低氧诱导因子-1功能调节及其机制
- 格式:pdf
- 大小:171.87 KB
- 文档页数:4
HIF-1a介导的糖酵解重编程糖酵解是一种重要的细胞能量代谢途径,通过将葡萄糖分解成乳酸或丙酮酸来产生ATP。
然而,在一些缺氧或低氧环境下,细胞必须依赖糖酵解来维持能量供应。
在这种情况下,HIF-1a(低氧诱导因子1α)被激活,并且可以通过多种方式来促进糖酵解的过程。
本文将就HIF-1a介导的糖酵解重编程进行探讨。
1. HIF-1a的结构和功能HIF-1a是一种转录因子,主要由两个亚基组成:HIF-1α和HIF-1β。
在正常氧分压条件下,HIF-1a的稳定性很低,会被氧依赖性蛋白质酶降解。
然而,在缺氧或低氧环境中,HIF-1a的降解被抑制,从而使其能够稳定存在并进入细胞核,结合到HIF-1β上形成活性的转录复合物,进而转录启动子区域上调糖酵解相关基因的表达。
2. HIF-1a介导的糖酵解增强在缺氧环境下,细胞需要快速产生能量以维持生存,而糖酵解是最快速产生能量的代谢途径之一。
HIF-1a通过多种途径来增强糖酵解的过程,包括但不限于以下几点:a. 促进糖酵解相关基因的转录:HIF-1a可以结合到糖酵解相关基因的启动子区域,直接促进其转录水平的提高,从而增加糖酵解的速率。
b. 促进乳酸产生:HIF-1a可以增加乳酸脱氢酶(LDH)的表达,提高乳酸的产生速率。
c. 抑制线粒体呼吸:HIF-1a可以通过抑制线粒体的结构和功能来降低氧化磷酸化的速率,从而迫使细胞更多地依赖糖酵解来产生能量。
3. HIF-1a介导的糖酵解在疾病中的作用HIF-1a介导的糖酵解在多种疾病中发挥着重要作用,例如肿瘤、心血管疾病和炎症相关疾病等。
在肿瘤中,缺氧微环境是肿瘤形成和发展过程中的常见特征,HIF-1a介导的糖酵解增强可以为肿瘤细胞提供充足的能量和生物合成原料,从而促进肿瘤生长和转移。
在心血管疾病中,缺血再灌注损伤导致组织缺氧,激活HIF-1a介导的糖酵解可以帮助组织恢复能量平衡和维持生理功能。
在炎症相关疾病中,组织缺氧和局部酸中毒导致细胞代谢紊乱,激活HIF-1a介导的糖酵解有助于细胞应对外界环境的变化。
针刺调控缺氧诱导因子-1α信号通路改善缺血性脑血管病的作
用机制
姜海伦;朱巍明;张超;孟祥刚;李姗姗;孟智宏
【期刊名称】《世界中医药》
【年(卷),期】2024(19)8
【摘要】缺血性脑血管疾病是常见的神经系统疾病之一,具有高致残率,高死亡率的特点,加剧了世界范围内的医疗卫生经济负担。
缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)是低氧响应的关键因子,在缺血性脑血管病发生和发展过程中发挥重要作用,而针刺在缺血性脑血管病的治疗中同样显示出显著优势。
针刺调控HIF-1α信号通路可能是针刺产生疗效的关键机制之一。
既往研究初步表明针刺对HIF-1α的调控作用可能不仅与疾病的损伤类型相关,还可能与HIF-1α的表达的时效效应以及针刺的介入时机相关。
【总页数】6页(P1192-1196)
【作者】姜海伦;朱巍明;张超;孟祥刚;李姗姗;孟智宏
【作者单位】天津中医药大学第一附属医院;天津中医药大学;国家中医针灸临床医学研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】R245
【相关文献】
1.针刺通过TLR4/NF-κB信号通路调控炎症反应治疗中枢神经系统疾病的作用机制研究进展
2.基于“ICAM-5/ERM/PI3K/AKT信号通路”探讨针刺治疗缺血性中风的作用机制
3.人参皂苷Rg1调控Epac1/Rap1信号通路对缺血性脑卒中大鼠神经保护作用机制研究
4.针刺调控MAPK信号通路治疗急性胰腺炎作用机制研究进展
5.针刺足三里通过调控ROCK1/AKT信号通路防治脓毒症致肌萎缩的作用机制
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
缺氧诱导因子-1的稳定性调节刘波【期刊名称】《遵义医学院学报》【年(卷),期】2012(035)006【总页数】5页(P548-552)【关键词】缺氧诱导因子-1;稳定性调节【作者】刘波【作者单位】遵义医学院药理学教研室暨贵州省基础药理重点实验室,贵州遵义563099【正文语种】中文【中图分类】R971缺氧诱导因子-1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)是在研究缺氧诱导的红细胞生成素(erythropoietin,EPO)的基因表达时发现的一种DNA结合蛋白,其分布和作用十分广泛,目前已确定的靶基因已有130多种,且这些基因编码的蛋白参与血管再生与重塑、促进神经再生、葡萄糖的运输及酵解、红细胞生成、氧化应激和炎性等多种病理生理过程。
本文结合国内外对HIF-1的研究报道,系统综述了HIF-1的结构及其稳定性调节。
1 HIF的结构和稳定性调节Semenza[1]等于1992 年最先确立了 HIF -1 的组成结构,并证明了其cDNA的编码顺序。
它属于PAS家族(PER-ARNT-SIM),由120KD的氧依赖性β亚基和91/93/94KD的非氧依赖性β亚基组成的异二聚体转录因子,α和β亚单位均属于碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix,bHLH)家族。
HIF-β又称芳香烃受体核转运蛋白,在细胞内稳定表达,不受氧浓度的影响。
而HIF-α是决定HIF生物学活性的亚基,HIF-α表达对细胞内氧浓度高度敏感,被称为“缺氧基因表达的总开关”。
在常氧条件下,HIF-lα的表达与降解处于动态平衡,只有5 min的极短的半衰期,细胞内的HIF-1α表达后,脯氨酸羟化酶(proline hydroxylase,PHD)立即加载到HIF-1α亚基氧依赖降解区(oxygen-dependent degradation domain,ODD区)Pro402或Pro564上,形成脯氨酰残基。
低氧诱导因子1(HIF—1)与动脉粥样硬化中炎症细胞关系的研究作者:刘敏郗爱旗来源:《医学信息》2016年第04期摘要:迄今为止,动脉粥样硬化(AS)是冠状动脉疾病、颈动脉疾病和外周动脉疾病最常见的潜在原因,其与这些疾病的高发病率和死亡率均有关。
缺氧地区的人都普遍存在动脉粥样硬化病变,并且病变的发展与载脂巨噬细胞的形成有关,该病变同时也增加局部炎症反应和血管再生。
低氧诱导因子1(HIF-1)是缺氧的主要调节因子,它通过启动和促进泡沫细胞的形成、内皮细胞功能障碍、细胞凋亡,增加炎症反应促进血管生成,在动脉粥样硬化的进展中起着关键性作用。
目前较为公认的观点认为,AS是一种炎症性疾病,越来越多的资料也表明炎症在AS中起重要作用。
本文的目的是总结HIF-1与动脉粥样硬化中炎症细胞的关系。
关键词:低氧诱导因子;动脉粥样硬化;血管生成;炎症细胞动脉粥样硬化是一种多因性疾病,近年来,AS的诊断与治疗有了长足进步,但人们对AS 病因学方面的认识仍存在不足[1]。
体内氧平衡的破坏可能会导致动脉粥样硬化。
随着动脉粥样硬化病变的发展,动脉壁会增厚,扩散进入内膜的氧气也会明显减少。
此外,HIF-1会导致动脉粥样硬化多个组成成分的功能障碍,,增加局部的炎症反应和血管生成。
现就炎症和AS 发生过程中炎症细胞及炎症介质作用的研究进展综述如下。
1 缺氧是动脉粥样硬化的重要特征在人类粥样硬化斑块中的巨噬细胞内存在缺氧情况,这证明粥样硬化斑块存在组织缺氧。
组织缺氧可能通过促进脂质堆积,增强炎症反映和血管生成从而促进病变进展。
动脉粥样硬化形成的早期,导致粥样硬化形成的脂蛋白巨噬细胞吞噬后从内膜清除,从而导致泡沫细胞的积聚。
组织缺氧使巨噬细胞中的脂滴形成增加,促进炎症介质的分泌,而脂滴可能发挥介导炎症反应的作用。
一些文章也已经提出,斑块深层的缺氧可以通过激活某些血管生成蛋白质从而诱导血管生成。
2 HIF-1的分子特征HIF-1是一种广泛表达的异质二聚体转录因子。
血红蛋白基因 hif通路
血红蛋白基因(HBB基因)编码了血红蛋白的β-链,它是人体
内氧气运输的关键蛋白质。
HIF通路是指低氧诱导因子(HIF)信号
通路,它在细胞对缺氧环境做出反应时发挥重要作用。
下面我会从
不同角度来解释这两个概念。
首先,让我们来谈谈血红蛋白基因。
血红蛋白基因位于人类染
色体11上,包含了5个外显子和4个内含子。
这个基因编码了β-链,它与α-链一起组成血红蛋白分子,负责运输氧气到人体各个
组织和器官。
HBB基因突变可能导致血红蛋白病,包括镰状细胞性
贫血等遗传性疾病。
接下来,让我们了解一下HIF通路。
低氧诱导因子(HIF)是一
种转录因子,它在细胞感知到低氧环境时被激活。
HIF由HIF-1α
和HIF-1β两个亚基组成,其中HIF-1α的稳定性和活性受氧气水
平的调节。
在低氧条件下,HIF-1α稳定并与HIF-1β形成复合物,进入细胞核调控一系列基因的转录,包括血管生成因子等。
血红蛋白基因和HIF通路在生理和疾病中都起着重要作用。
例如,在缺氧条件下,HIF通路的激活有助于调节血管生成和代谢适
应,而血红蛋白基因的突变可能影响血红蛋白分子的结构和功能,进而影响氧气的输送和释放。
总的来说,血红蛋白基因和HIF通路都是生物医学领域中备受关注的重要研究课题,它们的相关研究有助于我们更好地理解氧气运输和细胞对缺氧环境的应对机制。
希望这些信息能够对你有所帮助。
SIRT1对低氧诱导肺动脉内皮细胞损伤的保护作用及机制龚琦1,陈婷1,周芝文2,周文胜21 湖南师范大学附属第一医院 湖南省人民医院,长沙 410000;2 湖南省人民医院 湖南师范大学附属第一医院摘要:目的 探讨沉默信息调节因子1相关酶(SIRT1)对低氧诱导肺动脉内皮细胞损伤的保护作用及其机制。
