缺氧诱导因子-1α参与癌细胞迁移和侵袭的作用机理

在实体瘤中,无论是良性肿瘤,还是恶性肿瘤,低氧都是一种普遍现象,并且绝大多数肿瘤中存在低氧微环境。低氧与肿瘤的恶性进展、放射与化疗的耐受性和不良的预后有着密切的联系。缺氧诱导因子1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)广泛存在于大多数肿瘤组织中,并且HIF-1是一种存在于低氧条件下的转录因子。它是由氧调控表达的HIF-1α亚基与组成型表达的HIF-1β亚基组成的异二聚体。在常氧环境下,通过激活泛素蛋白酶体及氧依赖性降解区域的脯氨酸羟化而使HIF-1α迅速降解,半衰期约为5 min,而在低氧状态下,HIF-1α与β亚基二聚化并稳定存在。二聚化的HIF-1能够促进癌细胞的增殖、迁移以及侵袭。因此,HIF-1α有可能成为抑制癌细胞生长迁移与侵袭的靶点,这将为化疗及高压氧治疗提供新的思路。综述近年国内外抗氧化环境下HIF-1基因所主导的与癌细胞迁移和侵袭及其抑制相关的分子机理的研究,以便通过在抗炎、抗氧化条件下的增氧作用机理改进化疗效果。     

细胞如何适应外界变化的氧环境——解读2019年诺贝尔生理学或医学奖

人的生命活动时刻离不开氧气,在低氧环境或者高氧环境中,机体不断对代谢过程进行调节,以适应环境。缺氧条件下,机体可产生促红细胞生成素(EPO),美国塞门扎教授发现了可对EPO基因转录进行调控的缺氧诱导因子(HIF)。但在正常氧气条件下,HIF1-α在细胞中几乎不存在,威廉·凯林发现了VHL蛋白通过给HIF-1α泛素化以调控其降解和代谢。凯林和拉特克利夫进而在HIF-1α的分子结构中发现了一个氧依赖性降解区(ODD),当氧气浓度较高时,这个部位可被VHL结合。有关此通路的研究临床价值极大,诺贝尔奖实至名归。     

低氧诱导因子-1功能调节及其机制

低氧诱导因子（Hypoxia—inducible factor-1,HIF-1）,氧敏感的转录活化因子,在氧稳态调节、氧气输送,以及肿瘤细胞的低氧适应等方面发挥重要作用。HIF-1由HIF—1α和HIF—1β两个亚基组成的异源二聚体,其中HIF—1α是调节亚基。HIF—1α的功能主要受氧张力的调节,且这种调节主要发生在转录后水平,包括羟基化,乙酰化和磷酸化,此外,还有其它机制,如非氧依赖的调控。     

PHD2基因在鲸类低氧信号通路中的功能

为研究鲸类低氧适应的分子机制,文章克隆了不同低氧耐受能力的3个鲸类物种,抹香鲸(Physeter macrocephalus)、白鲸(Delphinapterus leucas)和长江江豚(Neophocaena phocaenoids asiaeorientalis)的脯氨酸羟化酶2(PHD2)。通过对其序列进行分析,发现3个物种PHD2的氨基酸序列非常保守。通过对这3个物种的PHD2的功能进行探究发现:3个物种的PHD2在常氧情况下均可以降解3个物种的HIF-α(包括HIF-1α和HIF-2α)蛋白,而在低氧(O₂浓度小于2%)情况下,PHD2则无法明显降解HIF-α蛋白。在常氧下,鲸类的PHD2降解HIF-α是依赖于识别鲸类的HIF-1α上LTLLAP和LEMLAP,HIF-2α的LAQLAP和LETLAP氨基酸片段,推测PHD2是通过对HIF-α序列中的脯氨酸位点进行羟基化修饰后,被VHL-E3泛素连接酶复合体所识别,发生泛素化降解。而在低氧条件下,PHD2的活性受到抑制HIF-α不能被VHL-E3泛素连接酶复合体识别,发生降解。研究对3种不同低氧耐受能力...     

