《遗传学报》：核受体的研究进展（王水良、傅继梁）

遗传学报 Acta Genetica sinica, April2004,31(4):420-429 SssN0379-4172 Progress in Nuclear Receptor research WANG Shui-Liang, FU Ji (1. Department of medical geneties, Second Military Medical Unirersity, Shanghai 200433, China 2. The College of Medical and Life Science, Tongji University, Shanghai 200092, China Abstract: Nuclear receptors belong to a superfamily of ligand-activated transcription factors, which are involved in regula ting gene expression in development, cell differentiation, physiological and metabolic processes. In this review we summarize the studies of nuclear receptor and present the progresses in the researches on nuclear receptor and lipid physiology, nuclear ceptor and tumor, and nuclear receptor and co-regulato Key words: nuclear receptor: transcription factor: co-regulator: regulation of gene expression 核受体的研究进展 王水良,傅继梁 (1.第二军医大学医学遗传学教研室,上海200433:2.同济大学医学与生命科学部,上海200092) 摘要:核受体是配体依赖性转录因子超家族,与机体生长发育、细胞分化,以及体内许多生理、代谢过程中的基 因表达调控密切相关。文中综述了核受体研究的一般橛况以及核受体与脂生物学、核受体与肿瘤、核受体与辅调 节因子等方面的研究进展 关键词:核受体:转录因子:辅调节因子:基因表达调控 中图分类号:Q344文献标识码:A 文章编号:03794172(2004)040420-10 核受体( nuclear receptor)与类固醇激素受体同录因子超家族之一。对模式生物线虫的全基因组扫 源的一类配体依赖性转录因子超家族,机体的生长描分析发现,该超家族包含200以上不同的成员,占 发育、细胞分化,以及体内许多生理、代谢过程都可全部可编码序列的1.5%左右,但酿酒酵母中却没 归因于核受体与相应配体及众多共调节因子相互作发现核受体,提示它的出现可能是多细胞生物的细 用所调控的基因网络的协调表达{。核受体本身胞间通讯进化的重要事件3。对核受体的研究始 或受其调控的基因表达的紊乱也是乳腺癌、前列腺于人们对类固醇等激素的组织特异性结合并能引致 癌、糖尿病及肥胖病等病理过程的重要病因。鉴相应生理性变化这一现象的观察。那么,这些激素 于此,本文拟从核受体的研究概况、核受体与脂生物的生理功能是由什么介导的呢?基于此类激素的脂 学、核受体与肿瘤、核受体与辅调节因子硏究等方面溶性,人们推测可能是激素通过细胞膜后能与胞内 作一综述。 特定受体结合并进入核内影响靶基因的转录。1974 年, Ashburner等人(观察到蜕皮激素能触发线虫多 1概述 线染色体的蓬松化(基因转录的染色体标志),这为 以上假说提供了实验佐证。到1970年代末,利用放 核受体是多细胞生物中含量最丰富的几大类转 牧稿日期:2003-05-06:修回日期:2003-07-29 基金项目:国家自然科学基金重点项目(编号:39830360):国家“863”计划(编号:2001AA221261)资助[ Supported by Chinese National Natural Science Foundation( No 39830360)and the National High Technology"863"Project of China( No 2001 AA221261)] 作者简介:王水良(1972-),男,福建人,在读博士研究生,研究方向:遗传学。E-mail:wangs2@yahoo.com.cn。现工作单位:南京军区福州总 医院检验中心 ①通讯作者。傅继梁(1939-),男,教授,博导,研究方向:遗传学。E-mail:jufu@guomaI.sh.cn:Tel:02165980521