方法 体外培养人肺动脉内皮细胞,将细胞分为8组:对照组、低氧组、SRT1720(SIRT1激动剂)组、EX -527(SIRT1抑制剂)组、低氧+ SRT1720组、低氧+ EX -527组、低氧+ TEMPOL (mitoROS 抑制剂)组和低氧+ NAC (ROS 抑制剂)组。
正常组细胞置于正常细胞培养箱中培养,低氧模型细胞置于3% O 2,5% CO 2低氧舱中处理24 h ,其余组分别予SRT1720、EX -527、TEMPOL 和NAC 处理24 h 后低氧处理。
DHE 和MitoSOX 染色法检测细胞内及线粒体活性氧水平,试剂盒检测细胞MDA 水平,免疫荧光法检测细胞沉默信息调节因子相关酶1(SIRT1)、核苷酸结合寡聚化片段结构域样受体蛋白3(NLRP3)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶1(Caspase -1)、发动蛋白相关GTP 酶(Drp1)、线粒体融合蛋白2(Mfn2)水平,JC -1染色法检测细胞线粒体膜电位水平,ELISA 法检测细胞炎症因子IL -1β和IL -18水平,免疫印迹法检测细胞Gasdermin D (GSDMD )蛋白水平。
结果 与对照组相比,低氧组肺动脉内皮细胞的SIRT1蛋白表达降低(P <0.01),胞内ROS 、mitoROS 、MDA 、NLRP3、Caspase -1、GSDMD 、Drp1蛋白表达和炎症因子IL -18和IL -1β水平均升高(P 均<0.01),线粒体膜电位(MMP )水平、Mfn2蛋白表达均降低(P 均<0.01)。
·84·困讣压学呼吸系统分册2003年第2={卷第2期缺氧诱导因子一1信号转导通路的研究进展南华大学附属第三医院呼吸病研究室(衡阳421900)李炽观综述载爱国审校摘要缺氧诱导因子1(HIF1)是机体细胞在低氧环境中产牛的一种结合DNA蛋山质因子.枉低氧信号转导中起刮一个咀曼的中介作Ⅲ.通过转录水平参与对低氧反应基因的调控,从Ifij使机体刘低氧刺激作出复朵的病理生理反J矗。
但其洋细的信号转导通路机制还未完全清楚关键词缺氧诱导因子1;信号转导通路;低氧低氰环境中,机体及细胞对缺氧的反应极其复杂。
细胞适应低氧环境足通过对一些特殊基因的凋甘来文现的,象血管内发细胞生长因子(VEGF)、红细胞生成素(EP())和HIF一1。
其巾,I¨F1足一个蕈要的中介物质。
通过它进而对一系列的低氧反应基凶(bypox[aresponsivegenes.HRG)进行转录调节.从而产牛·系列的生理适应,如红细胞生成增多.使携氧能力增强;血管再生和重建;糖酵解能力增强.使尤氧条什下ATP乍成增多,以满足组织细胞的能星代谢。
但低氧环境下,细胞是通过何种信号转导通路产生H1F一1还未完全清楚。
本文就其可能的信号转导通路作一综述。
1缺氧诱导园子-lHIF一1是在缺氧诱导的细胞核抽取物中发现的一种I)NA结台挫蜇自质分了,被认为足信号转导通路中晌一个关键成分。
结构分析表明HIF1丰要以异源二聚体形式存在。
由分子质量为120ku的d亚基(111F1n)和由91/93/94kii_种13亚基(H1F—10)绀成。
在活性的HIF一1中。
HIF1以双亚基形式和IIlFl结合位点DNA相互作用,进行转求调控。
HIF一1“为HIFl所特有,仅在缺氧细胞孩中存存。
常氧环境中,HIF—let的含量甚微,很难检测到.『『『『存低氧环境中.HIF一1a却大量集聚并转移至细胞核中,此过程称作核转位。
其可能机制是常氧rJ“生的HIF一1Q被vorl—hippel—lindau蛋白结台而被修饰,从而成为Ubiquitin蛋白酶降解的靶LI标。
生物技术进展2019年㊀第9卷㊀第4期㊀332~340CurrentBiotechnology㊀ISSN2095 ̄2341进展评述Reviews㊀收稿日期:2019 ̄03 ̄18ꎻ接受日期:2019 ̄04 ̄24㊀作者简介:闫东科ꎬ助教ꎬ研究方向为生物化学与分子生物学ꎮE ̄mail:983069525@qq.comꎮ∗通信作者:闫东科与吕平为共同通信作者ꎮ吕平ꎬ教授ꎬ研究方向为生物技术ꎮE ̄mail:Bestman_0429@163.com低氧诱导因子及其抑制剂研究进展闫东科∗ꎬ㊀吕㊀平∗天津职业大学生物与环境工程学院食品生物技术系ꎬ天津300350摘㊀要:低氧(hypoxia)是生物体内常见的生理和病理现象ꎬ也是常见的实体肿瘤微环境ꎮ人和其他哺乳动物体内存在一系列应对缺氧胁迫的调节机制ꎬ而低氧诱导因子(hypoxia ̄induciblefactorsꎬHIFs)是这些调节机制中的关键调控因子ꎬ是一类参与细胞缺氧应答反应的转录因子家族ꎮ大量研究表明ꎬHIFs与生物体的生长㊁发育㊁血管生成㊁红细胞生成㊁细胞代谢和自噬以及肿瘤的发生㊁发展㊁转移侵袭㊁放化疗抗性和癌症患者的不良预后等密切相关ꎮ因此ꎬ进一步加强HIFs及其抑制剂的相关研究对于肿瘤的认识与治疗具有重要意义ꎮ从HIFs的蛋白质结构㊁稳定性调控㊁转录激活调控及其靶向抑制剂的研究进展等方面进行综述ꎬ以期为靶向HIFs的肿瘤治疗提供新线索ꎬ为新型HIFs抑制剂的研究与开发提供参考ꎮ关键词:低氧诱导因子ꎻ稳定性调控ꎻ转录活性ꎻ靶向抑制剂ꎻ肿瘤治疗DOI:10.19586/j.2095 ̄2341.2019.0027ProgressonHypoxia ̄inducibleFactoranditsInhibitorsYANDongke∗ꎬLYUPing∗DepartmentofFoodBiotechnologyꎬSchoolofBiologicalandEnvironmentalEngineeringꎬTianjinVocationalInstituteꎬTianjin300350ꎬChinaAbstract:Hypoxiaisacommonphysiologicalandpathologicalphenomenoninvivoandacommonmicroenvironmentofsolidtumors.Thereareaseriesofregulationmechanismsinhumansandothermammalstodealwithhypoxiastress.Andhypoxia ̄induciblefactors(HIFs)arethekeyregulatorsoftheseregulationmechanismsꎬandtheyareafamilyoftranscriptionfactorsinvolvedincellularhypoxiaresponse.ExtensivestudieshaveshownthatHIFsarecloselyrelatedtogrowthanddevelopmentoforganismsꎬangiogenesisꎬerythropoiesisꎬcellmetabolismandautophagyꎬandoccurrenceꎬdevelopmentꎬmetastasisandinvasionꎬradiochemotherapyresistanceoftumoraswellaspoorprognosisofcancerpatients.ThereforeꎬitisofgreatsignificancetofurtherstrengthentheresearchonHIFsandtheirinhibitorsfortheunderstandingandtreatmentoftumors.TheprogressofproteinstructureꎬstabilityregulationꎬtranscriptionalactivationregulationandtargetedinhibitorsofHIFswasreviewedꎬinordertoprovidenewinsightsinHIFstargetedtumortherapyandofferreferencesfortheresearchanddevelopmentofnewHIFsinhibitors.Keywords:HIFsꎻstabilityregulationꎻtranscriptionalactivityꎻtargetedinhibitorꎻtumortherapy㊀㊀低氧是生物体内常见的生理和病理现象ꎬ常发生于早期胚胎发育㊁肿瘤形成㊁急慢性血管疾病和慢性阻塞性肺病等ꎮ为了应对低氧胁迫ꎬ生物体内存在一系列调节机制ꎬ而在这些调节途径中ꎬHIFs是最主要的一类介导低氧适应性应答反应的转录因子家族ꎮHIFs调控的靶基因产物涉及红细胞生成㊁血管生成以及细胞的增殖㊁代谢和凋亡等多个方面ꎬ因而在人和哺乳动物的低氧适应生理性应答反应中发挥着重要作用ꎻ而HIFs在机体的低氧适应病理性应答反应中的作用更值得关注ꎬ如HIFs可调控肿瘤细胞的代谢重编程㊁抑制肿瘤细胞凋亡㊁诱导自噬促进肿瘤细胞存活ꎬ并与新生血管生成㊁上皮间质转化(epithelial ̄mesenchymaltransitionꎬEMT)㊁转移侵袭㊁放化疗抗性㊁pH稳态㊁自分泌㊁肿瘤干细胞(tumorstemcellꎬCSC)维持和肿瘤预后等密切相关ꎬ从而起到促进肿瘤发生发展的作用[1~4]ꎮ因此ꎬ加强HIFs生物学功能与特性及其. All Rights Reserved.