HIF SUMO化在高原低氧适应中的作用
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富氧水对进驻海拔5380m青年抗低氧效果的观察
马广全;王伟;张西洲;崔建华;哈振德;马勇;王宏运;高亮
【期刊名称】《临床军医杂志》
【年(卷),期】2008(36)1
【摘要】目的观察富氧水在高原的抗低氧效果。
方法在海拔5380 m选择已习服2个月的男性士兵10名,分别在连续口服富氧水3 d前后做台阶运动负荷实验。
结果服用3 d后与服用前比较,安静状态下和停止踏阶即刻心率(HR)显著降低
(P<0.05);血氧饱和度(SaO2)及台阶指数显著增高(P<0.05)。
结论口服富氧水3 d 可改善高原低氧血症,增强进驻青年的运动能力。
【总页数】2页(P99-100)
【关键词】高海拔;富氧水;血氧饱和度;心率;台阶指数
【作者】马广全;王伟;张西洲;崔建华;哈振德;马勇;王宏运;高亮
【作者单位】解放军第18医院
【正文语种】中文
【中图分类】R594.3;R459.6
【相关文献】
1.富氧水对初入海拔5 200m移居青年血流动力学的影响 [J], 马广全;王伟;李彬;崔建华;高亮;哈振德
2.进驻海拔5380m不同时间的青年人血液流变性和RBC-SOD的变化 [J], 张西洲
3.沙美特罗替卡松粉吸入剂对初入高海拔地区青年抗低氧效果的观察 [J], 马广全;崔建华;马秀华;王伟;李彬;哈振德;高亮
4.居住海拔5380m一年青年PWC_(170)做功前后血流动力学观察 [J], 王伟;朱永安;张西洲;马勇;崔建华
5.海拔5380m青年官兵富氧前后PWC_(170)观察 [J], 张西洲;崔建华;张建林;哈振德;张芳;马勇;王伟;柳军
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HIF-1α和 HIF-2α在低氧性肺动脉高压中的不同作用研究进展邓軻;张旭;喻珊珊【摘要】低氧诱导因子家族(HIFs)是机体应对低氧环境时的主要调节因子,它们与低氧引起的肺组织细胞损伤以及异常增殖有关,其中又以低氧诱导因子-1α(HIF-1α)和低氧诱导因子-2α(HIF-2α)的作用最为明显。
该文主要对HIF-1α、HIF-2α在结构功能上的异同和在低氧性肺动脉高压中作用的研究现状作一综述。
%Hypoxia-induced factors(HIFs)are the main regula-tors for the response of hypoxic environment.They are involved in hypoxia-relatedlung tissue cell damage and abnormal cell pro-liferation,among which,HIF-1αand HIF-2αplay the most im-prominant roles.This paper reviews the current researches of HIF-1αand HIF-2α,focusing on their structural and functional similarities and diversities,as well as their roles in the patho-genesis of hypoxic pulmonary hypertension.【期刊名称】《中国药理学通报》【年(卷),期】2017(033)001【总页数】4页(P10-13)【关键词】低氧诱导因子-1α;低氧诱导因子-2α;低氧;低氧性肺动脉高压;调控;功能【作者】邓軻;张旭;喻珊珊【作者单位】南方医科大学珠江医院药剂科,广东广州 510282;广东省心血管病研究所广东省人民医院广东省医学科学院心儿科,广东广州 510100;南方医科大学珠江医院药剂科,广东广州 510282【正文语种】中文低氧性肺动脉高压(hypoxic pulmonary hypertension,HPH)是机体长期处于低氧环境下引起血管内皮细胞损伤,血管收缩因子及舒张因子调节失衡,进而导致以肺动脉压力和肺血管阻力升高为特点的临床病理综合征[1]。
