FOXOs转录因子生物学功能的研究进展

FOX家族是一组结构高度保守的转录因子,其功能及分子机制已逐步成为免疫学、遗传学、医学以及肿瘤学领域的研究热点。FOX蛋白家族有19个亚族,FOXOs是FOX家族的重要成员,其包含FOXO1、FOXO3a、FOXO4以及FOXO6四种转录因子,分别表达于不同的组织器官。FOXOs与细胞发育及代谢密切相关,参与氧化应激、DNA修复、细胞周期调控、细胞凋亡与自噬等众多细胞生理过程,在癌症、骨质疏松、心血管疾病、神经组织退化等多种年龄相关性疾病的发生及发展过程中也发挥着重要的作用,对其功能及分子调控机制的研究可为防治年龄相关性疾病提供新的思路。本文就FOXO家族的活性调节及其在细胞氧化应激、细胞周期及凋亡方面的最新进展做一综述。     

FoxO调控细胞增殖、分化与凋亡

与细胞发育和代谢相关的转录因子中,2000年才正式发布并统一命名的Fox家族受到了研究者的高度重视,其广泛存在于从酵母到哺乳类的真核生物中.FoxO转录因子作为Fox家族主要成员,是INS/IGF-1信号通路中的关键因子,通过转录调控和信号转导途径在动物的生理调节、代谢和细胞周期等方面起重要作用.     

凋亡抑制因子Livin的研究进展

凋亡抑制因子是一类重要的抗细胞凋亡因子,在肿瘤的发病机制中起着重要的作用.Livin是新近发现的一个IAP家族成员.在大多数成人组织中不表达或低表达,但在多种恶性肿瘤中高表达,提示该基因可能在肿瘤发生发展中起重要作用.研究其结构与功能及其作用机制对于肿瘤的发生和发展、抗肿瘤药物筛选、癌症的诊断、治疗和预后有重要意义.Livin需通过一系列的凋亡刺激物的作用来表现凋亡的抑制,其抑制凋亡的信号通路包括外在途径、内在途径和化疗药物途径等多条途径.目前对Livin抗凋亡的作用机理了解得还不是很多.本文就其相关进展进行综述.     

FoxO1转录因子及其翻译后修饰的生物学意义

FoxO1转录因子属于Fox家族成员,主要参与细胞凋亡、应激、DNA损伤/修复、肿瘤发生、血管生成和糖代谢等生命过程.PI-3K和Akt信号通路可磷酸化FoxO1,使其由胞核转运至胞质,导致转录活性灭活,从而抑制FoxO1所调控的下游基因表达.FoxO1的乙酰化可削弱FoxO1结合同源DNA序列的能力,同时加强FoxO1的磷酸化,进一步降低其转录活性.正是由于FoxO1本身的翻译后修饰可调节FoxO1的功能,使得其在肿瘤发生、免疫反应、细胞周期、分化、代谢、应激和凋亡中都起着重要的作用.本文对FoxO1及其翻译后修饰的生物学意义进行综述.     

FOXO1在胰岛β细胞中的表达及对增殖凋亡功能的影响

胰岛功能受损的分子机制研究是揭示2型糖尿病(T2DM)发病机制的核心问题．FOXO1是胰岛素信号下游的重要靶转录因子,参与胰岛的发育,但在分化成熟的胰岛β细胞中的功能尚未阐明．本研究采用免疫组化方法结合激光共聚焦技术观察FOXO1在胰岛的表达及细胞定位;通过基因介导的转移技术和siRNA干预技术,在培养的大鼠胰腺癌β细胞系（INS-1E）中特异高表达组成性活性的FOXO1(FOXO1-AAA)或抑制其表达水平,观察FOXO1表达水平的改变对β细胞增殖、凋亡的影响．免疫组化结果显示,FOXO1在正常胰腺组织中仅特异地表达在胰岛内．采用胰岛素与FOXO1的免疫荧光双标结合共聚焦观察进一步揭示,FOXO1主要表达在胰岛的β细胞中．Western印迹显示,腺病毒介导的基因转移技术在体外培养的INS-1E细胞中过表达FOXO1-AAA或其特异的siRNA均能有效地上调或抑制其表达水平3H-TdR掺入实验结果显示,降低FOXO1的表达显著促进细胞增殖;反之,高表达FOXO1显著抑制细胞增殖．与之相应,MTT检测结果显示,降低FOXO1的表达对细胞存活有显著促进作用,高表达FOXO1对细胞存活有显著抑制作用．进一步采用流式细胞仪检测细胞凋亡,结果显示降低FOXO1的表达使β细胞凋亡率降低,反之高表达FOXO1使β细胞凋亡率增加．研究结果证实,胰岛β细胞中的FOXO1参与β细胞的存活、增殖、凋亡的调节．病理性高表达FOXO1可能通过阻止β细胞增殖、促进β细胞凋亡从而减少β细胞的数量,在T2DM发生中可能起重要作用．     

多功能的转录因子FOXO3a

转录因子FOXO3a是Forkhead家族的一个重要成员,作为人体内七大神秘基因之一,广泛参与细胞的信号转导、生长发育、凋亡及抗氧化应激,并具有延长寿命的作用。FOXO3a是广为人知的抑癌基因,其作用包括促进细胞凋亡、抑制血管生成等。然而,近年米发现慢性粒细胞性白血病干细胞依赖于FOXO3a,这一颠覆性的研究结果促使人们重新认识FOXO3a——这个神秘的转录网子。     