作用调控机制的研究ꎬ是开发新型抗癌药物的关键ꎮ本文将从HIFs的蛋白质结构㊁稳定性调控㊁转录激活调控及其靶向抑制剂的研究进展等方面进行综述ꎬ以期为靶向HIFs的肿瘤治疗提供新线索ꎬ为新型HIFs抑制剂的研究与开发提供参考ꎮ1㊀HIFs蛋白质结构人和其他哺乳动物体内共存在3种HIFs家族成员ꎬ即HIF ̄1㊁HIF ̄2和HIF ̄3ꎬ三者均为由受氧气浓度调控的HIF ̄α亚基(HIF ̄1α㊁HIF ̄2α和HIF ̄3α)和组成型表达的HIF ̄1β亚基(又称芳香烃受体核转运蛋白ꎬarylhydrocarbonreceptornucleartranslocatorꎬARNT)组成的异源二聚体ꎮ3种HIF ̄α亚基(HIF ̄αs)和HIF ̄1β亚基的N端均含有碱性螺旋-环-螺旋(basichelix ̄loop ̄helixꎬbHLH)结构域㊁PAS(Per/ARNT/Sim) ̄A和PAS ̄B结构域(图1)ꎬ其中ꎬbHLH ̄PAS结构域介导HIFs的异源二聚化以及HIFs与靶基因增强子或启动子上的低氧应答元件(hypoxiaresponseele ̄mentꎬHREꎬ5ᶄ ̄A/GCGTG ̄3ᶄ)结合[5]ꎮHIF ̄1α和HIF ̄2α亚基的C端含有氧依赖的降解结构域(oxygen ̄dependentdegradationdomainꎬODD)和2个转录激活结构域N ̄TAD和C ̄TAD(N/C ̄terminalactivationdomain)ꎮHIF ̄3α亚基的C端含有ODD结构域和N ̄TAD结构域ꎬ但缺少C ̄TAD结构域(图1)ꎮODD结构域中的LAPYIXMD基序在HIF ̄αs与肿瘤抑制蛋白VHL(vonHippel ̄LindautumorsuppressorproteinꎬpVHL)的结合中起关键作用[6]ꎻN ̄TAD结构域在HIF ̄αs的靶基因调控特异性中起主导作用ꎻC ̄TAD结构域具有富集辅助因子p300/CBP形成转录激活复合物的作用[7]ꎮ此外ꎬHIF ̄1α和HIF ̄2α亚基的C端存在双向核定位信号(nuclearlocalizationsignalꎬNLS)ꎬ以确保二者定位于细胞核[8]ꎻHIF ̄3α亚基的C端存在2段功能上冗余的NLSꎬ且第一段NLS的核定位功能强于第二段[9]ꎮHIF ̄3α亚基由于选择性剪接㊁转录启动子不同和翻译起始密码子位点不同等原因ꎬ存在多种剪接变异体[10]ꎮ如人源HIF ̄3α(hHIF ̄3α)有8种剪接变异体[11]ꎬ其中全长的hHIF ̄3α1含有亮氨酸拉链(leucinezipperꎬLZIP)基序和存在LA ̄PYIXMD基序的ODD结构域(图1)ꎻ而hHIF ̄3α4剪接体仅含有bHLH ̄PAS结构域(图1)ꎬ且对HIF ̄1α和HIF ̄2α具有负调控作用[12]ꎮHIFs除了通过与靶基因上的HRE直接结合激活转录ꎬ还可通过干扰其他转录因子(如Myc㊁p53和Notch等)的活性间接影响基因表达[13]ꎮ如HIF ̄1和HIF ̄2竞争性地与Notch受体的胞内结构域(NotchintracellulardomainꎬNICD)相互作用ꎬ当HIF ̄2α与NICD相互作用时ꎬ将抑制Notch信号通路的活性ꎬ而低氧对胶质瘤干细胞(gliomastemcellsꎬGSC)的增殖和自我更新等的促进作用是通过激活Notch信号通路实现的ꎻ与此相反ꎬ当HIF ̄1α与NICD相互作用时ꎬ将活化Notch信号通路ꎬ增加低氧时Notch靶基因的表达ꎬ促进GSC的增殖[14]ꎮ2㊀HIFs的稳定性调控2.1㊀氧依赖稳定性调控机制HIFs作为细胞内氧动态平衡的感受器ꎬHIF ̄αs亚基的稳定性受到氧浓度的严格监控ꎬ氧浓度图1㊀HIF ̄αs㊁HIF ̄1β㊁hHIF ̄3α1和hHIF ̄3α4的结构Fig.1㊀StructuresofHIF ̄αsꎬHIF ̄1βꎬhHIF ̄3α1andhHIF ̄3α4.注:ID:抑制结构域(inhibitotydomain)ꎮ333闫东科ꎬ等:低氧诱导因子及其抑制剂研究进展. All Rights Reserved.的变化可引起HIF ̄αs亚基蛋白质水平的改变ꎬ这种氧依赖的稳定性调控机制以O2/PHDs/pVHL降解途径较为经典ꎮ常氧时ꎬ由pVHL㊁延伸蛋白ElonginB和ElonginC等组成的E3泛素连接酶复合物催化HIF ̄1/2α亚基中的Lys残基发生多聚泛素化修饰ꎬ而后由26S蛋白酶体降解ꎬ其中pVHL直接与HIF ̄1/2α亚基结合ꎮ在多聚泛素化修饰发生前ꎬHIF ̄1/2α亚基ODD结构域中特异的Pro残基[15] (如HIF ̄1α中的P402和P564残基ꎬHIF ̄2α中的P405和P531残基)被以O2㊁α ̄酮戊二酸为底物ꎬ以Fe2+㊁抗坏血酸盐为辅酶的脯氨酸羟化酶(prolylhydroxylasedomainproteinsꎬPHDs)羟基化ꎮ羟基化修饰作用促进HIF ̄1/2α亚基与pVHL的结合ꎮ该降解途径称为O2/PHDs/pVHL途径(图2)ꎮPHD是该途径的关键限速酶ꎬ在哺乳动物体内存在4种PHDꎬ即PHD1~4ꎬ其中PHD2主要负责调节HIF ̄1α的降解ꎬPHD1和PHD3主要负责调节HIF ̄2α的降解[16]ꎮDuan[6]在对脊椎动物中HIF ̄αs亚基的氨基酸序列同源性进行分析时发现ꎬhHIF ̄3α1中的P406/P492/L502残基和斑马鱼HIF ̄3α1中的P393/P493/L503残基均对应于hHIF ̄1α亚基中被PHD羟基化的氨基酸位点和与pVHL结合的氨基酸位点ꎮ上述氨基酸残基突变后可提高相应HIF ̄3α1蛋白的稳定性ꎮ推测全长HIF ̄3α亚基及包含有ODD结构域的HIF ̄3α剪接体也可经O2/PHDs/pVHL途径降解ꎮ图2㊀HIF ̄α亚基的O2/PHDs/pVHL降解途径Fig.2㊀DegradationpathwayofHIF ̄αbyO2/PHDs/pVHL.㊀㊀低氧时ꎬ细胞内琥珀酸㊁延胡索酸㊁活性氧(reactiveoxygenspeciesꎬROS)等的积累以及CoCl2㊁二甲基乙二酰基甘氨酸(dimethyloxalylg ̄lycineꎬDMOG)㊁铁离子螯合剂等化学物质均可抑制PHD的羟基化活性ꎬ从而阻断O2/PHDs/pVHL降解途径ꎬ使HIFs得以稳定ꎮ其中ꎬDMOG为α ̄酮戊二酸的结构类似物ꎬ是PHD的竞争性抑制剂[17]ꎻ而PHD的催化中心含有Fe2+ꎬ所以铁离子螯合剂也可抑制其活性ꎮ2.2㊀非氧依赖稳定性调控机制近年来的研究表明ꎬHIF ̄α亚基的稳定性除受上述经典氧依赖降解途径的调控外ꎬ还受到非氧依赖机制的调控ꎮHIF ̄αs亚基的非氧依赖稳定性调控机制以分子伴侣介导的自噬(chaperone ̄mediatedautoph ̄agyꎬCMA)使HIF ̄1α亚基在溶酶体中被降解为代表ꎮCMA是一种选择性自噬ꎬ负责降解胞质中近30%的因氧化损伤的可溶性蛋白质ꎬ这些蛋白质均含有KFERQ样五肽基序[18]ꎮ在CMA介导的溶酶体降解HIF ̄1α亚基的途径中ꎬ分子伴侣HSPA8/HSC70通过识别HIF ̄1α中的KFERQ样基序与其结合ꎬ在使HIF ̄1α亚基肽链伸展后将其转运至CMA受体-溶酶体相关膜蛋白2A(lysoso ̄mal ̄associatedmembraneprotein2AꎬLAMP2A)处ꎬ433生物技术进展CurrentBiotechnology. All Rights Reserved.LAMP2A介导HIF ̄1α亚基转位进入溶酶体腔ꎬ最终被溶酶体中的酸性蛋白酶系降解[19](图3)ꎮHIF ̄1α亚基的这种稳定性调控机制是非氧依赖的ꎬ其中组成型热休克蛋白70(heatshockcognate70ꎬHSC70)和LAMP2A是该机制中的核心组分ꎮ当利用质子泵抑制剂巴伐洛霉素抑制溶酶体膜上的质子泵V ̄ATPase或利用弱碱化合物氯喹中和溶酶体中的酸性环境时ꎬ均可升高HIF ̄1α亚基的活性和蛋白质水平ꎮ而当过表达促进溶酶体发生的转录因子TFEB或利用强心苷类化合物地高辛激活CMA以及血清饥饿或葡萄糖饥饿时ꎬ均导致HIF ̄1α亚基的活性和蛋白质水平降低[19] (图3)ꎮ图3㊀由CMA介导的溶酶体途径降解HIF ̄1αFig.3㊀DegradationofHIF ̄1αthroughlysosomalpathwaymediatedbyCMA.CHIP/STUB1(carboxyterminusofHsp70in ̄teractingprotein)是HIF ̄1α亚基与HSC70㊁LAMP2A结合所必需的ꎮSTUB1既具有分子伴侣结合活性又具有E3泛素连接酶活性ꎬ其N端含有3个三十四肽重复(tetratricopeptiderepeatꎬTPR)结构域ꎬC端含有U ̄box结构域ꎬTPR结构域通过与胞质中的分子伴侣(HSPA8和HSPA4)相互作用使STUB1起到辅助分子伴侣活性ꎬU ̄box结构域起到的是E3泛素连接酶活性ꎬ这2种活性均为HIF ̄1α和LAMP2A结合所必需的[20]ꎮ另外ꎬ在长期低氧情况下ꎬ热休克蛋白70(heatshockprotein70ꎬHSP70)也可通过招募STUB1选择性促进HIF ̄1α亚基被多聚泛素化修饰后由蛋白酶体降解ꎬ这说明STUB1在HIF ̄1α亚基的降解机制选择(CMA介导的溶酶体降解ꎬ多聚泛素化修饰后蛋白酶体降解)中起到关键作用ꎮ值得注意的是ꎬ虽然HSP70和HSC70在氨基酸序列上具有86%的相似性[21]ꎬ但二者与HIF ̄1α相互作用时的分子机制不同ꎬ事实上ꎬHIF ̄1α的N端与HSC70的C端结合ꎬ而HIF ̄1α的C端与HSP70的N端结合[19]ꎮHIF ̄1α亚基还受到其他非氧依赖机制的调控ꎮ如Adam等[22]在乳腺癌细胞系MCF ̄7中发现一种E3泛素连接酶SIAH1/2(seven ̄in ̄absentiahomolog1/2)以不受O2水平影响的方式通过降低自身底物PHD3的稳定性ꎬ维持HIF ̄1α亚基的水平ꎬ促进乳腺癌细胞的转移和侵袭ꎮ研究人员在人脑胶质瘤细胞系U251中也观察到ꎬ低氧时SI ̄AH1使PHD3稳定性下降ꎬHIF ̄1α不被降解ꎬ从而促进胶质瘤细胞的转移㊁侵袭[23]ꎮ此外ꎬ活化的蛋白激酶C1受体RACK1㊁精脒/精胺N1 ̄乙酰转移酶SSAT1㊁钙调磷酸酶(calcineurin)㊁低氧相关因子(hypoxia ̄associatedfactorꎬHAF)㊁分化型胚胎软骨发育基因SHARP1和HSP70/CHIP(carboxyterminusofHsp70interactingprotein)也以非氧依赖的方式调节HIF ̄1α亚基的蛋白酶体降解[19]ꎮ3㊀HIFs的转录激活调控HIFs作为转录因子调控人和哺乳动物体内数百种靶基因的表达ꎬ涉及红细胞生成㊁血管生成以及细胞的代谢㊁凋亡㊁迁移和自噬等众多生理过程ꎬ而这些生理过程与肿瘤的发生发展联系紧密ꎮ如自噬在肿瘤发展中具有维持癌变的作用ꎬ而HIF ̄1α可通过诱导BNIP3表达介导肿瘤细胞的自噬过程[7]ꎻHIF ̄1α还能激活多药耐药基因MDR1(multidrugresistancegene1)的表达ꎬMDR1编码一种跨膜P ̄糖蛋白(P ̄glycoproteinꎬPgp)ꎬ从而将化疗药物泵出肿瘤细胞ꎬ使肿瘤细胞具有化疗抗性ꎻHIF ̄2α可通过减少放疗产生的ROS促进肿瘤细胞存活ꎮHIF ̄αs亚基转录活性的调控常通过羟基化㊁磷酸化㊁去乙酰化修饰等来实现ꎬ这些修饰作用通过533闫东科ꎬ等:低氧诱导因子及其抑制剂研究进展. All Rights Reserved.影响HIF ̄αs亚基对p300/CBP的亲和力㊁与HIF ̄1β亚基的二聚化㊁与pVHL的相互作用ꎬ对HIFs的转录激活功能起到正向或负向的调控作用ꎮ3.1㊀羟基化HIF ̄1α和HIF ̄2α亚基的转录活性受到一种天冬氨酸羟化酶(又称HIF ̄1α抑制因子ꎬfactor ̄inhibitingHIF ̄1αꎬFIH ̄1)的调控ꎬFIH ̄1的催化功能与PHDs类似ꎬ是O2㊁α ̄酮戊二酸和Fe2+依赖的ꎮ常氧时ꎬFIH ̄1可分别羟基化hHIF ̄1α亚基C ̄TAD结构域中的Asn803残基和hHIF ̄2α亚基C ̄TAD结构域中的Asn851残基[7](图4A)ꎬ阻断HIF ̄1/2α与p300/CBP的结合ꎬ从而抑制HIF ̄1和HIF ̄2的转录激活功能ꎻ而HIF ̄3α亚基由于缺少C ̄TAD结构域ꎬFIH ̄1无法通过羟基化修饰调节其转录活性ꎮ缺氧或有CoCl2㊁DMOG㊁铁离子螯合剂等存在时ꎬFIH ̄1活性被抑制ꎬ未发生羟基化修饰的HIF ̄1/2α和HIF ̄1β亚基成功富集p300/CBPꎬ从而激活靶基因转录(图4B)ꎮ图4㊀HIF ̄1/2的转录激活调控Fig.4㊀RegulationoftranscriptionalactivationofHIF ̄1/2.3.2㊀磷酸化促分裂原活化蛋白激酶(mitogen ̄activatedproteinkinaseꎬMAPK)途径中的有丝分裂原蛋白激酶p42/p44对HIF ̄1α亚基Thr796残基和HIF ̄2α亚基Thr844残基的磷酸化可增强C ̄TAD结构域与CBP/p300的相互作用ꎬ使HIF ̄1和HIF ̄2的转录活性明显上调ꎮp42/p44还可通过磷酸化HIF ̄1α亚基S641和S643残基抑制HIF ̄1α与出核蛋白CRM1的相互作用ꎬ促进HIF ̄1α在细胞核中的积累[24]ꎬ从而提高HIF ̄1的蛋白质水平ꎮ而酪蛋白激酶1(caseinkinase1ꎬCK1)对HIF ̄1α亚基PAS ̄B结构域中的Ser247残基的磷酸化作用可抑制HIF ̄1α与HIF ̄1β亚基的结合ꎬ减少HIF ̄1α靶基因的表达[7]ꎮ3.3㊀去乙酰化目前ꎬNAD+依赖的组蛋白去乙酰化酶Sirtuins1(Sirt1)对HIF ̄1α亚基活性的调控尚无定论[25]ꎮ起初ꎬ研究发现Sirt1特异性对HIF ̄2α亚基起到去乙酰化作用ꎬ从而增强其转录活性ꎬ而对HIF ̄1α亚基没有作用ꎮ后来ꎬ有研究表明ꎬ常氧时ꎬSirt1通过去除HIF ̄1α亚基Lys674残基上的乙酰基阻碍其对p300的富集ꎬ从而抑制HIF ̄1α亚基的转录活性[26]ꎻ低氧时ꎬ细胞内氧化还原反应产生的NAD+减少ꎬSirt1去乙酰化酶活性降低ꎬ解除了对HIF ̄1α的抑制作用ꎬ而HIF ̄1α亚基Lys674残基上的乙酰化修饰由p300/CBP相关因子(p300/CBP ̄associatedfactorꎬPCAF)负责催化ꎬPCAF具有拮抗Sirt1去乙酰化酶活性的能力[27]ꎮ再后来研究发现ꎬ肝癌细胞系(hepatocellularcar ̄cinomaꎬHCC)中的Sirt1可促进HIF ̄1α亚基的积累并对其转录活性起到正向调控作用[28]ꎮ此外ꎬ低氧环境对Sirt1活性的影响也不明确ꎮ一种机制认为ꎬ低氧时ꎬ细胞内的NAD+减少ꎬ抑制了Sirt1的活性ꎻ另一种机制认为ꎬ低氧使Sirt1的表达以一种低氧诱导因子依赖性的方式上升ꎮ3.4㊀其他调控机制除上述3种修饰作用可调控HIF ̄αs亚基转录活性外ꎬ还有其他机制也可调控HIFs的转录活633生物技术进展CurrentBiotechnology. All Rights Reserved.性ꎮ如哺乳动物Sirt家族(Sirt1~7)中的另一成员Sirt7通过分别与HIF ̄1α和HIF ̄2α亚基间的相互作用(这种相互作用被认为是直接的物理作用)ꎬ可在蛋白质水平上对二者起到非氧依赖的负调控作用[29]ꎮSirt7起到的这种使HIF ̄1α和HIF ̄2α降解的调控作用ꎬ具体机制尚不清楚ꎬ但这一过程不需要Sirt7发挥去乙酰化酶活性ꎬ也不需要O2/PHDs/pVHL降解途径中的Pro残基被羟基化修饰ꎬ同时也没有蛋白酶体和溶酶体的参与ꎮ抑癌基因p53对HIF ̄1α亚基活性也具有调控作用ꎬ主要取决于缺氧的程度和持续时间[30]ꎮ常氧时ꎬp53和HIF ̄1α的蛋白质水平较低ꎻ轻度缺氧时ꎬp53处于失活状态ꎬ而HIF ̄1α开始积累并保持在一定水平ꎬ同时激活抑癌基因p21的表达ꎬ从而引发短暂的细胞周期停滞和细胞低氧适应ꎻ中度缺氧时ꎬHIF ̄1α亚基的表达水平进一步升高ꎬ使p21持续表达引发细胞衰老ꎻ严重缺氧时ꎬp53开始逐渐积累并和HIF ̄1α竞争性地与p300结合ꎬ从而减弱HIF ̄1的转录活性ꎬ同时p53减轻抗凋亡基因(如miR ̄17 ̄92)对促凋亡基因(如BIM)的抑制作用ꎬ引发细胞凋亡ꎻ极端缺氧时ꎬp53导致HIF ̄1α经O2/PHDs/pVHL途径降解ꎬ同时促进细胞凋亡ꎮ此外ꎬCSC中的HIF ̄1α和HIF ̄2α亚基活性还受到磷脂酰肌醇3 ̄激酶信号途径(PI3K ̄AKT途径)的调节ꎮ该途径通过对HIF ̄1α亚基的正向调控激活CSC存活相关基因(如糖酵解酶类基因)ꎬ同时抑制抑癌基因p53的活性ꎬ从而促进CSC的存活ꎻ该途径还可通过激活HIF ̄2α亚基提高其下游CSC干性相关基因Oct ̄4㊁Sox ̄2等的表达水平ꎬ促进CSC的干性维持[31]ꎮ4㊀HIFs抑制剂目前ꎬ已将HIFs抑制剂作为靶向抗癌药物的重要研究内容ꎬ大多数HIFs抑制剂的靶向目标为HIF ̄1α和HIF ̄2αꎬ尚未开发出针对HIF ̄3α的特异性抑制剂[6]ꎮ4.1㊀影响HIF ̄αmRNA或HIF ̄α蛋白合成的抑制剂人工合成的反义寡脱氧核苷酸EZN ̄2968含有16个与hHIF ̄1αmRNA100%互补的核苷酸残基ꎬ其可以剂量依赖性方式下调hHIF ̄1α亚基的表达ꎬ且在浓度为5nmol/L时具有完全抑制活性ꎮEZN ̄2968与HIF ̄2αmRNA具有3个碱基对错配ꎬ故对HIF ̄2α亚基的抑制作用较弱ꎮ针对EZN ̄2968的Ⅰ期临床试验肿瘤活检结果表明ꎬEZN ̄2968降低了HIF ̄1α亚基和靶基因的mRNA水平[32]ꎮmicroRNAs(miRNAs)可通过与HIF ̄αmRNA的相互作用来调控HIF ̄α的合成ꎮ如miR ̄145[33]和miR ̄558[34]通过碱基互补配对原则分别与HIF ̄2αmRNA的3ᶄ端非编码区和5ᶄ端非编码区结合来抑制其转录翻译过程ꎮHutt等[35]在HCC细胞中发现组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histonedeacetylasesinhibitorsꎬHDACis)伏立诺他能通过抑制HDAC9以一种eIF3G(真核翻译起始因子ꎬeukaryotictranslationinitiationfactor)依赖的翻译机制降低HIF ̄1α亚基的蛋白质水平ꎮ伏立诺他和另一种HDACis罗米地辛已被美国FDA批准用于治疗皮肤T细胞淋巴癌ꎮ喜树碱的半合成类似物拓扑替康(topotecanꎬTPT)是拓扑异构酶Ⅰ(topoisomeraseIꎬTopI)的抑制剂ꎬ可在翻译水平上抑制HIF ̄1α亚基的产生ꎬ喜树碱类药物可用于小细胞肺癌和卵巢癌等的临床治疗[36]ꎮ雌激素代谢物2 ̄甲氧基雌二醇(2 ̄Methoxyestradiolꎬ2ME2)可通过抑制HIF ̄1α和HIF ̄2α亚基的翻译合成过程以及二者的核易位过程来阻碍肿瘤生长和血管生成[37]ꎮ此外ꎬShukla等[38]发现HIF ̄1α通过上调胞苷三磷酸合成(cytidinetriphosphatesynthaseꎬCTPS1)和转酮醇酶(transketolaseꎬTKT)的表达介导胰腺癌细胞对吉西他滨的耐药性ꎬ而当利用地高辛抑制HIF ̄1α亚基的翻译过程后ꎬ胰腺癌细胞对吉西他滨的敏感性增强ꎮ4.2㊀影响HIF ̄α亚基稳定性或二聚化的抑制剂格尔德霉素(geldanamycinꎬGDM)及其合成衍生物17 ̄烯丙基氨基格尔德霉素(17 ̄allylamino ̄17 ̄demethoxygeldanamycinꎬ17 ̄AAG)可通过抑制热休克蛋白90(heat ̄shockprotein90ꎬHSP90)的活性使HIF ̄α亚基因无法正确折叠和定位ꎬ从而以不依赖pVHL的方式降解ꎮ另一种小分子HSP90抑制剂EC154相较于17 ̄AAG具有更强的733闫东科ꎬ等:低氧诱导因子及其抑制剂研究进展. All Rights Reserved.