藏羊肺脏中HIF-1α的表达及其高原适应性研究2021年第5期藏羊肺脏中HIF-1α的表达及其高原适应性研究李帅帅,张晨,张雨欣,邓茵,王子懿,阿依木古丽·阿不都热依木*(西北民族大学生命科学与工程学院,甘肃兰州730030)摘要:为研究藏羊肺脏中缺氧诱导因子1(hypoxia-induciblefactor-1α,HIF-1α)表达特性,揭示藏羊高原适应性,试验选取不同海拔生活的藏羊肺脏组织,采用石蜡切片、HE染色和Masson染色观察肺组织结构,采用免疫组织化学法检测肺脏中HIF-1α的表达。
结果表明,较高海拔藏羊肺脏被膜厚度和肺泡平均大小与较低海拔藏羊对比无显著差异(P>0.05),但其被膜中弹性纤维占比、单位面积内肺泡数量、肺泡隔中毛细血管含量、肺泡隔厚度显著高于较低海拔藏羊(P<0.05);HIF-1α在较高海拔藏羊肺脏中,表达强度显著高于较低海拔地区藏羊(P<0.05)。
研究表明,藏羊肺脏结构出现适应性改变,且肺脏中HIF-1α蛋白表达与其生存海拔有关。
关键词:藏羊;肺脏;HIF-1α中图分类号:S813.24文献标识码:A文章编号:1672-9692(2021)05-0001-03Expression of HIF-1αin lung of Tibetan sheep and its adaptability to high altitude Li Shuaishuai,Zhang Chen,Zhang Yuxin,Deng Yin,Wang Ziyi,Ayimuguli·Abudureyimu*(College of Life Science and Engineering,Northwest Minzu University,Gansu Lanzhou730070)Abstract:In order to study the expression of hypoxia inducible factor-1α(HIF-1α)in the Tibetan sheep lung,the lung tissues of Tibetan sheep living at different altitudes were selected,paraffin sections and HE and Masson staining were used to observe the morphological characteristics,immunohistochemistry was used to detect the expression of HIF-1αin the lung. The results showed that there was no significant difference in the thickness of pulmonary capsule and the average size of alveoli between higher and lower altitude living Tibetan sheep(P>0.05).In the higher altitude living Tibetan sheep,the proportion of elastic fiber in lung capsule,the number of alveoli in unit area and the content of capillary in alveolar septum thickness of alveolar septum were significantly higher than those living in lower altitude(P<0.05).The expression of HIF-1αin lungs of higher altitude Tibetan sheep was significantly higher than that of lower altitude ones(P<0.05).The experiment indicates that the lung structure and the expression of HIF-1αin Tibetan sheep was differ when living altitude changes.Key words:Tibetan sheep;Lung;HIF-1α藏羊又称藏系羊(Tibetan sheep),是我国特有的牛科品种。