缺氧诱导因子(HIFs)在肾癌发生中的作用及其分子机制

肾癌是一种常见的泌尿系统肿瘤,但在临床上对转移性肾癌的治疗手段还非常有限。缺氧是实体肿瘤微环境的一个重要的基本特征。近年来基于分子机制和临床研究的数据表明,低氧诱导因子(hypoxia-inducible factors, HIFs)在肾细胞癌(renal cell carcinoma, RCC)的发生发展中发挥着至关重要的作用。HIF是一类介导细胞适应低氧状况必需的转录激活因子,由α亚基和β亚基组成。研究已经证实,在RCC中HIF-1α和HIF-2α具有相反的作用,前者作为肿瘤抑制因子,而后者作为癌基因发挥功能。本文综述了HIF信号通路在RCC发生发展中的作用及其分子机制,并对靶向HIF信号通路治疗RCC的进行了探讨,以期指导临床肾细胞癌的精准化治疗和进一步的研究。     

铜调控低氧诱导因子1转录活性的研究进展

低氧诱导因子1(hypoxia-inducible factor 1,HIF-1)是由α亚基(HIF-1α)和β亚基(HIF1β)组成的异源二聚体转录因子,在低氧情况下调控细胞组织进行血管新生等对低氧环境的反应性活动,使细胞组织适应低氧环境,是组织中调控氧稳态的关键因子。在低氧情况下,HIF-1特异性的促进一系列血管新生相关因子的表达,这一过程需要微量元素铜的参与。铜对于这一过程中HIF-1转录复合物形成及其与DNA结合都是必须的。但是当组织长期处于缺氧/低氧的环境中时,铜从组织中流失,从而导致了HIF-1调控的这些血管新生相关因子的表达受到抑制,组织的血管新生受到抑制。因此对铜特异性调控HIF-1转录活性的深入理解能够帮助我们深入理解缺血缺氧性疾病,从而为治疗缺血缺氧性疾病提供新的思路。     

乏氧诱导因子结构、表达及调控

乏氧诱导因子（HIF）是乏氧应答中起重要作用的转录因子,一直是乏氧研究的焦点.HIF由α亚基和β亚基组成,α亚基包括HIF-1α、HIF-2α和HIF-3α,其中α亚基因诱导条件不同通过选择性剪接产生不同变体.β亚基包括ARNT、ARNT2和ARNT3.α与β亚基在乏氧等应激反应时形成二聚体HIF启动靶基因转录表达,参与多种细胞生物学功能的调控.目前为止,大多数的研究都集中于野生型HIF-1α,对它的结构、表达调控及其调控做了相对全面而清楚的了解.后来通过多种策略及方法,陆续发现并克隆出了除HIF-1α外的HIF各亚基.研究不再局限于HIF-1α,而是扩展至HIF整个系统,如相继发现的HIF-2α和HIF-3α亚基,以及它们的变体,对HIF-1α的研究也更深入了,但是关于HIF-1α的变体、HIF-2α、HIF－3α及β亚基的表达调控及功能还不明确,是未来研究的方向.本文全面介绍HIF的最新研究进展,阐述HIF各亚基的结构、表达调控及其靶基因的表达情况.     

E3泛素连接酶VHL通过调控HIF-1α维持Treg稳态及功能

正调节性T细胞(regulatory T cell,Treg)是CD4+T细胞的重要亚群,参与了免疫耐受和对自身抗原的耐受反应。Von Hippel-Lindau(VHL)基因的失活或者突变促进多种肿瘤发生。HIF-1α是VHL复合物的底物,在常氧状态下,HIF-1α经脯氨酸羟化酶(prolyl hydroxylase domain,PHD)的羟化后被VHL识别,进而被泛素化修饰,再经由蛋白酶体降解,所以维持在较低水平。有研究表明,HIF-1α参与维持Th17和Treg平衡。本文作者,对于VHL是否参与了Treg细胞的调控进行了研究。     