抑制HSP90活性的能力[39]ꎮHIF ̄αs和HIF ̄1β亚基中的PAS结构域参与了HIFs异源二聚体的组装ꎮ因此ꎬ靶向PAS结构域的小分子可影响HIF ̄αs与HIF ̄1β的二聚化ꎮ消毒灭菌剂吖啶黄素(acriflavine)通过结合至HIF ̄αs亚基PAS ̄B结构域和HIF ̄1β亚基PAS ̄A结构域相结合的界面处ꎬ破坏HIFs异源二聚体的稳定性[40]ꎮ环肽抑制剂(环 ̄CLLFVY)选择性作用于HIF ̄1α亚基PAS ̄B结构域ꎬ从而破坏HIF ̄1的二聚化过程ꎬ而对HIF ̄2的二聚化过程没有影响[41]ꎻ化合物PT2385选择性作用于HIF ̄2α亚基PAS ̄B结构域ꎬ而对HIF ̄1没有影响[42]ꎻ双环化合物OX3可结合至HIF ̄2α亚基PAS ̄B结构域的疏水口袋内ꎬ影响HIF ̄2的构象稳定和HRE序列结合活性ꎬ但对HIF ̄1几乎没有影响[5]ꎮ4.3㊀影响HIFs与DNA结合的抑制剂HIFs主要是通过与靶基因中的HRE序列结合发挥转录激活作用ꎮ利用染色质免疫共沉淀技术(ChIPassay)对人脑胶质瘤细胞系U251进行体外研究证实ꎬ棘霉素(echinomycin)可特异性抑制HIF ̄1与VEGF启动子区的HRE序列(5ᶄ ̄TACGTG ̄3ᶄ)结合ꎬ从而抑制缺氧诱导的VEGF的表达[43]ꎬ但棘霉素的临床试验效果欠佳ꎮ此外ꎬ靶向HRE序列的HIF ̄1抑制剂还有聚酰胺类化合物㊁多柔比星和柔红霉素[44]ꎮ4.4㊀影响HIFs转录复合物形成的抑制剂来自真菌黑毛菌属毛壳菌的毛壳菌素(chet ̄omin)可通过作用于p300CH1结构域中的锌结合位点使Zn2+外排ꎬ改变CH1结构域的构象ꎬ从而破坏p300与HIF ̄1α的相互作用[45]ꎮReece等[46]证实毛壳菌素以剂量依赖性方式使分泌型VEGF㊁乳酸脱氢酶A(lactatedehydrogenaseAꎬLDHA)和烯醇酶1(enolase1ꎬENO1)的表达下降ꎬ最终导致鼠前列腺癌异种移植细胞的生长受到明显抑制ꎮ硼替佐米的抗肿瘤活性是通过增强天冬氨酸羟化酶FIH与HIF ̄1α的结合ꎬ破坏HIF ̄1α对p300的富集作用[47]ꎮ此外ꎬ抗血小板凝集剂YC ̄1和噻唑烷酮化合物也都是通过破坏HIF ̄αs与p300间的相互作用ꎬ来抑制HIFs对靶基因的转录激活活性ꎬ而根据YC ̄1的结构设计合成出的化合物CJ ̄3k也可高效抑制HIF ̄1α的活性[48]ꎮ5㊀展望目前ꎬ大多数靶向特异性生长因子及其受体或通路的药物在应用于癌症治疗的临床试验后ꎬ最终会使癌症产生相应抗性ꎬ而实体肿瘤内部的异质性和克隆进化也可能使肿瘤获得相应抗性ꎮ相比较而言ꎬ因为HIFs参与了肿瘤细胞分化㊁肿瘤细胞代谢重编程㊁肿瘤血管生成并促进了肿瘤转移和治疗抗性ꎬ所以靶向肿瘤组织的缺氧表型被认为是治疗癌症的更为有效的方法ꎮ如前所述ꎬHIF ̄1α㊁HIF ̄2α和HIF ̄3α在蛋白质结构㊁稳定性调控和转录激活调控上均有相似之处ꎬ但三者在不同类型肿瘤的发生㊁发展中表现出功能关系上的复杂性ꎮ如Jiang等[49]发现HIF ̄1α和HIF ̄2α在宫颈癌细胞系CaSki的存活㊁凋亡和细胞周期中具有类似的作用ꎬ在单一抑制HIF ̄1α或HIF ̄2α的表达时ꎬ均可将CaSki的细胞周期阻断在G1期ꎮ再如ꎬ对膀胱癌T24细胞系的体外研究表明ꎬ长时间低氧情况下ꎬHAF表达水平升高并起到E3泛素连接酶的作用ꎬ同时激活NF ̄κB途径ꎬ使HIF ̄1α以非氧依赖的方式经多聚泛素化蛋白酶体途径降解ꎻ而此时HIF ̄2α的表达补偿性增加ꎬ从而使T24细胞加速恶化并有利于T24干细胞标志物的维持[50]ꎮ这表明HIF ̄1α和HIF ̄2α之间存在代偿性机制ꎮ另外ꎬ过表达HIF ̄1α亚基可减慢pVHL缺陷型肾细胞癌(renalcellcarcinomaꎬRCC)异种移植细胞的生长ꎬ而过表达HIF ̄2α亚基可促进RCC移植细胞的生长ꎮ这表明在一些肿瘤中ꎬHIF ̄1α和HIF ̄2α起相反作用[51]ꎮ因此ꎬ根据不同肿瘤研发出针对不同HIFs家族成员的特异性靶向抑制剂药物应是今后的一个主攻方向ꎮ同时ꎬ为了提高临床治疗效果ꎬHIFs抑制剂应与放疗㊁化疗和免疫治疗等联合应用于临床试验ꎮ参㊀考㊀文㊀献[1]㊀PinheiroCꎬMiranda ̄GoncalvesVꎬLongatto ̄FilhoAꎬetal..Themetabolicmicroenvironmentofmelanomas:PrognosticvalueofMCT1andMCT4[J].CellCycleꎬ2016ꎬ15(11):1462-1470.[2]㊀SerockiMꎬBartoszewskaSꎬJanaszak ̄JasieckaAꎬetal..miR ̄833生物技术进展CurrentBiotechnology. All Rights Reserved.NAsregulatetheHIFswitchduringhypoxia:Anoveltherapeutictarget[J].Angiogenesisꎬ2018ꎬ21(2):183-202. [3]㊀KlausAꎬFathiOꎬTatjanaTWꎬetal..Expressionofhypoxia ̄associatedproteinHIF ̄1αinfollicularthyroidcancerisassoci ̄atedwithdistantmetastasis[J].Pathol.Oncol.Res.ꎬ2018ꎬ24(2):289-296.[4]㊀ZhuGHꎬHuangCꎬFengZZꎬetal..Hypoxia ̄inducedsnailexpressionthroughtranscriptionalregulationbyHIF ̄1alphainpancreaticcancercells[J].Digest.Dis.Sci.ꎬ2013ꎬ58(12):3503-3515.[5]㊀WilkinsSEꎬAbboudMIꎬHancockRLꎬetal..Targetingprotein ̄proteininteractionsintheHIFsystem[J].ChemMed ̄Chemꎬ2016ꎬ11(8):773-786.[6]㊀DuanC.Hypoxia ̄induciblefactor3biology:Complexitiesandemergingthemes[J].Am.J.Physiol.CellPh.ꎬ2016ꎬ310(4):C260-C269.[7]㊀Saint ̄MartinAꎬCastañeda ̄PatlánMꎬRobles ̄FloresM.Theroleofhypoxia ̄induciblefactorsincancerresistance[J].J.CellSignal.ꎬ2017ꎬ2:154.[8]㊀KallioPJ.Signaltransductioninhypoxiccells:Induciblenu ̄cleartranslocationandrecruitmentoftheCBP/p300coactivatorbythehypoxia ̄induciblefactor ̄1alpha[J].EMBOJ.ꎬ2014ꎬ17(22):6573-6586.[9]㊀YaoQꎬZhangPꎬLuLꎬetal..NuclearlocalizationofHif ̄3alpharequirestworedundantNLSmotifsinitsuniqueC ̄ter ̄minalregion[J].FEBSLett.ꎬ2018ꎬ592(16):2769-2775. [10]㊀XiangXꎬKylieJꎬGunseliOꎬetal..HIF ̄3α1promotescolor ̄ectaltumorcellgrowthbyactivationofJAK ̄STAT3signaling[J].Oncotargetꎬ2016ꎬ7(10):11567-11579.[11]㊀PengZꎬYanBꎬLingLꎬetal..Anoxygen ̄insensitiveHif ̄3αisoforminhibitsWntsignalingbydestabilizingthenuclearb ̄catenincomplex[J].eLifeꎬ2016ꎬ14(5):e08996. [12]㊀YangSLꎬWuCꎬXiongZFꎬetal..Progressonhypoxia ̄in ̄duciblefactor ̄3:Itsstructureꎬgeneregulationandbiologicalfunction[J].Mol.Med.Rep.ꎬ2015ꎬ12(2):2411-2416. [13]㊀WigerupCꎬPåhlmanSꎬBexellD.Therapeutictargetingofhy ̄poxiaandhypoxia ̄induciblefactorsincancer[J].Pharmacol.Therapeut.