对传统高原训练与Hilo训练理论的理性分析作者:薛海莉来源:《文艺生活·文海艺苑》2011年第05期摘要:高原训练作为一种特殊的训练方法,已经成为运动训练界广泛讨论的热点。
因此,文章通过搜集大量的文献资料,运用逻辑分析法将传统高原训练和Hilo训练理论从不同角度进行归纳和探讨,旨在分析出二者在训练效果方面的异同点,从而达到趋利避害,提高运动成绩的目的。
关键词:传统高原训练;Hilo;缺氧中图分类号:G80文献标识码:A文章编号:1005-5312(2011)15-0261-01一、高原训练的起源与发展(一)传统高原训练的起源与发展传统高原训练(Altitude Training,AT)始于20世纪50年代,当时苏联研究员提出,人在高原环境对缺氧可以产生适应;而在高原上同时进行运动训练获得的适应,更有利于使人体呼吸和心血管系统功能增强,对提高有氧代谢运动能力,促进运动成绩的提高有良好的效果。
他们在高加索建立了一个高原训练基地(1800米),让参加1956年墨尔本奥运会的中长跑运动员进行了20天的高原训练,取得了较好的效果。
在1960年,埃塞俄比亚运动员在高度为2500米的亚的斯亚贝巴高原训练后,夺得了罗马奥运会的马拉松冠军。
之后,他用同样的方法在1964年东京奥运会上打破了自己60年的世界纪录。
从此,引起了国际上的普遍关注,使得高原训练的实践和理论研究得到了发展。
(二)Hilo训练的起源与发展HiLo (高住低训),目前它属于模拟低氧训练法的一种。
由美国学者莱文(Ben Levine)于1991年提出。
他让实验组( n = 6)在2500m高度居住,1300m高度训练;对照组( n = 3)训练、居住都在1300m 高度。
结果实验组运动员的血容量、VO2max都有增加,平原5000m跑成绩也获得提高[2]。
Hilo(高住低训),指让运动员居住在相当于2 500m左右高度的缺氧环境中,而训练则在正常氧浓度环境下进行。
低氧条件下HIF对间充质干细胞成骨分化影响的研究
王进;王军;宫明智
【期刊名称】《临床医学进展》
【年(卷),期】2024(14)2
【摘要】骨不连和骨缺损是创伤骨科的重要问题。
通过干细胞成骨分化来修复骨缺损及骨不连,将彻底改变传统的通过创伤较大的手术方式修复骨缺损的现状,迈入无创伤修复的新阶段。
研究表明,氧环境切换可能会影响干细胞分化潜能,本文综述了近年来关于缺氧诱导因子(HIF)对于缺氧条件下的细胞调控,得出了HIF-2α可能是MSCs成骨分化的新解决方案这一结论。
HIF-2α作为与慢性低氧环境调节相关的核心转录因子,在间充质干细胞增殖和分化中发挥重要作用。
【总页数】5页(P3258-3262)
【作者】王进;王军;宫明智
【作者单位】山东大学第二医院创伤骨科济南
【正文语种】中文
【中图分类】R73
【相关文献】
1.低氧对成骨生长肽诱导的小鼠间充质干细胞成骨分化的影响
2.极度低氧条件下Ckip-1siRNA促进骨髓间充质干细胞成骨分化作用
3.生理性低氧及缺氧再复氧对小鼠骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响
4.低氧环境下麝香含药血清对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化及血管生长因子表达的影响
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牦牛高原低氧适应研究进展作者:张思源柴志欣钟金城来源:《江苏农业科学》2016年第03期摘要:人们对不同海拔地区的动物进行解剖学比较并利用基因组学等现代生物技术进行系统分析,得到了低氧适应解剖学依据并挖掘出100多种与低氧适应相关的重要候选基因,初步揭示了一些高原动物低氧适应的遗传基础和分子机制。
牦牛是生活在青藏高原上的特有物种,是研究高原适应极好的模式动物,具有重要的研究价值。
本文从牦牛的组织解剖、生理生化、低氧适应基因等方面综合分析了牦牛对低氧环境适应的研究进展,为揭示牦牛低氧适应的分子机制和牦牛遗传育种研究提供理论依据和参考资料。