IAP家族分子与肿瘤靶向治疗

凋亡抑制因子(inhibitor of apoptosis proteins,IAPs)是一类高度保守的内源性抗细胞凋亡因子家族,主要通过抑制Caspase活性和参与调节核因子NF-κB的作用而抑制细胞凋亡。细胞抗凋亡机制在肿瘤发生、发展以及肿瘤耐药性形成中发挥重要作用。肿瘤细胞高表达IAPs是导致肿瘤细胞抵抗凋亡的关键。细胞凋亡调控异常与肿瘤细胞耐药密切相关,增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性成为近年来肿瘤治疗的重要策略之一。该文综述了IAP家族蛋白的结构、生物学特性及其作为肿瘤治疗靶点的研究进展。     

Bcl—2家族蛋白与细胞凋亡

Bcl 2家族蛋白是在细胞凋亡过程中起关键性作用的一类蛋白质。在线粒体上 ,Bcl 2家族蛋白通过与其他凋亡蛋白的协同作用 ,调控线粒体结构与功能的稳定性 ,发挥着细胞凋亡“主开关”的作用。Bcl 2家族包括两类蛋白质 :一类是抗凋亡蛋白 ,另一类是促凋亡蛋白。在细胞凋亡时 ,Bcl 2家族中的促凋亡蛋白成员发生蛋白质的加工修饰 ,易位到线粒体的外膜上 ,引起细胞色素c、凋亡诱导因子等其他促凋亡因子的释放 ,导致细胞凋亡 ;而平时被隔离在线粒体等细胞器内的该家族的抗凋亡蛋白成员则抑制细胞色素c和凋亡诱导因子等促凋亡因子的释放 ,具有抑制细胞凋亡的功能。但一旦这类抗凋亡蛋白成员与激活的促凋亡蛋白发生相互作用后 ,便丧失了对细胞凋亡的抑制作用 ,造成线粒体等细胞器的功能丧失和细胞器内促凋亡因子的释放 ,导致细胞凋亡。现以Bcl 2家族调控细胞凋亡的最新研究进展为基础 ,对Bcl 2家族成员及其蛋白质结构、分布和调控细胞凋亡的分子机制进行综述。     

转录调控因子Fox的功能及分子机制研究进展

Fox (Forkhead box)蛋白家族有19个亚族, 它们通过结合DNA, 激活或抑制目的基因的转录活性, 同时还能参与细胞信号转导、 细胞周期调控和新陈代谢的调节, 在生物体发育及其成熟的组织器官中均能发挥重要作用, 目前, 有关Fox蛋白家族的功能及分子机制已逐步成为免疫学、 遗传学、 医学以及肿瘤学领域的研究热点。本文综述了Fox家族成员的命名及分类、 蛋白结构及其DNA识别机制以及该家族成员如何参与Hh, TGF-β/SMAD, MAPK, Wnt/β-catenin和IGF信号通路的调控。Fox家族可调控线虫的咽、 果蝇的唾液腺以及哺乳动物的肝脏和眼睛等器官的发育, 能够影响细胞周期, 其家族成员FoxA可以和CREB、 GR结合调控新陈代谢。不同物种的Fox家族成员个数存在差异, 并且受到严格的进化选择。对其功能和分子进化机制进一步研究可为阐明生物的发育机理和人类疾病的防治提供新的思路。     

GATA转录因子家族在细胞命运调控中的作用

在胚胎发育过程中,组织器官的形成依赖于干细胞在空间与时间上正确的定向分化、增殖,以及中间细胞的凋亡.这一细胞命运决定的过程必须被严格精确地调控,从而保证胚胎发育过程中组织器官形成得以顺利地进行.在此过程中,GATA转录因子家族扮演了不可或缺的角色,它们在胚层分化、造血系统和心脏形成、胸腺和肠道发育以及肿瘤发生中都起到了重要的作用.本文结合目前对GATA转录因子家族的研究和本课题组实验结果,介绍其在干细胞分化和维持,以及它们在细胞重编程中所起的作用.     

FoxA转录因子在肝脏发育中的研究进展

FoxA蛋白是一类DNA结合区具有翼状螺旋结构的转录因子,已发现其三名成员FoxAl、FoxA2和FoxA3在哺乳动物胚胎期的器官形成、成体时期的新陈代谢和内环境稳定中起着重要作用。肝脏发育FoxA亚家族成员起着关键调控作用,在肝向命运决定中扮演“先锋因子”的角色。该文对FoxA转录因子在肝脏发育中的调控作用进行了小结,综述了近年来的最新研究成果。     

Identification and characterization of members of the FKHR (FOX O) subclass of winged-helix transcription factors in the mouse

Genetic alterations of FKHR (FOXO1), AF6q21 (FOXO2), and AFX (FOXO4), closely related members of the forkhead family of DNA binding proteins, in human cancers has suggested they play a role in the regulation of cellular differentiation or proliferation. In order to elucidate the function of this gene subfamily during mammalian development, we have identified and characterized three novel mouse genes; Fkhr1 (Foxo1), Fkhr2 (Foxo3), and Afxh (Foxo4), which are closely related to the human FKHR (Foxo1), AF6q21 (FOXO2), and AFX (FOXO4) genes, respectively. The genes are each expressed both during development and in the adult with distinct patterns ranging from ubiquitous [Fkhr2 (Foxo3)] to tissue-specific [Afxh (Foxo4)]. Selection of high-affinity DNA-binding sites from a pool of degenerate oligonucleotides demonstrated that the proteins encoded by these genes recognize a core sequence [(T/A) (A/T) A A C A] similar to that recognized by other forkhead domain-containing proteins. We have also identified additional FKHR-related genes expressed during development in both the chick and zebrafish. Further characterization will provide insight into the roles of members of the FKHR subfamily of forkhead-related genes during both normal and neoplastic development.