ꎬ2016ꎬ164(1):152-169.[14]㊀HuYYꎬFuLAꎬLiSZꎬetal..Hif ̄1αandHif ̄2αdifferenti ̄allyregulateNotchsignalingthroughcompetitiveinteractionwiththeintracellulardomainofNotchreceptorsingliomastemcells[J].CancerLett.ꎬ2014ꎬ349(1):67-76.[15]㊀ZhaoJꎬDuFꎬShenGꎬetal..Theroleofhypoxia ̄induciblefactor ̄2indigestivesystemcancers[J].CellDeathDis.ꎬ2015ꎬ6:e1600.[16]㊀WielockxBꎬGrinenkoTꎬMirtschinkPꎬetal..Hypoxiapathwayproteinsinnormalandmalignanthematopoiesis[J].Cellsꎬ2019ꎬ8(2):155-165.[17]㊀SemenzaGL.Targetinghypoxia ̄induciblefactor1tostimulatetissuevascularization[J].J.Invest.Med.ꎬ2016ꎬ64(2):361-363.[18]㊀XilouriMꎬStefanisL.Chaperonemediatedautophagyinaging:Starvetoprosper[J].AgeingRes.Rev.ꎬ2016ꎬ32:13-21. [19]㊀HubbiMEꎬHuHꎬKshitizꎬetal..Chaperone ̄mediatedauto ̄phagytargetshypoxia ̄induciblefactor ̄1alpha(HIF ̄1alpha)forlysosomaldegradation[J].J.Biol.Chem.ꎬ2013ꎬ288(15):10703-10714.[20]㊀FerreiraJVꎬFofoHꎬBejaranoEꎬetal..STUB1/CHIPisre ̄quiredforHIF1Adegradationbychaperone ̄mediatedautophagy[J].Autophagyꎬ2013ꎬ9(9):1349-1366.[21]㊀SossSEꎬRoseKLꎬHillSꎬetal..BiochemicalandproteomicanalysisofubiquitinationofHsc70andHsp70bytheE3ligaseCHIP[J].PLoSONEꎬ2015ꎬ10(5):e0128240.[22]㊀AdamMGꎬMattSꎬChristianSꎬetal..SIAHubiquitinligasesregulatebreastcancercellmigrationandinvasionindependentoftheoxygenstatus[J].CellCycleꎬ2015ꎬ14(23):3734-3747.[23]㊀ShiHꎬZhengBꎬWuYꎬetal..UbiquitinligaseSiah1promotesthemigrationandinvasionofhumangliomacellsbyregulatingHIF ̄1αsignalingunderhypoxia[J].Oncol.Rep.ꎬ2015ꎬ33(3):1185-1190.[24]㊀KietzmannTꎬMennerichDꎬDimovaEY.Hypoxia ̄induciblefactors(HIFs)andphosphorylation:Impactonstabilityꎬlocal ̄izationꎬandtransactivity[J].Front.CellDev.Biol.ꎬ2016ꎬ4:11.[25]㊀JooHYꎬYunMꎬJeongJꎬetal..SIRT1deacetylatesandsta ̄bilizeshypoxia ̄induciblefactor ̄1alpha(HIF ̄1alpha)viadirectinteractionsduringhypoxia[J].Biochem.Bioph.Res.Co.ꎬ2015ꎬ462(4):294-300.[26]㊀LeeSDꎬKimWꎬJeongJWꎬetal..AK ̄1ꎬaSIRT2inhibitorꎬdestabilizesHIF ̄1alphaanddiminishesitstranscrip ̄tionalactivityduringhypoxia[J].CancerLett.ꎬ2016ꎬ373(1):138-145.[27]㊀SubbaramaiahKꎬIyengarNMꎬMorrowMꎬetal..ProstaglandinE2down ̄regulatessirtuin1(SIRT1)ꎬleadingtoelevatedlevelsofaromataseꎬprovidinginsightsintotheobesity ̄breastcancerconnection[J].J.Biol.Chem.ꎬ2019ꎬ294(1):361-371.[28]㊀CalganiAꎬDelleMonacheSꎬCesarePꎬetal..Leptincontrib ̄utestolong ̄termstabilizationofHIF ̄1alphaincancercellssubjectedtooxygenlimitingconditions[J].CancerLett.ꎬ2016ꎬ376(1):1-9.[29]㊀HubbiMEꎬHuHꎬKshitizꎬetal..Sirtuin ̄7inhibitstheactiv ̄ityofhypoxia ̄induciblefactors[J].J.Biol.Chem.ꎬ2013ꎬ288(29):20768-20775.[30]㊀ZhouCHꎬZhangXPꎬLiuFꎬetal..ModelingtheinterplaybetweentheHIF ̄1andp53pathwaysinhypoxia[J].Sci.Rep.ꎬ2015ꎬ5(1):13834-13843.[31]㊀SchoningJPꎬMonteiroMꎬGuW.Drugresistanceandcancerstemcells:Thesharedbutdistinctrolesofhypoxia ̄induciblefactorsHIF1alphaandHIF2alpha[J].Clin.Exp.Pharmacol.Physiol.ꎬ2017ꎬ44(2):153-161.[32]㊀JeongWꎬRapisardaAꎬParkSRꎬetal..PilottrialofEZN ̄2968ꎬanantisenseoligonucleotideinhibitorofhypoxia ̄induciblefactor ̄1alpha(HIF ̄1alpha)ꎬinpatientswithrefrac ̄torysolidtumors[J].CancerChemoth.Pharm.ꎬ2014ꎬ73(2):343-348.[33]㊀ZhangHꎬPuJꎬQiTꎬetal..MicroRNA ̄145inhibitsthegrowthꎬinvasionꎬmetastasisandangiogenesisofneuroblastomacellsthroughtargetinghypoxia ̄induciblefactor2alpha[J].933闫东科ꎬ等:低氧诱导因子及其抑制剂研究进展. All Rights Reserved.Oncogeneꎬ2014ꎬ33(3):387-397.[34]㊀QuHꎬZhengLꎬSongHꎬetal..microRNA ̄558facilitatestheexpressionofhypoxia ̄induciblefactor2alphathroughbindingto5ᶄ ̄untranslatedregioninneuroblastoma[J].Oncotargetꎬ2016ꎬ7(26):40657-40673.[35]㊀HuttDMꎬRothDMꎬVignaudHꎬetal..Thehistonedeacety ̄laseinhibitorꎬvorinostatꎬrepresseshypoxiainduciblefactor1alphaexpressionthroughtranslationalinhibition[J].PLoSONEꎬ2014ꎬ9(8):e106224.[36]㊀ColtellaNꎬValsecchiRꎬPonenteMꎬetal..Synergisticleuke ̄miaeradicationbycombinedtreatmentwithretinoicacidandHIFinhibitionbyEZN ̄2208(PEG ̄SN38)inpreclinicalmodelsofPML ̄RARαandPLZF ̄RARα ̄drivenleukemia[J].Clin.CancerRes.ꎬ2016ꎬ21(16):3685-3694.[37]㊀MaLꎬLiGꎬZhuHꎬetal..2 ̄Methoxyestradiolsynergizeswithsorafenibtosuppresshepatocellularcarcinomabysimultaneouslydysregulatinghypoxia ̄induciblefactor ̄1and ̄2[J].CancerLett.