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第四节ABCA1的调节
ABCA1蛋白质水平和活性受到复杂的转录和转录后的调节。有效活化和抑制ABCA1功能的机制主要通过直接作用于ABCA1基因启动子。ABCA1表达受高度的系统性调节并且涉及到很多分子作用物。
一、细胞核受体
细胞核受体家族包括肝X受体(Liver X Receptor,LXR α 和β) , 维甲酸X受体(retinoid X receptor,RXR), 过氧化物酶体增生物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptors,PPAR α, β , γ,δ), 法呢醇X受体(famesoid X receptor, FXR), 孕烷X受体(Pregnane X receptor,PXR), 糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,GR)以及甲状腺激素受体(thyroid hormone receptor,TR)等。它们的结构特征是氨基末端负责转录激活和DNA结合,而羧基末端为配体结合结构域。这些细胞核受体主要通过作用于ABCA1启动子四个核苷酸(DR4)参与调节ABCA1表达。在这些核受体中, LXRs是脂质体内平衡稳定的主要调节器。LXRs既参与上调ABCA1表达,也参与下调ABCA1表达,发挥上调作用还是下调作用取决于与LXRs相结合的配体的性质。LXRs在胆固醇和脂肪酸代谢相关基因的调控方面起着重要的作用, LXRs直接结合胆固醇代谢物和脂肪酸。胆固醇衍生物和脂肪酸抑制LXR转录活性, 而24 (S )、25-环氧胆固醇、22(R)-羟基胆固醇和24 (S)-羟基胆固醇是LXR激动剂, 并能增加 ABCA1基因的转录。LXRs与RXR形成特异二聚体, 在这个结构中特异性的DNA反应元件包括两个六核苷酸重复序列, 这两个六核苷酸重复序列被DR4分离。LXR有两个不同基因编码的亚型即LXR α 和β。LXR β表达广泛, LXRα主要在巨噬细胞和肝脏中表达。LXR的靶基因与脂质代谢途径整个步骤相关, 即从饮食中胆固醇的吸收到细胞内胆固醇流出, 从胆固醇逆向转运到脂蛋白代谢、合成和脂肪酸的酯化作用。绝大多数氧化固醇通过细胞色素P450酶产生,这种酶在肝脏中特别旺盛并且在胆汁酸代谢中起重要作用。固醇27-羟化酶广泛分布在不同组织和细胞类型, 27-羟基胆固醇是巨噬细胞和其它外周细胞的一个主要LXR配基。作为调节细胞内胆固醇流出的转运体,ABCA1的转录明显受到胆固醇的诱导。LXRs 和RXRs分别与氧化固醇及维甲酸(RA)结合并被活化。使用氧化固醇或者9-顺式维甲酸能诱导ABCA1表达,他们的联合应用具有协同效应。氧化型低密度脂蛋白(oxLDL)能够剂量依赖性下调ABCA1 mRNA和蛋白质水平。oxLDL通过阻断LXR配体结合和阻碍LXR内源性配基27-羟基胆甾醇产生而减弱LXR活性。另外, oxLDL还能抑制外源性固醇和氧化固醇诱导的内皮细胞ABCA1产生。糖皮质激素受体(GR)激动剂地塞米松能够剂量和时间依赖性地降低ABCA1 mRNA的水平, 但是GR对ABCA1表达的反式阻抑作用不是通过LXR介导。细胞核激素受体中的PPAR-α 和PPAR-γ也通过加强LXR-α转录间接参与上调ABCA1表达和胆固醇逆向转运。替米沙坦是一种血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂, 并且是一种PPAR-γ配体, 能时间和剂量依赖性的增加THP-1巨噬细胞中ABCA1 mRNA水平。沉默PPAR-γ后, 替米沙坦不能诱导ABCA1基因表达。沉默LXR-α后, 替米沙坦诱导ABCA1表达的作用完全或者部分消失。萤光素酶测定法证明替米沙坦能促进ABCA1转录, 当ABCA1启动子区域LXR结合元件突变时, 这种促进作用消失, 表明替米沙坦促进ABCA1转录作用依赖LXR。