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、電荷傳遞等過程中發(fā)揮重要功能，同時作為一種重要的信號分子它參與了眾多的分子以及細(xì)胞過程。血紅素的生物合成過程是一個由八種酶參與的高度保守的級聯(lián)反應(yīng)過程，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，國內(nèi)外己開展對卟啉癥的研究，但某些新的發(fā)病機(jī)制尚無定論。
　　 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)斑馬魚模型。通過基因芯片以及

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，我們開展了本項研究探討血紅素對胰腺酶原基因調(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酶原卟啉原氧化酶（protoporphyrinogenoxidase，PPOX）缺陷的南非型卟啉癥模型斑馬魚以及正常的

4、野生型斑馬魚為材料，通過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，利用熒光素酶報告系統(tǒng)分析血紅素對胰腺酶原基因的調(diào)控機(jī)。
　　 原位雜交結(jié)果表明在多個血紅素生物合成缺陷的卟啉癥模型斑馬魚中均存在著胰腺酶原基

5、因表達(dá)下調(diào)現(xiàn)象，同時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中的表達(dá)水平，這有力的說明血紅素調(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)控因子過表達(dá)Nrf2可以明顯地促進(jìn)胰腺酶原基因轉(zhuǎn)錄，而Bach1作為負(fù)調(diào)控因子過表達(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MafK-Nrf2/Bach1信號通路調(diào)控胰腺