关键词:牦牛;低氧适应;分子机制;低氧适应基因;研究进展中图分类号: S823.8+52 文献标志码: A 文章编号:1002-1302(2016)03-0013-05氧气是大多数生物生存的基础物质,生物有机体的能量供应与代谢都与氧气密不可分,海拔3 000 m以上的高原地区空气中氧气的含量是海平面的73%,海拔5 000 m地区氧气含量仅是海平面的一半。
当环境中氧气浓度出现变化时,生物有机体会通过一系列调控来适应环境变化,平原地区生活的人或动物在高原生活一段时间,会对高原环境产生适应性,称为“获得性习服”,高原世居的人或动物在生理、生化和机体结构上表现出稳定的遗传特征,对高原环境有较好的适应,称为“遗传性适应”[1-2]。
生物机体对高原环境适应能力不足时,会对动物的生长、发育和繁殖等生理过程造成有害影响。
经过数亿年的自然选择与进化,高原哺乳动物以特有的方式在高原低氧环境中生长繁衍[3]。
常见的高原哺乳动物有牦牛、藏羚羊等,研究这些高原动物的低氧适应机制对畜牧业和农业生产都有重要的意义,同时低氧是癌症等重大疾病产生和发展的重要原因,进行低氧适应原理研究,可为相关疾病的治疗提供重要思路。
牦牛生活在海拔3 000 m以上的青藏高原及其周边地区,是高原动物的代表物种之一,经过长期的自然选择与人工选择,牦牛在解剖结构、生理生化指标和基因功能等方面都已获得稳定、独特的高原低氧适应特征与机制,为当地牧民提供了不可或缺的生产、生活资料[4]。
低氧诱导因子HIF-1α在人体内是一种重要的生物活性蛋白质,它在缺氧情况下对能量代谢起着至关重要的调控作用。
本文将围绕HIF-1α在能量代谢中的作用进行文献解读,以期全面了解该蛋白对人体功能的影响。
1. HIF-1α的基本介绍HIF-1α是一种由基因HIF1A编码的蛋白质,其编码基因位于人类染色体14q23.2-q24.1上,由该基因转录、翻译得到的蛋白质主要分布在细胞的细胞质内。
HIF-1α的主要功能是在细胞缺氧时,通过调节多种基因的表达,以适应低氧环境。
其中,其对能量代谢的调控作用备受研究者的关注。
2. HIF-1α与能量代谢研究表明,HIF-1α在细胞缺氧时能够促进糖酵解途径的进行,增加葡萄糖转化为丙酮酸和乳酸的速率,从而增加ATP的产生。
HIF-1α还可以抑制线粒体的功能,减少线粒体呼吸链的活性,从而减少氧化磷酸化的过程,进一步节约细胞内氧气的利用。
通过这些方式,HIF-1α能够在细胞缺氧时维持细胞内的能量供应,保障细胞正常的生理功能。
3. HIF-1α与疾病的关系近年来的研究发现,HIF-1α在多种疾病的发生发展中发挥着重要的作用。
在肿瘤的发生过程中,肿瘤组织由于生长速度快、造血不足等原因,常常处于低氧状态,HIF-1α的异常活化对肿瘤的代谢、侵袭和转移等过程起着重要的调节作用。
另外,在心脏缺血再灌注损伤、糖尿病等多种疾病中,HIF-1α的异常表达也与疾病的发生发展密切相关。
4. HIF-1α的研究进展目前,针对HIF-1α的研究已经取得了许多重要的进展。
通过基因工程技术,研究者可以对HIF-1α基因进行敲除或过表达,从而揭示了该基因在细胞能量代谢中的重要作用。
另外,一些研究还发现了HIF-1α的调控机制,比如HIF-1α的翻译后修饰、HIF-1α与其他蛋白的相互作用等,这为进一步揭示HIF-1α的功能机制打下了重要的基础。
5. 未来的研究方向虽然HIF-1α在能量代谢中的作用已经得到了一定程度的解析,但其在细胞生理和病理过程中的复杂调控机制仍有待进一步研究。
HIF-1α与高原低氧致急性胃黏膜损伤关系的研究进展摘要] 高原低氧可以引起急性胃黏膜损伤,发生多与高原低氧引起胃黏膜屏障功能受损,胃酸、胃蛋白酶的消化作用加强有关,而缺血缺氧是其主要原因[1]。
缺氧诱导因子-1α( hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α) 是缺氧条件下广泛存在于哺乳动物和人体内的一种转录激活因子,在多种缺氧状态诱导的相关疾病的发生过程中发挥着重要作用。
现就国内外HIF-1α与高原低氧致急性胃黏膜损伤的关系作一综述。
[关键词] HIF-1α;高原低氧;急性胃黏膜损伤;研究进展1.HIF-1α与炎症HIF-1α 是 HIF-1 的氧调节亚单位,低氧主要经HIF-1α 引起细胞、组织的有关改变。
HIF-1 有广泛的靶基因谱,目前已经发现的有 60 余种靶基因,其中既包含与肿瘤生长、发展和转移有关的基因,也涉及炎症发展、炎性细胞代谢、趋化性和存活相关的基因。
