族中最重要的成员之一〔1〕.作为STAT3的蛋白抑制剂PIAS3是PIAS蛋白家族的成员之一,此蛋白家族最初是作为活化的STAT的转录活性抑制蛋白被发现的〔2〕.近些年对PIAS3的生物学研究逐步深入,笔者对PIAS3的转录调控方面的研究进展做一综述.PIAS3是Chung等〔2〕研究小组于1997年发现的,位于人类1号染色体长臂(1q21)的一个基因内,它含有一个锌结合基序〔C2-(X)21-C2〕与一个开放阅读框架,这个阅读框架由583个氨基酸组成.PIAS3有两种亚型,分别为PIAS3α与PIAS3β,二者具有较高的同源性,PIAS3α只是比PIAS3β少了一小段氨基酸残基〔2〕.Kuryshev等〔3〕研究发现PIAS3是钾通道的调节蛋白之一,是细胞钾通道蛋白亚单位的分子伴侣,最初称之为“钾离子通道相关蛋白”(KChAP).作为PIAS蛋白家族成员之一,PIAS3有着如下结构域特征.1.1 N端SAP结构域及LXXLL调节基序很多染色质连接蛋白中存有SAP结构域,PIAS3蛋白的N端也存在这个结构域,其包含骨骼附着因子SAFA/B和ACINUS,这两个因子参与了染色质浓缩的过程,同时被认为参与了DNA序列的连接过程〔4〕.此外,SAP结构域还含有一个a螺旋基序—“LXXLL”(X为任意氨基酸),此基序可与NF-κB p65结合并抑制自身转录活性,同时它还与AR、PR信号转导的介导与调节密切相关〔5〕.1.2PINIT结构域PINIT基序存在于PIAS蛋白中一个高度保守的区域,破坏PINIT结构域将影响PIAS3蛋白亚核定位,据此可推断PINIT基序应该参与了核内PIAS蛋白的贮留.此外,该基序的PIAS82-132区域的过度表达可以诱导黑色素细胞及肥大细胞的凋亡,这与其对MITF及STAT的转录活性的抑制密切相关〔6〕.1.3RDL结构域类似于锌指结构的环指区域,是一个保守区域,与PIAS蛋白发挥SUMO-E3连接酶活性密切相关〔7〕,可通过对其它蛋白质的小泛素相关修饰物(SUMO)修饰来介导这些蛋白的类泛素化,同时这个区域也是Smad3的连接区〔8〕.1.4AD结构域位于靠近C末端的一个高度酸性区域,是TIF2的结合区域〔9〕;推测在AD结构域内可能存在一个保守序列SIM,此基序可与SUMO1相互作用同时却对SUMO-E3连接酶活性没有影响〔10〕.1.5 C末端保守的氨基酸末端区域,富含丝氨酸/苏氨酸结构域(S/T)序列;Tirard等的研究发现,在神经细胞中,PIAS3表现出与盐皮质激素受体(mineralocorticoid receptor MR)的特异性相互作用,这种相互作用在MR兴奋剂醛固酮的存在下得到加强,这与PIAS3蛋白中S/T序列密切相关〔11〕.目前已知的受PIAS3调控的转录因子有很多,这里介绍一些研究的相对深入的因子,主要有STAT3、NF-κB、Oct4、MITF、Akt、TIF2、AR和PR等.以下将逐一介绍.2.1STAT3JAK-STAT信号通路是近年发现的一条由细胞因子刺激的信号转导通路,在细胞的生长、增殖、分化、凋亡以及免疫调节中有重要意义.PIAS3与活化的STAT3相互作用,遮蔽其与DNA结合的功能域,从而抑制STAT3的转录〔2〕.Levy等〔12〕研究报道,PINIT区的Y94P突变会导致PIAS3功能的缺失.另据Yagil等〔13〕研究显示,PIAS3的PINIT区的一个23-aa区域能够通过抑制STAT3的转录活性而诱导细胞凋亡.这更进一步强调了在PIAS3与STAT3相互作用中PINIT结构域作用的重要性.同时最近有研究证实PINIT结构域在PIAS3与STAT3相互作用中确实起到了关键性作用〔14〕.此外,PIAS3还有一个关键的抑制肿瘤细胞增殖的区域—羧基末端的酸性区域,此区域可以通过特异地与STAT3的rPP-C8区域结合来抑制肿瘤细胞的生长并促进其凋亡〔15〕.2.2NF-κBNF-κB(nuclear factor kappa B)是体内一个重要的转录因子,对体内许多关键的细胞活动起到重要作用,包括免疫反应、细胞凋亡和细胞周期进程等.NF-κB的P65/RelA亚基与PIAS3 N端区域的LXXLL基序相互作用,当PIAS3过表达时,P65的转录活性明显被抑制〔5〕.此外,CBP是NF-κB的辅助活化剂,CBP通过与NF-κB的P65亚基互相作用提高NF-κB的转录活性,PIAS3通过干扰P65与CBP相互作用来负性调节NF-κB〔5〕.