低氧后处理诱导的低氧诱导因子-1α表达上调减轻H9c2心肌细胞低氧/复氧损伤北大核心CSCD

本文旨在探讨低氧后处理(hypoxic postconditioning)对低氧/复氧(hypoxia/reoxygenation,H/R)所致的心肌细胞损伤以及低氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)表达的影响,并分析二者之间可能的关系。利用H9c2心肌细胞株建立低氧/复氧和低氧后处理模型,通过测定细胞存活率、细胞培养液中乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)的活性及caspase-3活性来观察低氧/复氧造成的H9c2细胞的损伤,用Westernblot检测H9c2细胞内HIF-1α的蛋白水平,用real-timePCR检测细胞内HIF-1α的mRNA水平。结果显示,低氧后处理提高了低氧/复氧H9c2细胞的存活率,降低了LDH及caspase-3活性。同时,低氧后处理增加了H9c2细胞内HIF-1α的蛋白水平。预先利用HIF-1α脯氨酸羟化酶抑制剂DMOG上调HIF-1α的蛋白水平后,由低氧/复氧导致的H9c2细胞的损伤明显减轻,其效应与低氧后处理完全一致。对H9c2细胞内HIF-1α蛋白水平与细胞存活率进行相关性分析,结果显示二者呈显著正相关(r=0.743,P<0.01);而运用siRNA方法抑制细胞内HIF-1α基因表达后,显著削弱了低氧后处理减轻低氧/复氧细胞损伤的效应。以上结果提示,HIF-1α表达上调是低氧后处理减轻细胞低氧/复氧损伤的机制之一。     

缺氧诱导因子-1和缺氧诱导因子-2：结构、功能及调节

缺氧诱导因子-1（HIF-1）和缺氧诱导因子-2（HIF-2）是细胞应对缺氧时关键的转录因子,在生物体生理及病理过程中有重要的作用。HIF由一个α亚基和一个β亚基组成二聚体。在蛋白水平上,HIF的稳定性及转录活性受到多种机制的调控,除为人所熟知的O2/PHDs/pVHL降解途径及FIH-1羟基化作用外,分别针对HIF-1α和HIF-2α的特异性调控机制也相继被报道。从HIF-1α和HIF-2α的蛋白结构、稳定性调控、转录激活功能以及两者在细胞代谢、肿瘤发生中的作用等方面对两者的相似性和差异性进行综述。     

低氧诱导因子对铁代谢的调节（英文）

低氧诱导因子(hypoxia-inducible factors,HIFs)是一类介导细胞内低氧反应的核转录复合体。HIF-α和HIF-β形成有功能的异质二聚体。哺乳动物中有HIF-1α、HIF-2α和HIF-3α。HIFs在铁代谢中发挥重要作用。受HIFs调节的铁代谢相关蛋白主要有二价金属转运蛋白1(divalent metal transporter 1,DMT1)、铁转出蛋白(ferroportin 1,FPN1)、十二指肠铁细胞色素b(duodenal cytochrome b,Dcytb)和转铁蛋白受体(transferrin receptor,Tf R)。铁调素(hepcidin)和铁调节蛋白(iron regulatory proteins,IRPs)是调节机体与细胞内铁代谢、维持铁稳态的重要因子,同样受到HIFs的调节。本文综述了HIFs对上述铁代谢相关蛋白的调节作用,以期为治疗铁代谢相关疾病提供可能的靶点。     

免疫系统防御强,遇到缺氧HIF帮（英文）

缺氧诱导因子(hypoxia-inducible factor,HIF)是一类受氧调控的转录因子。其α亚基是氧敏感性亚基,包括HIF-1α、HIF-2α和HIF-3α,与β亚基形成异源二聚体,活化目标基因的表达以调节细胞对低氧的反应。HIF本身受到精细调节,包括转录组水平的调节,以及通过蛋白质翻译后修饰所进行的蛋白质水平的调节,以确保细胞对低氧压力产生适当反应。免疫应答常伴随局部组织的低氧状况,HIF是低氧环境中先天免疫和适应性免疫应答的重要调节因子。在天然免疫系统,HIF激活一系列与代谢相关的基因表达,调节中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞的发育、极化和功能。对于适应性免疫,近年来的研究确立了HIF在CD4+T细胞分化和功能中的重要作用。本综述将重点讨论近年来有关HIF调节机制,及其在免疫细胞功能研究的进展。     

