核呼吸因子1调控HIF-1α表达对细胞低氧适应的影响

基本信息
批准号:31471141
项目类别:面上项目
资助金额:88.00
负责人:朱俐
学科分类:
依托单位:南通大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵育,陆亚鹏,王丹,陈忠平,章洁,石茜,王芳芳,钱振青,杨燕飞
关键词:
核呼吸因子1线粒体表达调控低氧诱导因子1低氧适应
结项摘要

Hypoxia is a common pathological process for mamy diseases, and one of the most frequent medical problem in specific environment. The nuclear respiratory factor-1 (NRF-1)serves as a transcription factor that activates the expression of a wide range of nuclear genes essential for mitochondrial biogenesis and function, including mitochondrial respiratory complex subunits.Recent research identified the existence of the NRF-1 binding consensus sequence in the proximal promoter regions of more than two thousand genes, suggesting more potential function of NRF-1 might be discovered. Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1), a most important transcription factor regulating more than one hundred target genes under hypoxic conditon, has long been a research focus to study hypoxic adaptation.However,the regulation of HIF-1α in transcriptional level has not been fully elucidated. We first discovered the functional binding sites in the 5'-regulator region of HIF-1α and the negtive regulation of HIF-1α by NRF-1 in HEK293T cell line. We also observed the different expression of NRF-1 between normal tissue and carcinoma cells under hypoxia, which negtively correlated to HIF-1α mRNA levels. The project will focus on the regulation of HIF-1α expression by NRF-1 and the effect on cellular adaptation to hypoxia. This work will suggest a novel mechanism for hypoxic adaptation,supplying a new suitable solution to study the various response to hypoxia between normal and cancer cells.

低氧是许多疾病共有的病理过程,也是特殊环境最常见的医学问题之一。核呼吸因子1(NRF-1)是调控线粒体呼吸链蛋白表达的核转录因子,最新研究显示在二千余种基因的启动子区含有NRF-1结合共有序列,提示NRF-1有更多的潜在功能。低氧诱导因子1(HIF-1)是研究低氧适应最受关注的热点,但是对HIF-1α转录水平调控的了解还非常有限。我们前期研究在HEK293T细胞中首次发现NRF-1功能性结合于人HIF-1α基因5'-调控区,对HIF-1α基因表达具有负调控作用。低氧对正常组织细胞和肿瘤细胞的NRF-1具有不同影响,且NRF-1蛋白水平与HIF-1α mRNA 水平负相关。故本项目拟系统研究NRF-1对HIF-1α基因表达的调控作用,探讨该调控作用对细胞低氧适应的影响。该研究将提出细胞低氧适应的新机制,并为研究正常与肿瘤细胞在低氧适应中的不同反应提供新的切入点。

项目摘要

低氧是许多疾病共有的病理过程,也是特殊环境最常见的医学问题之一。核呼吸因子1(NRF-1)是调控线粒体呼吸链蛋白表达的核转录因子,最新研究显示在二千余种基因的启动子区含有NRF-1结合共有序列,提示NRF-1有更多的潜在作用。低氧诱导因子1(HIF-1)作为调控低氧下百余种基因表达的转录因子,是研究低氧适应最受关注的热点。.本项目发现HIF-1α基因5’-调控区存在两个具有功能的NRF-1结合位点,其核心序列分别位于-14 ~ -10和+23 ~ +27。NRF-1对HIF-1α基因有负调控作用,具有种属保守性,且不依赖于TATA 盒结合蛋白的参与。这种负调控机制在低氧下仍旧运作。我们还观察到低氧下不同器官组织、正常细胞和肿瘤细胞中NRF-1的表达变化存在不一致性。同时比较正常细胞和肿瘤细胞低氧适应性方面,我们发现正常细胞与肿瘤细胞也不一致。低氧下正常细胞中NRF-1通过对HIF-1α的调控作用,继而影响HIF-1α下游的与低氧适应相关的靶基因,如LDHA,HK-1和GLUT1。但在肿瘤细胞中,NRF-1虽然仍能负调控HIF-1α,却不能影响这些低氧适应相关的下游靶基因表达。除此之外,我们收集大量临床肝癌患者的病理组织样本,进行免疫组化和统计分析,非肿瘤和肿瘤患者肝脏组织切片中细胞核内NRF-1表达水平低于非肿瘤组,核内HIF-1α表达水平高于非肿瘤组,具有统计学差异,而胞质内HIF-1α的表达水平不具有差异。细胞核内NRF-1和细胞质内HIF-1α的相关系数为负,表明两者呈负相关。核HIF-1α表达高低与肿瘤TNM分期、直径密切相关,同时核NRF-1表达高低与血管侵袭、肿瘤TNM分期和肝硬化密切相关。细胞核内NRF-1高表达的肝细胞癌患者,其五年生存率高于低表达组;细胞核内HIF-1α高表达的肝细胞癌患者,其五年生存率高于核内HIF-1α低表达组,而胞质内HIF-1α高表达的肝细胞癌患者,其五年生存率低于胞质HIF-1α低表达组。.本研究提出了NRF-1通过调控HIF-1α影响细胞低氧适应的新机制。同时也发现正常与肿瘤细胞中NRF-1在低氧适应中的具有不同反应,提示我们正常细胞和肿瘤细胞中NRF-1和HIF-1α的调控机制可能存在不同,可为将来研究低氧适应提供新的切入点。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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