这些缺氧反应基因的转录增加可促进细胞在缺氧状态下的生存[2]。
近年研究发现 HIF-1α 具有炎症调节作用。
目前已知 IL-6、GF-1、IL-1β、TNF-α、PGE2 及 LPS 等致炎因子能激活 HIF-1α 的转录活性。
另外,HIF-1α 不仅调控巨噬细胞的免疫相关基因,也调控 CD4+和 CD8+T 细胞介导的炎症细胞因子的产生。
HIF-1α 在炎症中的作用,大部分研究认为,HIF-1α 促进了炎症反应。
Fitzpatrick[3]等研究表明,低氧条件下 HIF-1α 和NF-κB的 P65 亚基直接促进COX-2 及其他主要促炎因子的表达。
然而,另一些研究者认为,HIF-1α 在炎症性疾病中发挥了抗炎作用。
Flück[4]等研究发现,在炎症性肠病小鼠模型中,特异性敲除树突状细胞中HIF-1α 可以增加促炎因子及粘蛋白水平,表现出更严重的肠道炎症反应,这提示 HIF-1α 可能具有抑制炎症反应作用。
缺氧环境下动植物适应机制探究缺氧(hypoxia)是指在正常氧气浓度降低的情况下生物体所处的环境,它可能由于高海拔、水下或疾病等因素引起。
在缺氧环境下,动植物需要采取适应机制来确保其生存和正常功能。
本文将探讨缺氧环境下动植物适应的机制,并重点关注细胞代谢调节和基因表达调控。
动物在缺氧环境下适应的机制之一是通过细胞代谢调节。
在缺氧条件下,细胞无法通过正常的呼吸作用产生足够的能量。
为了弥补能量缺乏,动物会转向发酵代谢途径,例如乳酸发酵。
这种代谢途径能够在缺氧环境下快速产生少量的ATP(三磷酸腺苷),供细胞使用。
此外,动物还会减少耗氧量,通过降低代谢速率来延缓氧气耗尽。
这些调节使得动物能够在缺氧环境下存活,并在恢复到正常氧气水平后恢复正常功能。
缺氧环境下的植物适应机制也与细胞代谢调节有关。
植物在缺氧条件下也会进行乳酸发酵,以产生ATP。
此外,植物还会增加根系的通气量,以便从土壤中吸收更多的氧气,并通过氧化呼吸来产生额外的能量。
植物还会增加醛缩酶(aldehdyde dehydrogenase)活性,以减少干旱和缺氧对植物的伤害。
这种酶可以帮助植物代谢有害物质,同时增加细胞的氧化还原能力。
除了细胞代谢调节,基因表达调控也在缺氧环境下发挥重要作用。
缺氧环境会引起一系列适应性基因的表达变化。
例如,低氧环境下活跃的转录因子HIF (hypoxia-inducible factor)可以促进血管新生,以提供更多氧气供应。
此外,低氧环境还可以通过调节蛋白质降解途径来增加氧气的利用效率。
这些基因的表达调控在动植物的生长和发育过程中起着重要的调节作用,帮助它们适应缺氧环境。
在缺氧环境下,动植物的适应机制不仅仅局限于细胞代谢调节和基因表达调控。
例如,动物可以通过改变呼吸模式来调节氧气吸入和二氧化碳排出的速率。
此外,植物还可以通过改变叶片的形态结构,增加气体交换表面积,以提高光合作用的效率。
这些适应机制都旨在帮助动植物在缺氧环境中维持生存和生长所需的氧气供应。
HIF SUMO化在高原低氧适应中的作用[摘要] 低氧诱导因子-1是参与调节机体氧平衡的重要核转录因子。
作为一种蛋白质,它的主要亚基hif-1α受到多种翻译后的化学修饰,如泛素化、类泛素化等的影响,从而使其蛋白的稳定性、入核以及对下游基因的促转录活性受到调节。
因此,研究hif-1α翻译后的修饰,不仅有助于理解类似转录因子自身的调控,更能对hif-1作为一个高原病的治疗靶标提供思路。
[关键词] sumo修饰;高原低氧;hif-1[中图分类号] r34???[文献标识码] a???[文章编号] 2095-0616(2012)21-50-03action of hif sumo in altitude hypoxia adaptationma?xiaopu??hou?lijuan??zhang?shilong??wang?xinzhao??li ?wenhuamedical school, tibet institute of nationalities,xianyang 712082,china[abstract] hypoxia-inducible factor-1 is a nuclear transcription factor involved in regulating the body’s