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氧稳态的维持是生物体正常发育和生命活动的基本前提。高等动物细胞内存在着一系列机制实现对组织和细胞O2浓度的严密调控。然而，多种人类疾病如心血管疾病、呼吸系统疾病、造血系统疾病以及恶性肿瘤等的发生和发展都不同程度的涉及低氧反应。低氧诱导因子-1(Hypoxia-inducible factor，HIF-1)是由同属bHLH/PAS基因家族的组成型表达的β亚单位(HIF-1β)和受氧浓度严格调节的α亚单位(HIF-1α)组成的异二聚体转录因子。HIF-1是生理性和病理性低氧过程中最主要的效应因子，几乎所有与低氧有关的基因均受其直接或间接调控。超过60个基因已被报道为HIF-1直接的靶基因。这些基因涉及新生血管生成、代谢适应性调节、凋亡的诱导与抵抗以及细胞迁移与浸润等生物学功能。
为了更好的理解HIF-1信号通路及其所涉的生理学与病理生理学过程，对HIF-1新靶基因的发现及其功能研究显得尤为重要。本课题利用二维荧光差异凝胶电泳(2-D DIGE)以及基质辅助的激光解析电离飞行时间串联质谱(MALDI-TOF-TOF)相结合的定量蛋白质组学的策略，分析条件性诱导表达HIF-lα隋况下白血病细胞U937(M5型AML)蛋白质表达谱的改变，总计发现22个被调变的蛋白.
以这22个蛋白作为候选的HIF-1靶基因，我们在U937与293T等五种贴壁细胞中运用定量实时RT-PCR和Western blot筛选变化显著的基因。实验结果显示在所有被检测细胞系中，有三个基因annexin A1，macrophage-capping protein(CapG)和S100 calcium-binding protein A4(S100A4)的mRNA和蛋白都能明显的被低氧或诱导表达HIF-1α上调。更重要的是，在U937细胞中用shRNA干扰HIF-1α的表达能阻断低氧诱导的这三个基因的上升。进一步的荧光素酶报告基因实验在CapG启动子-350～-346与S100A4的第一内含子上发现了介导HIF-l转录活性的顺式作用元件：低氧反应元件(hypoxia-responsive elements，HREs)。ChIP实验结果显示HIF-1α蛋白能有效的结合在这些HREs上。
接下来，我们初步研究了S100A4在低氧介导的癌细胞迁移与侵袭过程中的作用。划痕实验和Matrigel侵袭实验显示shRNA片段干扰S100A4的表达能显著抑制低氧引起的MDA-MB-435肿瘤细胞迁移和浸润。
综上所述，本文通过2-D DlGE实验分析诱导表达HlF-1α所调制的U937细胞蛋白表达谱，并在其中发现了CapG和S100A4这两种新的HlF-1α直接靶基因，并初步阐述了S100A4在低氧介导的肿瘤细胞迁移和浸润过程中的生物学意义。