ꎬ2014ꎬ355(1):96-105.[38]㊀ShuklaSKꎬPurohitVꎬMehlaKꎬetal..MUC1andHIF ̄1alphasignalingcrosstalkinducesanabolicglucosemetabolismtoimpartgemcitabineresistancetopancreaticcancer[J].CancerCellꎬ2017ꎬ32(1):71-87.[39]㊀YuTꎬTangBꎬSunX.Developmentofinhibitorstargetinghy ̄poxia ̄induciblefactor1and2forcancertherapy[J].YonseiMed.J.ꎬ2017ꎬ58(3):489-496.[40]㊀WuDꎬPotluriNꎬLuJꎬetal..Structuralintegrationinhypoxia ̄induciblefactors[J].Natureꎬ2015ꎬ524(7565):303-308.[41]㊀MirandaEꎬNordgrenIKꎬMaleALꎬetal..AcyclicpeptideinhibitorofHIF ̄1heterodimerizationthatinhibitshypoxiasig ̄nalingincancercells[J].J.Am.Chem.Soc.ꎬ2013ꎬ135(28):10418-10425.[42]㊀ScheuermannTHꎬLiQꎬMaHWꎬetal..Allostericinhibitionofhypoxiainduciblefactor ̄2withsmallmolecules[J].Nat.Chem.Biol.ꎬ2013ꎬ9(4):271-276.[43]㊀SriLMꎬSudhanaSM.MoleculardockingbasedscreeningofasimulatedHIF ̄1proteinmodelforpotentialinhibitors[J].Bioinformationꎬ2017ꎬ13(11):388-393.[44]㊀PortugalJ.ChallengingtranscriptionbyDNA ̄bindingantitumordrugs[J].Biochem.Pharmacol.ꎬ2018ꎬ155:336-45. [45]㊀JayatungaMKꎬThompsonSꎬMckeeTCꎬetal..InhibitionoftheHIF1alpha ̄p300interactionbyquinone ̄andindandioned ̄mediatedejectionofstructuralZn(II)[J].Eur.J.Med.Chem.ꎬ2015ꎬ94:509-516.[46]㊀ReeceKMꎬRichardsonEDꎬCookKMꎬetal..Epidithio ̄diketopiperazines(ETPs)exhibitinvitroantiangiogenicandinvivoantitumoractivitybydisruptingtheHIF ̄1α/p300complexinapreclinicalmodelofprostatecancer[J].Mol.Cancerꎬ2014ꎬ13(1):91-103.[47]㊀ZimnaAꎬKurpiszM.Hypoxia ̄induciblefactor ̄1inphysiologicalandpathophysiologicalangiogenesis:Applicationsandtherapies[J].Biomed.Res.Int.ꎬ2015:549412. [48]㊀MasoudGNꎬWangJꎬChenJꎬetal..DesignꎬsynthesisandbiologicalevaluationofnovelHIF1αinhibitors[J].AnticancerRes.ꎬ2015ꎬ35(7):3849-3859.[49]㊀JiangLꎬShiSꎬShiQꎬetal..SimilarityinthefunctionsofHIF ̄1alphaandHIF ̄2alphaproteinsincervicalcancercells[J].Oncol.Lett.ꎬ2017ꎬ14(5):5643-5651.[50]㊀GuanZꎬDingCꎬDuYꎬetal..HAFdrivestheswitchofHIF ̄1αtoHIF ̄2αbyactivatingtheNF ̄κBpathwayꎬleadingtoma ̄lignantbehaviorofT24bladdercancercells[J].Int.J.Oncol.ꎬ2014ꎬ44(2):393-402.[51]㊀Martínez ̄SáezOꎬBorauPGꎬAlonso ̄GordoaTꎬetal..Targe ̄tingHIF ̄2αinclearcellrenalcellcarcinoma:Apromisingtherapeuticstrategy[J].Crit.Rev.Oncol.Hemat.ꎬ2017ꎬ111:117-123.043生物技术进展CurrentBiotechnology. All Rights Reserved.。
• 604 •中华肺部疾病杂志(电子版)2017 年 10 月第 10 卷第 5 期 ChinJLmisDKElectonicEditirai), Ontober2:)17, VollO,•综述•脑钠肽、低氧诱导因子-la、心肌型脂肪酸结合蛋白 在高原肺动脉高压中的研究进展
张欢华毛冯喜英马维秀李玉红【关键词】高原肺动脉高压;B型脑钠肽;低氧诱导分子-la;心肌型脂肪酸结合蛋白 中图法分类号:R563 文献标识码:A
高原肺动脉高压(high altitude pulmonary hj’pertension, HPH)是指生活在海拔2 500 m以上地区的人群,因对高原 环境适应不全引起的肺小血管功能性及器质性改变,从而导 致低氧肺动脉高压及相关临床表现[1-3]。青海省为高海拔地 区,有许多不利于人类的因素,以低氧为著,高原肺动脉高压 发病率高,病情危害严重,而显著的肺动脉高压又是各型高 原病(高原肺水肿、高原红细胞增多症和高原心脏病)的发病 机制,是高原病的早期表现,且程度越严重,肺动脉高压越明 显。其发病率约占慢性高原病的80%左右。根据《慢性高原 病青海诊断标准》,高原肺动脉高压表现为平均肺动脉压>30 mmHg或肺动脉收缩压>50 mmHg,肺动脉压可米用超声心 动图测定[1]。研究表明,高原肺动脉高压大多为慢性持续性 发展而成,患者发病缓慢,早期临床症状不典型,无特异性, 临床诊断意识不足常发生误诊、漏诊,海拔越高,发病率越 高,病死率越高,严重影响着患者的生活质量及威胁着患者 的生命[2]。相关研究指出其可能发病机制为起始刺激因子 (如低氧低压等)引起肺血管收缩、重构,肺动脉中膜继发性 增厚,肺血管阻力增加,从而导致肺动脉压升高和右室衰 竭[3]。此外,血液黏稠度增加、血管内血栓形成、血容量和肺 血流量相应增加也参与其形成。多种因素参与了肺动脉高压的发生发展过程,包括5-羟 色胺(5-hydiTKytry ptamine)、内皮素(endothelin)、血管内皮生 长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、前列环素 (prostaglandin,PG)等。血液黏稠度增局也参与肺动脉局压 的形成[4]。低氧诱导因子不仅可诱导内皮素及血管内皮生 长因子的合成,相关研究发现低氧诱导因子-1a( hypoxic inducible factor-la,HIF-la)所调控的目标基因之一■可能是 脑钠肽(brain natriuretic peptide,BNP),通过对 BNP 启动子 的功能性HRE-466序列的特殊影响,使BNP的转录增强,提 升BNP血液含量[5]。HIF-la介导的炎性反应亦可促进BNP 的表达。其他新近相关研究指出,BNP和心肌型脂肪酸结合 蛋白(heart-tyrpe fatty,acid binding protein,H-FABP)均可反应 早期心功能障碍、心肌缺血。肺动脉高压(pulmonary hypertension,PH)会引起不同程度的心功能不全,与心功能KOI: 10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2017.05.029 作者单位:810001西宁,青海大学附属医院呼吸内科 通信作者:冯喜英,Email: xiying.feng@ aliyun.com分级呈负相关。因此,H-FABP也可作为判断PH的严重程 度的指标。下面将围绕BNP、HIF及H-FABP展开论述。一、BNP
2021微血管状态调节中HIF-1信号通路的参与研究范文 摘要: 低氧诱导因子1(HIF-1)与微循环功能中的血管新生以及炎性反应密切相关。
研究表明,HIF-1通过调控下游血红素加氧酶及血管内皮生长因子影响血管生成。
另外一方面,HIF-1通过调控白细胞介素8等细胞趋化因子影响血管炎症状态。
目前急性心肌梗死及糖尿病中的微循环障碍越来越受到关注。
深入了解微循环障碍的分子靶点,对微循环障碍的治疗尤为重要。
HIF-1作为低氧状态下的适应性调节因子,通过影响血管新生、细胞凋亡、炎症及氧化应激等多种环节参与微循环功能调节。
鉴于HIF-1在微循环障碍中的地位,以HIF-1为靶点的微循环障碍治疗越来越得到关注。
