转录增强因子TEF与核转录因子NF-κB相互作用的结构与功能分析

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背景:转录增强因子(Transcriptional enhancer factor,TEF)家族包括TEF-1,RTEF-1,ETF和DTEF-1四个因子,它们共同分享一个高度保守的DNA结合域TEA域,并通过结合启动子上的MCAT元件CATN(T/C)(T/C)来负责调控心脏,平滑肌以及内皮细胞中许多基因的表达。并且TEF与心脏发育,心律不齐和骨骼肌再生等都有密切联系。本实验室研究显示在缺氧条件下,RTEF-1可以过量表达,并且因此增强血管内皮生长因子(VEGF)启动子转录活性,从而加速血管新生,促进内皮细胞的增殖和血管结构的形成。近年来,又发现RTEF-1可以作为缺氧诱导因子(HIF)1α的转录增强因子,增强HIF-1α启动子活性,从而加速因缺氧造成的局部缺血恢复。但是,关于RTEF-1是否利用一个共转录因子协同调节转录机制还不十分清楚。核转录因子κB(Nuclear factor Kappa B,NF-κB)是一类能够调控基因转录的蛋白质复合体,它常常以p50/p65二聚体的形式广泛存在于几乎所有的动物细胞型中,参与众多正常细胞和组织的代谢进程,如免疫,炎症反应,发育进程,细胞生长与凋亡。近期研究证明,NF-κB可以对HIF-1α基因进行调控,因此它成为了HIF-1α信号通路的一个重要影响因子。并且在缺失NF-κB的情况下,HIF-1α将停止转录,即使延长缺氧时间,也不能得到稳定有活性的HIF-1α蛋白。近来,本实验室通过免疫共沉淀初步验证了 RTEF-1与NF-κB之间确实存在着相互作用,这为进行关于NF-κB和HIF信号通路的交叉研究奠定了基础。方法和结果:运用蛋白质分子对接技术验证了 TEF 1/RTEF-1与NF-κB的相互作用是由NF-κB的p65亚基所介导,进一步分析得到TEF-1/RTEF-1与p65的相互作用发生在TEF家族C端的保守域NBD(NF-κB结合域),而p50与RTEF-1则没有直接的相互作用。并且结合定点突变技术和GST pull-down实验分析验证了 RTEF-1上包括第352位酪氨酸(352Tyr)的区域对形成RTEF-1/NF-κB复合物至关重要。另外荧光素酶分析得到TEF-1/RTEF-1分别增强HIF-1α启动子活性达1.85±0.36倍和2.37±0.39倍。但是加入NF-κB的p65亚基后,则TEF诱导的HIF-1α启动子活性受到显著性抑制。在TNF-α刺激对照组中,激活的NF-κB同样抵制了RTEF-1诱导的HIF-1α启动子的活性。缺氧状态下,p65和TNF-α刺激分别会抑制RTEF-1诱导的HRE(HIF-1α效应元件)启动子的转录活性,表明NF-κB可以降低RTEF-1诱导的HIF-1α翻译后蛋白稳定性。此外,在经TNF-α刺激的RTEF-1过表达细胞中,NF-κB相关免疫因子IL-1β、IL-6的mRNA水平与野生型细胞中mRNA水平相比大大降低。结论:本课题以RTEF-1为研究纽带,很好地将NF-κB和HIF联系在一起,揭示了在缺氧引起的炎症反应中,RTEF-1和NF-κB对HIF-1α基因转录水平调控是必须的,因此NF-κB可能作为RTEF-1的一个潜在共转录因子。NF-κB的p65亚基通过与RTEF-1相互作用竞争性负调控RTEF-1诱导的HIF-1α转录活性,为HIF-1α信号通路开辟了新途径,为更好地理解缺氧性局部缺血和炎症通路在基因转录水平上的关系奠定基础,同时这一发现为治疗缺氧性局部缺血,心律不齐,炎症疾病提供了潜在治疗靶点。
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