另据研究表明:因PIAS3具有SUMO-E3连接酶活性,PIAS3可以通过对P65的RelA亚基SUMO修饰来抑制NF-κB的活性〔16〕.2.3Oct4Oct4基因是POU结构域家族中的一员,有助于维持干细胞正常发生过程中的多潜能活性〔17,18〕.PIAS3蛋白可以阻止Oct4介导的转录因子激活〔19〕.Tai等〔20〕研究报道,Oct4基因在肿瘤的发生过程中起到关键作用,它的持续表达可以增强成人干细胞的自我更新能力,导致肿瘤的发生.PIAS3蛋白N末端的SAP区可与Oct4结合,从而抑制Oct4的活性,阻断肿瘤的发生发展,此抑制功能是否与SUMO E3连接酶有关尚不清楚.最近有研究发现:干细胞转录因子Nanog是胚胎干细胞自我更新所必需的基因,同时对于维持胚胎干细胞的多潜能及自我更新方面很重要.PIAS3可以诱导Nanog 表达:PIAS3的SUMO E3连接酶活性可以促进Oct4的SUMO修饰,而Oct4的SUMO修饰能够促进Nanog的表达〔21〕.2.4MITF在黑素细胞内,MITF(Microphthalmia-associtated transcription factor)的不同亚型可以调节黑素合成.其中,MITF-M与MITF-A均可以激活两个黑素生成基因启动子:酪氨酸酶和酪氨酸酶相关蛋白1,进而调节黑素生成〔22〕.MITF也是一个临床标记物,人类MITF突变可以引起II型Waardenburg综合征,此外许多恶性黑色素瘤存在MITF扩增现象〔23〕.同时有人提出MITF对于黑素细胞的分化及肿瘤转化很重要〔24〕.最近有研究显示:在黑素细胞内,通过形成MITF-PIAS3-STAT3复合物的形式来发挥对MITF与STAT3的信号转导调节〔25〕.PIAS3与MITF的Zip结构结合从而显著抑制MITF的转录活性〔26〕.MITF有两个磷酸化位点影响着其与PIAS3的结合,分别是S73和S409,这些位点被MAPK途径中的各种激酶磷酸化,尤其是ERK与RSK这两种激酶〔27,28〕.另有研究报道:S409的磷酸化作用对MITF的激活使得PIAS3解离,而后存在潜在的STAT3链接活性〔29〕.此外,PIAS3的N端一段短的氨基酸序列可以与转录因子MITF、STAT3结合并对其进行抑制,此外,PIAS3的PINIT结构域中的一个氨基酸序列中有一个Y94氨基酸,这是PIAS3与靶蛋白结合的关键部位.脯氨酸代替Y94以后将导致这种抑制作用的丢失〔14〕.2.5Smad3有研究显示:Smad蛋白在调节TGF-β(transforming growth factor β)信号通路中起关键作用.PIAS3可以激活TGF-β/Smad的转录反应,尤其是可以激活TGF-β/Smad3的转录反应,PIAS3可通过其RING结构域与Smad3的C端相互作用〔30〕.另据研究:一些辅酶因子例如p300/CBP可以调节Smad3的转录活性〔31〕.PIAS3作为构架蛋白可招募p300/CBP,并与Smad3结合形成三元复合物,从而激活Smad3转录活性〔30〕.此外,PIAS3还能够促进Smad3的类泛素化,正性调节TGF-b信号通路〔32〕.2.6Akt丝/苏氨酸蛋白激酶Akt是PI3K下游的效应分子,参与许多重要生命活动的关键步骤.PI3K-Akt信号通路参与人类多种肿瘤的发生发展.它通过与下游多种效应分子复杂的相互作用,促进细胞增殖同时抑制细胞凋亡,导致肿瘤的发生〔33〕. PIAS3的过表达不仅显著抑制肿瘤细胞生长,同时也可以可以将肿瘤细胞递呈给药物,提高肿瘤对化疗药物的敏感性,这与PIAS3抑制Akt的磷酸化,阻断PI3K/akt信号通路有关.小干扰RNA抑制PIAS3的表达后,导致肿瘤细胞加速增殖、对药物敏感性降低,同时Akt的磷酸化作用增强.这说明磷酸化的Akt可增强肿瘤细胞的增殖及耐药性.这表明PIAS3可以通过阻断PI3K/akt信号通路的效应,从而在治疗肿瘤方面发挥作用〔34〕.2.7AR活性Zimp7也称作Zmiz2,是一个新型的PIAS类似蛋白,具有转录辅助激活剂的功能.研究显示:PIAS3第321-486个氨基酸的区域与富含脯氨酸的Zimp7的N端结构域结合,提高了Zimp7调节的AR的转录活性.在AR的下游目标启动子部位,PIAS3与AR、Zimp7形成蛋白复合物,从而促进雄激素引起的转录.