HIF-1α的泛素化和SUMO化修饰

低氧诱导因子-1（hypoxia-inducible factor-1,HIF-1）是异二聚体的转录因子,由氧敏感的α亚基和在细胞内稳定表达的β亚基组成,在细胞低氧应答反应中起核心作用,能调节100多种涉及低氧应激下细胞适应和存活的靶基因.泛素是一种由76个氨基酸残基组成的保守性多肽,广泛存在真核生物中.SUMO是泛素样蛋白家族成员,分子量约为12 kD的小蛋白,从拟南芥到人类普遍存在.泛素和SUMO可共价结合许多靶底物蛋白,对其进行翻译后修饰,该过程分别称为泛素化与SUMO化.近来研究显示,HIF-1α的翻译后修饰如泛素化、SUMO化可调节其的稳定性,从而改变HIF 1α的转录激活活性.本文主要就HIF-1α泛素化及SUMO化修饰等问题作一综述.     

缺氧诱导因子与肾细胞癌关系的研究进展

缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF)对维持肿瘤细胞的能量代谢、肿瘤血管生成、促进肿瘤细胞增殖和转移起着重要作用,是肿瘤细胞低氧条件下产生的关键信号分子。本综述旨在总结前人研究,阐述HIF与肾癌细胞之间的内在关系。HIF成员是参与肾癌细胞对缺氧应答反应中的关键因子,并通过靶基因的调节,促进新生血管的生成,导致肿瘤生长。其中,HIF-1α及HIF-2α在促进新生血管的生成方面发挥着主要作用。HIF-1α及HIF-2α与VEGF密切相关,随着其的表达增高,VEGF在数量上及m RNA水平上均显著增高,显示其可通过调控VEGF参与肾癌血管生成,而HIF-2α转录激活VEGF m RNA的特异性较HIF-1α更强。HIF-3α可能存在的负性调控作用,其异构体-4的作用可能与HIF-lα的负性调节有关,其可以阻止HIF-lα与下游靶基因的缺氧反应元件(hypoxia response elements,HRE)结合,同时可在转录水平抑制HIF-lα。HIF在未来可能有成为肾细胞癌治疗的靶点。     

HIF-1α在骨组织细胞代谢及骨疾病中的调控作用

低氧诱导因子-1α(HIF-1α)是调节细胞对低氧应答的关键因子,可在氧含量降低时被激活,能够调节氧代谢、糖酵解等多种生理活动.骨代谢主要包括骨形成和骨吸收作用,均受到氧浓度等多种因素的调控.HIF-1α在细胞代谢、骨组织生理及病理过程的调控中起着重要的作用,能够增加骨组织的低氧耐受能力,调节骨形成和矿化过程.该文主要...     

低氧及低氧预处理时心肌细胞HIF-1α与凋亡相关蛋白表达的变化

目的:观察低氧时心肌细胞HIF-1α表达变化与凋亡相关蛋白表达关系.方法:采用体外心肌细胞培养的方法,将原代培养4～6 d的大鼠乳鼠心肌细胞随机分为对照组、低氧组与低氧预处理组.低氧预处理组在低氧培养箱中通入1%O2、5%CO2、94%N2的低氧混合气体,每天低氧12 h,低氧5 d,第6 d与急性低氧组一同放入0%O2、5%CO2、95%N2的低氧培养箱中进行低氧暴露.低氧48 h后,通过Western blot方法分别检测心肌细胞中HIF-1α、Bcl-2、P53及Bax的表达变化.结果:常氧时细胞不表达HIF-1α,低氧可增加HIF-1的表达,低氧预处理后,能降低HIF-1α的表达.低氧时,Bax的表达变化大致与此相同.p53在低氧时的变化也与其相同,但低氧预处理后似乎没有明显的改变.Bcl-2在低氧时表达下降,低氧预处理后可增加其表达.结论:HIF-1α的表达可协同Bcl-2家族凋亡相关蛋白的表达,在低氧导致的心肌细胞凋亡中发挥重要作用.     

