血紅素調(diào)控胰腺酶原基因表達(dá)的分子遺傳機(jī)制.pdf

1、血紅素(heme)是血紅蛋白(hemoglobin，Hb)、肌紅蛋白(myoglobin，Mb)、細(xì)胞色素(cytochromes)等眾多活性生物大分子的輔基，在生物體內(nèi)氧氣運(yùn)輸、電荷傳遞等過(guò)程中發(fā)揮重要功能，同時(shí)作為一種重要的信號(hào)分子它參與了眾多的分子以及細(xì)胞過(guò)程。血紅素的生物合成過(guò)程是一個(gè)由八種酶參與的高度保守的級(jí)聯(lián)反應(yīng)過(guò)程，其生物合成途徑中的任一種酶的缺陷或者突變都將導(dǎo)致一種特定類型的代謝性疾病即卟啉癥（porphyria）或貧血

2、癥(anemia)。目前，國(guó)內(nèi)外己開(kāi)展對(duì)卟啉癥的研究，但某些新的發(fā)病機(jī)制尚無(wú)定論。
　　 此前，本研究小組在世界上首次建立了血紅素生物合成通路中的第五個(gè)酶尿卟啉原脫羧酶（uroporphyrinogendecarboxylase，UROD）缺陷的遲發(fā)型卟啉癥(porphyriacutaneatarda，PCT)/肝紅細(xì)胞生成性卟啉癥(hepatoerythropoieticporphyria，HEP)斑馬魚(yú)模型。通過(guò)基因芯片以及

3、原位雜交分析發(fā)現(xiàn)在遲發(fā)型卟啉癥(PCT)/肝紅細(xì)胞生成性卟啉癥(HEP)模型斑馬魚(yú)中存在著胰腺酶原基因表達(dá)下調(diào)現(xiàn)象，但是血紅素調(diào)控胰腺酶原基因表達(dá)的具體機(jī)制并不清楚。鑒于此，我們開(kāi)展了本項(xiàng)研究探討血紅素對(duì)胰腺酶原基因調(diào)控的保守性以及血紅素調(diào)控胰腺酶原基因的具體機(jī)制。
　　 我們以建立的血紅素生物合成通路中的第七個(gè)酶原卟啉原氧化酶（protoporphyrinogenoxidase，PPOX）缺陷的南非型卟啉癥模型斑馬魚(yú)以及正常的

4、野生型斑馬魚(yú)為材料，通過(guò)原位雜交分析二者相關(guān)胰腺酶原基因表達(dá)模式的差異，探究血紅素在不同的卟啉癥模型斑馬魚(yú)中調(diào)控胰腺酶原基因的保守性;隨后構(gòu)建一系列胰腺酶原基因熒光素酶報(bào)告載體以及相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)載體并轉(zhuǎn)染細(xì)胞，在轉(zhuǎn)染后適當(dāng)?shù)臅r(shí)間以一定濃度的血紅素類似物氯高鐵血紅素(hemin)處理細(xì)胞，利用熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)分析血紅素對(duì)胰腺酶原基因的調(diào)控機(jī)。
　　 原位雜交結(jié)果表明在多個(gè)血紅素生物合成缺陷的卟啉癥模型斑馬魚(yú)中均存在著胰腺酶原基

5、因表達(dá)下調(diào)現(xiàn)象，同時(shí)氯高鐵血紅素處理可以上調(diào)胰腺酶原基因在突變體斑馬魚(yú)中的表達(dá)水平，這有力的說(shuō)明血紅素調(diào)控胰腺酶原基因具有保守性。細(xì)胞轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)顯示血紅素可以誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子MafK交換其異二聚體伴侶，動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)胰腺酶原基因的表達(dá);Nrf2作為正調(diào)控因子過(guò)表達(dá)Nrf2可以明顯地促進(jìn)胰腺酶原基因轉(zhuǎn)錄，而B(niǎo)ach1作為負(fù)調(diào)控因子過(guò)表達(dá)Bach1則抑制胰腺酶原基因轉(zhuǎn)錄。綜合我們的研究結(jié)果表明:血紅素通過(guò)MafK-Nrf2/Bach1信號(hào)通路調(diào)控胰腺