oxygen balance. as a protein, and its major subunits hif-1α by a wide variety of post-translational chemical modifications, such as ubiquitination, class,ubiquitination, etc., making it the stability of theprotein, into the nucleus as well as on the downstream genes promoting transcriptional activity is regulated. therefore,the study of post-translational modifications of hif-1α,not only help to understand similar regulation of the transcription factor, thinking more of hif-1 as a treatment of altitude sickness target.[key words] sumo modification;altitude hypoxia;hif-1 高原地区海拔3 000米以上的地区为低气压、低氧分压,易导致机体缺氧。
从细胞和分子水平上来看,机体对缺氧的适应性反应是由氧感受器感受氧分压的下降开始,通过一系列的信号转导,最终激发相应低氧诱导适应性基因的表达,用以维持组织氧供并增强细胞在缺氧情况下的生存能力。
其中,低氧诱导因子-1是这些基因表达的主要调控者[1]。
小泛素类蛋白(small ubiquitin-related modifier,sumo)能共价修饰该种蛋白质,并调节其功能和定位[2]。
hif sumo化在高原低氧适应中作用报道不多,笔者在这方面进行了总结。
1?低氧诱导因子1(hypoxia inducible factor 1,hif-1)hif-1是20世纪90年代初,在研究低氧诱导的促红细胞生成素(erythropoietin,epo)基因表达时,从细胞核提取物中发现的,是一种关键的平衡氧稳态和调节缺氧反应的转录因子[3]。
在细胞低氧应答反应中起核心作用,其中phd-vhl-hif 轴有细胞氧平衡中心调控者的作用[4-5]。
2?sumo(small ubiquitin-related modifier)蛋白质修饰在细胞行为和个体生理活动中起着极其重要的作用,相关研究是近年来生物医学研究的热点之一。
泛素化修饰是最广泛的蛋白翻译后修饰之一,参与了包括蛋白转运、降解、细胞信号调控等诸多细胞生物学过程。
细胞内蛋白质泛素化系统的调控和作用机制极为复杂,泛素连接酶底物的鉴定更是研究的关键点和瓶颈。
泛素化与其他翻译后修饰间的相互调控也已成为当前生命科学的研究热点[6]。
通过对sumo蛋白3种亚型的研究,发现sumo-1在哺乳动物的缺氧应激反应中有着重要的作用。
本课题将重点围绕sumo-1缺氧应激反应的机制来研究sumo与高原低氧和hif-1的关系。
3?sumo化与高原低氧sumo是一类结构与泛素类似的小分子蛋白,底物分子与sumo共价结合的过程叫做sumo化(sumoylation)。
sumo与泛素在氨基酸序列上虽然只有18%相同,但在二级结构上有惊人的相似。
因此sumo 化与泛素化途径基本相似,不同的是,sumo化本身是一个动态可逆的过程,它并不促使蛋白质降解,反而是加强蛋白质的稳定或调节蛋白在细胞内的定位和分布,以及影响蛋白质的转录活性[7]。
通过sumo-1在细胞核内定位等方法,已有实验结果表明,低氧能够上调sumo?1的表达[8]。
而细胞对高原缺氧应激的直接反应之一是在细胞内积聚低氧诱导因子-1,由此猜想sumo蛋白对hif?1的表达具有调控作用。
那么sumo对hif-1有怎样的调控作用,又是怎样发挥作用的呢?4?sumo化调控hif?1稳定性及机制目前发现,sumo化可通过竞争性抑制泛素化通路,提高多种核内蛋白质的稳定性。
hif?1发生sumo化的靶点在hif-1α亚基的氧依赖降解区域(oxygen-dependent degradation domain,oddd)的lys391,lys477,lys532上。