关键词: 微循环障碍;低氧诱导因子; 血管新生; Abstract: Hypoxiainducible factor-1( HIF-1) is closely related to angiogenesis and inflammation response in the pathological process. Previous studies showed that HIF-1 affects angiogenesis by regulating the expression of heme oxygenase and vascular endothelial growth factor. Additionally,HIF-1 affects vascular inflammation by regulating chemokines such as interleukin-8. With the increasing evidences of microvascular dysfunction induced by acute myocardial infarction and diabetes,the microvascluar dysfunction treatment is getting important.A deep insight of HIF-1 is crucial in therapy of microvascular dysfunction. Keyword: Microvasculardysfunction; Hypoxia inducible factor; Angiogenesis ; 低氧通常通过多种机制促进血管稳态失衡,包括血栓形成、动脉粥样硬化、缺血再灌注损伤。
缺氧诱导因子(HIF-1)与炎症关系的研究进展机体的生长发育与代谢活动需要体内氧气的稳定和平衡,当机体受到低氧刺激的时候,体内大量基因参与缺氧过程在转录水平的协调性调节。
缺氧诱导因子(HIF-1)是在缺氧条件下表达的一种转录调节因子。
它是感受氧浓度相关的转录因子。
随着研究的进展,对其结构、功能及上下游信号通路的有了进一步认识,目前有观点认为它是炎症反应的“开关”。
本文就缺氧诱导因子与其在炎症反应的作用,简要综述。
1.HIF-1的概述缺氧诱导因子的发现及结构,在20世纪90年代,由Semenza和Wang等人[1]从促红细胞生成素基因表达时发现。
随后确立了HIF-1的结及其cDNA的编码序列。
HIF-1是由HIF-1а和HIF-1β两个亚基所构成的异源二聚体.HIF-1а是其活性域,由4个功能结构域组成,分别是bHLH结构域、PAS(Per-aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator-Sim)结构域、ODD(oxygen-dependent degradation domain)结构域、TAD(transactivation domains, N-TAD, C-TAD)结构域。
bHLH区与PAS区负责参与蛋白二聚体的形成及DNA结合。
ODD是氧依赖结构降解域,是HIF-1降解的必须物,对其活性起重要作用。
TAD为两个转录活化所需的反式激活结构域,相对独立存在HIF-1а的羧基端,分别为N-TAD和C-TAD,其在常氧条件下,抑制HIF-1 a的转录激活。
在常氧情况下,HIF-la在特殊的脯氨酸羟化酶(PHD)的羟化作用以及与肿瘤抑制蛋白(pVHL)结合,被泛素化并降解。
在缺氧的环境中,PHD的活化受到限制,由于没有被脯氨酸残基羟基化,pVHL不能识别HIF-la,使蛋白水解率降低。
HIF-la蓄积,表达增强。
激活其下游的信号通路,从而参与HIF信号通路的调节[2].目前研究表明,HIF-1a能够控制下游100多种基因的表达,这些基因表达后参与血管形成和红细胞生成,与能量代谢和细胞存活、凋亡等活动,以维持组织、细胞在缺氧条件下内环境的稳定[3]。
·综述·DOI: 10.3969/j.issn.1001-5256.2023.09.024缺氧诱导因子1α(HIF-1α)/Yes相关蛋白(YAP)在非酒精性脂肪性肝病中的调控作用张华,寇萱萱,邓婧鑫,张建刚兰州大学基础医学院病理学研究所,兰州 730000通信作者:张建刚,************.cn(ORCID: 0000-0002-4143-9461)摘要:非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是目前最为常见的慢性肝病,并与多种代谢性疾病密切相关,如2型糖尿病、胰岛素抵抗,以及与高血压和血脂异常相关的心脑血管并发症。
NAFLD病因和病理机制复杂,微环境因素和基因表达调节异常存在于疾病进展的各个阶段,并通过累加效应促进疾病发展。
缺氧诱导因子(HIF)是核转录因子、Yes相关蛋白(YAP)是转录辅助调节因子,二者通过调节肝脂质沉积与氧化应激,促进炎性因子释放,与NAFLD进展密切相关。
本文对HIF-1α/YAP在NAFLD及其相关代谢性疾病进展中的作用进行综述,为探索NAFLD疾病进展过程中的相关治疗靶点提供理论依据。
关键词:非酒精性脂肪性肝病;代谢综合征;缺氧诱导因子1, α亚基; Yes相关蛋白基金项目:国家自然科学基金(81670776, 81970734)Regulatory role of hypoxia-inducible factor-1α/Yes-associated protein in nonalcoholic fatty liver disease ZHANG Hua,KOU Xuanxuan,DENG Jingxin,ZHANG Jiangang.(Institute of Pathology,School of Basic Medical Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China)Corresponding author: ZHANG Jiangang,************.cn(ORCID: 0000-0002-4143-9461)Abstract:Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD)is the most common chronic liver disease in the world and is closely associated with a variety of metabolic diseases,such as type 2 diabetes,insulin resistance,and cardiovascular and cerebrovascular complications associated with hypertension and dyslipidemia. NAFLD has complex etiologies and pathological mechanisms, and abnormal microenvironmental factors and gene expression regulation exist in all stages of disease progression and promote disease progression through cumulative effects. Hypoxia-inducible factors are hypoxia-inducible transcription factors,and Yes-associated protein (YAP)/transcriptional coactivator with PDZ-binding motif is a transcriptional coactivator,both of which are closely associated with the progression of NAFLD by regulating lipid deposition and oxidative stress in the liver and promoting the release of inflammatory factors. This article reviews the role of hypoxia-inducible factor-1α/YAP in the progression of NAFLD and its related metabolic diseases,so as to provide a theoretical basis for related therapeutic targets in the progression of NAFLD.Key words:Non-alcoholic Fatty Liver Disease; Metabolic Syndrome; Hypoxia-Inducible Factor 1, alpha Subunit; Yes-associated ProteinResearch funding:National Natural Science Foundation of China (81670776, 81970734)非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是指影像学检查证实肝脂质沉积,且排除继发性原因(如病毒、药物、自身免疫等)和过度饮酒(男性≥30 g/d,女性≥20 g/d)[1]。