缺氧诱导因子-1的调控及其转录后修饰(英文)

缺氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)是一种异源二聚体转录因子,由结构表达型β亚基和氧调节型α亚基组成。在低氧环境下,HIF-1调控一系列促进细胞成活的基因,这些基因涉及血管生成、铁代谢、葡萄糖代谢和细胞增殖与存活。α亚基主要受到诸如乙酰化、羟基化、磷酸化和相扑化等转录后修饰,这些修饰可以稳定或激活HIF-1的活性。除氧环境外,胞内氧化还原稳态、铁代谢、线粒体代谢物和生长因子还可通过影响转录后修饰进而调节HIF-1的活性。此外,近来的研究表明HIF-1在病原学方面也发挥重要作用,在中风和神经退行性疾病这样的脑紊乱疾病中提供潜在神经保护作用。本文总结了HIF-1研究的最新进展,谨以此文献给忻文娟教授80周年诞辰。     

HIF-1α的可逆性SUMO化修饰

低氧诱导因子1(hypoxia inducible factor-1, HIF-1)是参与调节机体氧平衡的重要转录因子,在细胞低氧应答反应中起核心作用,能调节100多种涉及低氧应激下细胞适应和存活的靶基因．HIF-1由氧敏感的α亚基和在细胞内稳定表达的β亚基组成．其中α亚基可受到多种翻译后化学修饰作用,如在常氧下,HIF-1α通过泛素化蛋白酶修饰并导致其快速降解．最近几年发现的泛素样蛋白家族成员小泛素蛋白样修饰蛋白（SUMO）也能与HIF-1α共价结合．SUMO是一种分子量约为12 kD的小蛋白,从拟南芥到人类普遍存在．SUMO可共价结合许多靶底物蛋白,并对其进行翻译后修饰,该过程称为SUMO化．与泛素化蛋白酶体途径不同的是,SUMO化修饰能在常氧和相对低氧的条件下调节HIF-1α蛋白的稳定性,从而改变其转录活性．SUMO化是一个可逆的动态过程,可被特异性蛋白酶ULP/SENP将其从底物上去除．本文主要就HIF-1α的可逆性SUMO化修饰作一综述．     

低氧、低氧诱导因子-1和白血病细胞分化

低氧诱导因子-1(HIF-1)是细胞适应低氧反应的主要转录因子,由氧敏感的HIF-1α和组成性表达的HIF-1β组成.系列研究表明,低氧是肿瘤的重要微环境.相应地,HIF-1在实体瘤的发展和转移过程中发挥重要作用.本实验室研究显示,低氧通过HIF-1的转录非依赖功能,即与造血细胞分化相关的转录因子C/EBPα和Runx1/AML1等相互作用,并增加其转录活性,诱导急性髓细胞性白血病细胞分化.本文就低氧和HIF-1在白血病细胞分化中的作用作一综述.     

低氧诱导因子在肾透明细胞癌中作用的研究进展

VHL基因具有调节转录、稳定细胞生长相关基因和调节细胞周期的功能,其突变、缺失、重排和超甲基化与肾细胞癌(RCC)的发生密切相关。VHL基因产物VHL肿瘤抑制蛋白(p VHL)是泛素连接酶的成分,具有调节低氧诱导因子(HIF)稳定性的作用。HIF家族主要包含三种HIFα因子(HIF1α、HIF2α、HIF3α)和两种HIFβ因子(HIF1β、HIF2β)。HIF1α位于14q染色体上,在肾透明细胞癌中该染色体经常缺失,且这种14q的缺失常伴有预后不良。HIF2α的表达异常促进了p VHL缺陷型肾透明细胞癌中的发生。目前,抑制HIF2α及其下游的血管内皮生长因子(VEGF)的药物都处于临床试验的不同阶段,已有四种VEGF抑制剂获准用于肾透明细胞癌的治疗。选择抑制HIF或具有HIF靶基因抑制选择性的药物进行研究,可能为肾透明细胞癌的治疗提供新的方法。本文就HIF在VHL蛋白缺陷型肾透明细胞癌中作用的研究进展进行了综述。