同时oddd也是乙酰化和羟基化作用的靶点,经乙酰化和羟基化修饰后的hif?1可被pvhl识别并经泛素?蛋白酶体途径完成降解[9]。
两者的结果完全相反,hif sumo 化增加了hif-1α的稳定性,hif泛素化降低了hif-1α的稳定性。
此外,在低氧状态下,高水平的sumo可以明显抑制一种泛素化降解通路e3酶mdm2的降解,提高其稳定性。
这一作用可能与p53有关[10]。
另外,sumo化能够抑制泛素化酶e2-25k的活性,也可能与抑制hif-1通过泛素?-蛋白酶体途径降解有关。
shao等研究表明在低氧状态下sumo化hif?1可以提高其稳定性[11]。
低氧环境下,一种叫做rsume(rwd-containing sumoylation enhancer)的蛋白表达应激性增高,可促进sumo的表达以及hif?1的sumo化。
通过免疫共沉淀等方法证实,接受低氧刺激的小鼠体内suno?1和hif-1蛋白的表达水平急剧增加,它们共同定居于核内,sumo?1能使hif-1α发生sumo化,进而增加hif-1α的稳定性及在核内表达,导致hif-1转录活性增强[12]。
5?sumo对hif转录活性的影响薛庆於等[8]利用筛选和建立的稳定表达sumo?1细胞系,通过低氧培养,证明了在低氧应激过程sumo-1可以稳定或者上调hif-1α。
即应用一系列不同缺失突变体的vegf?luc报告质粒分别转染hek293细胞、得到稳定表达gfp和gfp-sumo-1的hek293细胞,并进行低氧和常氧培养。
在低氧应激培养条件下,sumo-1可以明显上调hif?1的转录活性,而且这种转录上调的机制是通过促进hif-1与低氧反应元件(hypoxia response element,hre)的结合产物。
相反,在去sumo化酶senp1缺陷的 mef细胞,低氧处理几乎不积累hif-1α[13]。
通过研究催化sumo修饰的酶来研究sumo与hif-1的内在关系,sumo化是一个动态的过程,即由sumo修饰所特异的e1,e2和e3酶来催化,可逆反应则由一组被称为senp的sumo特异性蛋白酶来完成[14-16]。
至今已鉴定了6个存在于人体细胞中的senp家族成员,每一个成员具有不同的细胞内定位和底物特异性[17]。
虽然对其生化特性进行了大量研究,但senp在参与的细胞生命活动过程中的作用并未十分了解。
早前,有研究认为sumo与大量底物(或者酶作用物)的结合可调节从酵母到哺乳动物的众多细胞反应过程。
大多数sumo靶位点在细胞核中,包括转录因子、转录调节因子和染色体重构因子,这些蛋白质经sumo化修饰可以改变其在细胞的定位和生物学活性[18]。
田华等[19]研究显示,在大鼠肺动脉中度缺氧暴露后的sumo化hif-1α,通过vegf的hif-1α靶基因的转录,改善缺氧引起的肺动脉高压。
sumo化调节hif1α活性有利于创伤愈合中血管新生。
6?展望低氧可以上调sumo-1的表达,sumo-1并不引起靶蛋白降解,而是通过翻译后修饰,保护蛋白免受泛素化降解、影响细胞内的定位和蛋白与蛋白之间的相互作用。
由sumo-1介导的hif-1α的翻译后修饰,可以调控hif-1α的稳定性,并参与细胞内信号通路的调节[20]。
但这种增强通过何种机制实现,有待进一步研究。
尽管关于sumo化修饰对hif?1α稳定性和转录活性的影响结果仍存在争议[21],可以肯定的是:sumo化可使hif?1的转录活性发生改变。
我国西藏高原地区,低气压、低氧分压,易引起人体缺氧,导致高原病发生。
在高原适应者机体会出现无氧代谢能力增强、毛细血管数量和密度增加等一系列与低氧诱导因子激活有关的适应性改变。
由于hif-1生成减少或降解增加是许多高原病的产生的原因,在高原低氧适应中的作用巨大,深入研究sumo与高原低氧和hif的关系显得极为重要,hif-1α sumo化可能是治疗高原病的分子靶点。
另外hif-1与肿瘤的发生、发展密切相关,抑制hif?1活性可能是治疗癌症的良策。
相信对高原低氧、sumo蛋白和低氧诱导因子关系的日渐阐明,将为认识低氧性疾病和肿瘤的机制及治疗提供新的观点和措施,为临床医学、高原医学和航天医学做出重要贡献。
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