进一步实验显示,Zimp7的丢失明显地使得PIAS3调节AR的功能受损〔35〕.2.8 其它在乳腺癌中PIAS3可以与Stat5a/b的N端结构域结合,从而抑制Stat5的转录活性〔36〕.研究也证明了PIAS3可以调节核受体共激活子TIF2的活性,但机制并不清楚〔9〕.另外,PIAS3显著抑制PR(Progesterone re-ceptor)转录活性,这与PRB存在多个SUMO修饰位点有关,尤其可以对PRB的Lys-7、Lys-388及Lys-531这三个位点SUMO修饰.PIAS3影响PR的DNA结合活性,同时影响它的核外移及PR的反式激活〔37〕.综上所述,PIAS3通过磷酸化、SUMO化修饰等多种机制参与了对不同细胞因子的正性或负性转录调控.以上所述与PIAS3相关的这些细胞因子均与肿瘤的发生发展关系密切.PIAS蛋白自身具有功能多样性,同时,PIAS3在调控上述这些细胞因子方面发挥着重要作用,从而推断PIAS3可通过多种途径影响肿瘤的发生.有研究显示〔38〕,PIAS3蛋白在人体胃、皮肤等多种部位肿瘤组织细胞中的表达较正常组织有不同程度的增高.PIAS3在肿瘤发生过程中的具体作用机制尚不完全清楚.另有研究发现〔39〕,STAT3可通过不同途径影响免疫系统调节,而PIAS3可通过与STAT3结合影响机体免疫功能.除了以上已知研究,PIAS3可能还参与了其他一些未知的细胞功能调控,这些都有待于进一步的研究.〔1〕Jacqueline Bromberg,James E Darnell Jr.The role of STATs in transcriptional control and their impact on cellular function〔J〕.Oncogene,2000,19(21):2468-2473.〔2〕Chung CD,Liao J,Liu B,et al.Specific inhibition of Stat3 signal transduction by PIAS3〔J〕.Science,1997,278(5344): 1803-1805.〔3〕Kuryshev YA,Gudz TI,Brown AM,et al.KchAP as a chaperone for specific K+channels〔J〕.Am J Physiol:Cell Physiol, 2000,278(5):C931-41. 〔4〕Suzuki R,Shindo H,Tase A,et al.Solution structures and DNA binding properties of the N-terminal SAP domains of SUMO E3 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代谢性核受体功能及转录活性调控机制的研究进展Progressinthefunctionandtranscriptionalregulationmechanismofmetabolicnuclearreceptor李桃园,章国良(北京大学氏学部基础医学院药理系,北京100191)LITao—yuan,ZHANGGuo-liang(DepartmentofPharmacology,BasicMedicalSchool,PekingUniversityHealthScienceCenter,Beijing100191,China)收稿日期:2008—07—28修回日期:2009—02—25作者简介:李桃园(1984一),女,硕士研究生,主要从事药物代谢与遗传药理学研究通讯作者:章国良,教授,博十生导师Tel:(olo)84802725E-mail:ZlmngGLl641@bjm,,tdu.0111摘要:代谢性核受体隶属于配体依赖性转录因子超家族,其下游效应靶基因均为主司异源性药物/毒物及内源性激素代谢功能的酶及转运蛋白,可对临床药物治疗效果及疾病易感性产生重要的影响。
近年来有关代谢性核受体的功能及其转录活性调控的机制等已开始受到了关注,并已成为药物代谢动力学及临床肝病治疗学领域新的研究热点。