PPAR-γ激动剂罗格列酮能够上调胰腺β细胞中的ABCA1。PPAR-δ激动剂GW501516能上调人骨骼肌细胞ABCA1的表达。对前列腺癌的研究时发现, ABCA1转录的下调可以通过PXRs或者通过TR/RXR二聚体和焦磷酸牛龙牛儿基牛龙牛儿酯(geranylgeranyl pyrophosphate,GGPP)实现。甲状腺激素受体能够抑制ABCA1转录。通过对从原代人纤维母细胞和293T细胞纯化的蛋白质和分离的核提取物进行电泳迁移率变动分析证明, TR/RXR异源二聚体能够结合到ABCA1启动子DR4元件。通过染色质免疫沉淀研究证明这种结合也存在于体内。萤光素酶分析表明TR与其配基T3共同抑制ABCA1的转录活性。TR/RXR异二聚体通过与LXR/RXR异二聚体相互竞争来抑制或者活化ABCA1转录。
二、环磷酸腺苷
环磷酸腺苷(cAMP)通过作用于转录水平和翻译水平上调ABCA1的表达。细胞内 cAMP水平依赖于腺苷酸环化酶与磷酸二酯酶(phosphodiesterases,PDEs)之间的动力学平衡, 通过抑制cAMP 水解酶PDEs可使cAMP水平提高。PDE4抑制剂咯利普兰(rolipram)可以增加THP-1巨噬细胞源性泡沫细胞的ABCA1mRNA和蛋白质水平。cAMP主要通过蛋白激酶A(PKA)依赖的途径调节脂质流出。使用cAMP 类似物作用于小鼠巨噬细胞能明显提高ABCA1 mRNA和蛋白质水平。Zanotti 等在研究他汀类药物影响巨噬细胞内ABCA1介导的脂质流出的机制时发现, 仅仅在通过cpt-cAMP诱导ABCA1蛋白的表达的条件下, 他汀类药物才能够抑制巨噬细胞内ABCA1介导的脂质流出。cAMP可以通过至少两条不依赖增加细胞内固醇合成的途径活化ABCA1, 一条不依赖LXR, 另一条依赖LXR。
三、细胞因子
体内具有众多的细胞因子, 细胞因子对ABCA1转录具有多效性和矛盾效应。其中肿瘤坏死因子α(TNF-α)和干扰素γ(IFN-γ)能减弱LXR介导的ABCA1转录和蛋白质的表达。然而, 转化生长因子β (TGF-β)却具有相反的效应, 能够诱导ABCA1表达。Gerbod-Giannone 等证明, 血管细胞内的TNF-α信号具有抗As作用, 其主要机制是, 在巨噬细胞内TNF-α信号通过核因子kB(nuclear factor-kB,NF-kB)诱导ABCA1 mRNA和蛋白质表达。而Wang等发现TNF-α可以明显地减少肝X受体反应元件(LXR-responsive-element, LXRE)驱动的转录, 减少LXR的表达, 从而使ABCA1基因的表达减少。实验表明经IFN-γ100μg/ L 处理的THP-1 巨噬细胞源性泡沫细胞,其ABCA1 mRNA和蛋白质水平都呈时间依赖性减少。ABCA1基因被认为是对IFN-γ活化巨噬细胞的早期反应基因。小鼠腹膜巨噬细胞加入IFN-γ1小时后ABCA1 mRNA减少, 3小时减少达到最大值。已经证明白细胞介素1β(IL-1β)作为炎症细胞因子具有下调巨噬细胞ABCA1并促进泡沫细胞形成的作用。在THP-1和 A549 细胞内IL-1β能够时间依赖性和剂量依赖性下调ABCA1 mRNA和蛋白质水平。研究证明不是LXR而是活性氧(reactive oxygen species,ROS)和NF-kB通过一个新的转录机制介导IL-1β诱导ABCA1下调, 这在脂质代谢促炎症反应过程中起重要的作用。白细胞介素10(IL-10)能够刺激人类单核细胞内ABCA1的表达, IL-10不仅通过IL-10受体/信号转换器和STAT3激活子途径刺激ABCA1表达, 还通过与LXR-α, PPAR-α/RXR及cAMP/ PKA途径刺激ABCA1的表达。血小板源性生长因子(PDGF)能使PI3-K下游的激酶Akt迅速磷酸化而活化, 而Akt能够抑制ABCA1启动子的活性, 从而PDGF通过PI3-K-Akt途径抑制ABCA1的表达。
四、酶类和蛋白质
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