关键词:代谢性核受体;配体;转录活性凋节中图分类号:R969.1;R963文献标识码:A文章编号:1001-6821(2009)04—0346—04Abstract:Metabolicnuclearreceptorsbelongtoasuperfamilyofligand-activatedtranscriptionfactors,whichregulatestheexpressionofenzymeandtransportproteinresponsingformetabolizingxenobioticsandendoge-noushormones,contributedtothetherapeuticeffectofdrugandSusceo—tilityfordiseases.Recently,ithasbeeninterestedinthefunctionofthemetabolicnuclearreceptorsandtheirtranscriptionalregulationmecha・nismbytheligands,andtheresearcheshavebeenfocusedonpharmaco・kinecticsandclinicalhepatopathytreatmentfield.Keywords:metabolicnuclearreceptor;ligand;transcriptionalregulatio核受体超家族是一类配体活化的转录因子,其成员包括类固醇激素受体、非类固醇激素受体以及曾因其配体不明故而得其名的孤儿核受体(orphannuclearreceptor)。
后者目前又称为代谢性核受体,主要有孕烷x受体(PXR)、组成性雄甾烷受体(CAR)、芳烃受体(AhR)、过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)等,近年来已发现,许多外源性化学物质、内源性激素、胆固醇及其他脂类代谢产物均为其特异性配体。
代谢性核受体多位于胞浆内,与其配体结合并活化后,可进入细胞核内,诱导多种靶酶和靶蛋白的基因转录,尤其是包括CYP450s酶系超家族在内的I相药物代谢酶UDP.葡萄糖醛酸转移酶(UGTIA)等II相代谢酶以及III相药物转运蛋白(如多药耐药蛋白MDRl,P-gP)等,在调控下游药物代谢关键靶基因的表达中起了十分关键的作用,从而对临床治疗药物的代谢动力学、药物相互作用以及毒物的代谢及消除等产生重要的影响。
l孕烷X受体(PXR)1.1PXR与异源性物质代谢PXR可丰富地表达于人的肝脏、小肠、肾脏等组织细胞,其配体包括多数临床常用药物和甾体类激素,如利福平、地塞米松、克霉唑、万方数据苯巴比妥和磺吡酮。
PXR与配体结合并被激活后,可调控l相代谢酶中的CYP3A、CYP2B、CYP2C和U相代谢酶中的UGTIA、硫转移酶以及MDRl等基因的表达。
CYP3A亚家族是参与异源性物质生物转化的主要代谢酶,Jacobs等…发现,草本药物或食物中普遍含有的木脂素类、有机氯类、甾体类药物或激素等配体,有激活PXR和调控CYP33_4转录表达的能力;且试验结果显示,PXR可应答木脂素类及其代谢产物而活化,且羟化代谢产物比母体的活性更高,提示日常饮食中摄入这些物质,可能会影响CYP3A底物类药物的代谢,引起药物相互作用,影响疗效,其中有机氯类还可改变PXR对甾体类激素代谢的调节,引起内分泌紊乱。
1.2PXR转录活性的影响因素L2.1肝细胞核因子4a肝细胞核因子40r(HNF4a)是核受体超家族成员,有报道表明,小鼠胎儿Pxr启动子上有HNF40t的结合位点。
1wazaki等呤1发现,人肝脏中PXR和HNF40t的mRNA水平有相关性。
在Huhu-7细胞中,转染HNF4ct基因后,PXR的mRNA水平显著增高;而删除离PXR启动子距离最近正向重复序列1(DRl,-88/-76),或者在该区域中引入定点突变,均可使荧光素酶报告基因表达显著降低。
凝胶迁移率变动分析和染色质免疫沉淀测定结果证实,在体外和体内,HNF4ct均可结合于PXR启动子的DRl。
在HepG2细胞中,用小分子干扰RNA(siRNAs)沉默HNF4仪基因后,HNF40L和PXR的mRNA水平均显著降低。
以上结果提示,HNF40L结合于启动子的DRl元件,增加PXR的转录活性。
1.2.2MicroRNATakagi等”1研究发现,人肝脏中PXR的mRNA水平和蛋白水平不相关,猜测存在PXR转录后调节机制。
microRNA(miRNA)是一个非编码小RNA家族,约22个核苷酸的长度,可与靶基因互补区域结合而抑制翻译或者调控降解。
在PXR基因3’端的非编码区,存在16个miRNA识别位点对应的16种miR-NA,其中miR一148a选择性高,表达量大。
体外试验中,转染前体miR.148a后,PXR荧光素酶报告基因表达和蛋白水平均显著降低;而转染反义miR-148a,可使前体miR-148a的抑制作用逆转;这种调节是通过PXR基因上的PXRMREl48元件完成的。
在利福平诱导水平下,miR.148a也表现了类似的对PXR的调节作用。
该研究显示,miR.148a参与PXR的转录后调节,可下调PXR蛋白水平。
1.2.3雌激素样物质雌激素受体ER的配体中,有70%同时是PXR的配体,包括生理雌激素(El、E2)、药物雌激素/抗雌激素(炔雌醇、ICll82780、氯米芬)、植物雌激素、真菌雌激素、钛酸增塑剂、去污剂、美容剂等,均可结合并激活PXR[4】。
Wang等[51研究发现,植物雌激素拟雌内酯(剂量为25Izmol・L一)可使人PXR蛋白的基础活性抑制20%。
在诱导剂(SRl2813,300nmol・L一)刺激条件下,拟雌内酯的IC∞为12pJnol・L~。
闪烁迫近分析法提示拟雌内酯可竞争结合于PXR的配体结合域(LBD),在LBD的配体结合袋中,引入填充突变后,该抑制作用不受影响,而且拟雌内酯对PXR的抑制程度不受诱导剂利福平剂量(10一30Ixmol・L一)的影响,2者无竞争关系,证实其结合部位在配体结合袋以外。
荧光偏振竞争测定,可在体外观察拟雌内酯与PXR的AF-2位点(LBD表面)的结合。
在哺乳动物双杂交实验中,利福平增加PXR与甾体受体辅活化因子一1(SRC-1)的相互作用;而拟雌内酯可在此水平上产生抑制,但在基础水平上拟雌内酯不起作用。
提示拟雌内酯可打断人PXR和SRC.1的相互作用而抑制PXR的活性。
在正向反射丧失研究中,Pxr(+/+)和Pxr(一/一)小鼠对拟雌内酯无反应;人源化PXR小鼠出现正向反射丧失,说明拟雌内酯在整体水平可减少药物代谢,而且有种族特异性。
1.2.4HIV蛋白酶抑制剂∞1HIV蛋白酶抑制剂(HIV—PIs)用于治疗HIV感染,这类药物大多数是典型的PXR激活剂;但其新成员A-792611却具有抑制PXR的活性。
在人原代培养肝细胞中,A-792611(10Ixmol・Ld)可下调CYP3A4和CYP286的组成性和诱导水平下的表达;利福平(10Izmol・L。
1)诱导后,A-792611可使PXR荧光素酶报告基因表达下降,其Ic∞为2ixmol・L~。
通过微阵列分析得知,A-792611可下调CYP3A4、CYP286、CYIr2C8、CYP2C9和MDRI的表达;而荧光素酶报告基因结果显示,A-792611不影响核受体PXR、RXR、CAR、AhR、PPAn、FXR、VDR、GR、ER的活性。
结果分析显示,A-79261l是通过抑制PXR活性而下调基因C瑚A4、CYP286、CYP2C8、CYP2C9和MDRl的表达的,这种调控具有较高的选择性和有效性。
2组成性雄甾烷受体(CAR)2.1CAR与异源性物质代谢CAR是一种组成性甾体激素核受体,CAR与万方数据PXR之问在组织分布、配体结合及转录激活方式、靶基因及代谢底物等方面多有重叠;但CAR在肿瘤细胞中也有表达。
CAR配体多为毒物或前致癌物,以及内源性激素雄甾烷或外源性药物如苯巴比妥(PB)等。
主要诱导I相代谢酶中的CYP2B,其次为CYP3A、CYP2C、CYP4A等基因,以及II相酶谷胱甘肽.S-转移酶(GST)和UGTIA基因的转录和表达。
也有证据表明,CAR可调节胆红素的分解。
ChiruUi等【_刊考察了大鼠、家兔的肝脏和肺中CAR的表达及其对CYP2B的诱导,实验检测到大鼠肺中有低水平的CARmRNA;而家兔肺中没有。
以苯巴比妥(PB)预处理大鼠和家兔,检测肝脏和肺的微粒体中,CYP2B的敏感标记物PROD和EFCOD的活性。
结果表明,在2种动物的肝脏中,PB均可诱导CYP2B的表达,但是在肺中PB没有表现出诱导作用。
提示CAR和CYP2B的固有表达和诱导表达具有明是的组织和种属差异性,进而推测CYP2B可能影响肺部药物代谢以及吸人环境污染物的毒性作用。
2.2CAR转录活性的影响因素2.2.1蛋白磷酸化/去磷酸化Pustylnyak等哺。
揭示,Ca2+/钙调蛋白依赖性激酶Ⅱ抑制剂w,,可显著增加CAR的mRNA水平;而蛋白磷酸酶(PPl/PP2A)的抑制剂冈田酸(OA)则起相反作用。
CYP2B的诱导剂PB可以显著增加CYP2B的表达;但是对CAR没有影响。
另一种诱导剂,三苯二氧杂环乙烷(TPD),则可同时增加CYP2B和CAR的表达。