书 遗 传 学 报 !"#$ %&’&#("$ )(’("$，"#$%& ’(()，*+（)）：)’( , )’- .//0 (*1- 2 )+1’ 收稿日期：’((* 2 (3 2 (4；修回日期：’((* 2 (1 2 ’- 基金项目：国家自然科学基金重点项目（ 编号：*-5*(*4(）；国家“54*”计划（ 编号：’((+""’’+’4+）资助［ /6##7$89: ;< =>%?9@9 0A8%7?A& 0A86$A& /B%9?B9 C76?:A8%7?（07D *-5*(*4(）A?: 8>9 0A8%7?A& E%F> G9B>?7&7F<“54*”H$7I9B8 7J =>%?（A 07D ’((+""’’+’4+）］ 作者简介：王水良（+-1’ 2 ），男，福建人，在读博士研究生，研究方向：遗传学。KLMA%&：NA?F@&1’O <A>77D B7MD B?。现工作单位：南京军区福州总 医院检验中心 ! 通讯作者。傅继梁（+-*- 2 ），男，教授，博导，研究方向：遗传学。KLMA%&：I&J6O F67MA%D @>D B?；G9&：(’+L43-5(3’+ !"#$"%&& ’( )*+,%-" .%+%/0#" .%&%-"+1 P"0Q />6%LR%A?F + ，CS T%LR%A?F +，’ （+U *&+$,#-&’# ./ -&0("$1 2&’&#("3，)&".’0 4(1(#$,5 4&0("$1 6’(7&,3(#5，)8$’28$( ’(()**，98(’$； ’U :8& 9.11&2& ./ 4&0("$1 $’0 ;(/& )"(&’"&，:.’2<( 6’(7&,3(#5，)8$’28$( ’(((-’，98(’$） 23&0"-+0：06B&9A$ $9B9#87$@ ;9&7?F 87 A @6#9$JAM%&< 7J &%FA?:LAB8%VA89: 8$A?@B$%#8%7? JAB87$@，N>%B> A$9 %?V7&V9: %? $9F6&AL 8%?F F9?9 9W#$9@@%7? %? :9V9&7#M9?8，B9&& :%JJ9$9?8%A8%7?，#><@%7&7F%BA& A?: M98A;7&%B #$7B9@@9@D .? 8>%@ $9V%9N N9 @6MMA$%X9 8>9 @86:%9@ 7J ?6B&9A$ $9B9#87$ A?: #$9@9?8 8>9 #$7F$9@@9@ %? 8>9 $9@9A$B>9@ 7? ?6B&9A$ $9B9#87$ A?: &%#%: #><@%7&7F<，?6B&9A$ $9B9#87$ A?: 86M7$，A?: ?6B&9A$ $9B9#87$ A?: B7L$9F6&A87$@D 4%5 6#"7&：?6B&9A$ $9B9#87$；8$A?@B$%#8%7? JAB87$；B7L$9F6&A87$；$9F6&A8%7? 7J F9?9 9W#$9@@%7? 核受体的研究进展 王水良+ ，傅继梁+，’ （+U 第二军医大学医学遗传学教研室，上海 ’(()**；’U 同济大学医学与生命科学部，上海 ’(((-’） 摘 要：核受体是配体依赖性转录因子超家族，与机体生长发育、细胞分化，以及体内许多生理、代谢过程中的基 因表达调控密切相关。文中综述了核受体研究的一般概况以及核受体与脂生物学、核受体与肿瘤、核受体与辅调 节因子等方面的研究进展。 关键词：核受体；转录因子；辅调节因子；基因表达调控 中图分类号：Y*)) 文献标识码：" 文章编号：(*1-L)+1’（’(()）()L()’(L+( 核受体（?6B&9A$ $9B9#87$）与类固醇激素受体同 源的一类配体依赖性转录因子超家族，机体的生长 发育、细胞分化，以及体内许多生理、代谢过程都可 归因于核受体与相应配体及众多共调节因子相互作 用所调控的基因网络的协调表达［+］ 。核受体本身 或受其调控的基因表达的紊乱也是乳腺癌、前列腺 癌、糖尿病及肥胖病等病理过程的重要病因［’］ 。鉴 于此，本文拟从核受体的研究概况、核受体与脂生物 学、核受体与肿瘤、核受体与辅调节因子研究等方面 作一综述。 + 概 述 核受体是多细胞生物中含量最丰富的几大类转 录因子超家族之一。对模式生物线虫的全基因组扫 描分析发现，该超家族包含 ’(( 以上不同的成员，占 全部可编码序列的 +U 3Z 左右，但酿酒酵母中却没 发现核受体，提示它的出现可能是多细胞生物的细 胞间通讯进化的重要事件［*］ 。对核受体的研究始 于人们对类固醇等激素的组织特异性结合并能引致 相应生理性变化这一现象的观察。那么，这些激素 的生理功能是由什么介导的呢？基于此类激素的脂 溶性，人们推测可能是激素通过细胞膜后能与胞内 特定受体结合并进入核内影响靶基因的转录。+-1) 年，"@>;6$?9$ 等人［)］ 观察到蜕皮激素能触发线虫多 线染色体的蓬松化（基因转录的染色体标志），这为 以上假说提供了实验佐证。到 +-1( 年代末，利用放

WANG Shui-Liang et al.: Progress in Nuclear Receptor Research 421 射性标记配体技术分离并纯化了孕激素受体(pro-受体系统命名法则。该体系根据对当时在脊椎 gesterone receptor,PR)5。这期间以及随后,糖皮质动物、节肢动物和线虫中发现的65个核受体基因的 激素受体( glucocorticoid receptor,CR)6等核受体相系统进化树分析(图2),依同源性将NR分为6个 继被分离出来。同时,对这些纯化核受体的深入研亚家族( subfamily),以1、2,……表示,而对只含 究使人们对受体活化的一般机制也有了一定的认个保守区域(C或E区)的非典型核受体,不管其进 识,即配体与相应核受体结合诱导受体的二聚化并化上的相关程度如何,一律独立归为0亚家族:每 增强其与特定DNA序列(激素反应元件, hormone亚家族分为若干组( group),以A、B、…表示,同组 response elements,HREs)的结合(,进而导致特定的各成员之间的DBD同源性在80%-90%,LBD 靶基因表达上调。时至1985年, Hollenberg等人同源性为40%~60%;同组中的不同NR再以1 克隆了第一个核受体cDNA(即 GR CDNA),不久,雌2、……区分 激素受体( estrogen receptor,ER)、PR、雄激素受体 这一命名体系是从细胞色素P450命名系统发 ( androgens receptor,AR)、甲状腺激素受体( thyroid展而来,不仅方便,而且可适应核受体不断被发现而 hormone receptor,TR)、全反式及9-顺视黄酸受体日益增加时的命名之需。此外,新命名后的核受体 (RAR和RXR)以及维生素D受体( vitamin D recep-能让人“顾名思义”,即名称与功能关联。因此尽管 tor,VDR)cDNA也得以克隆。至此,核受体的研提出时还只是个建议,该体系还是很快得以推广和 究进入了结构及功能解析的一个全新时期 运用,这以后克隆的核受体也基本纳入了新规范中。 随着越来越多的核受体的克隆,对其cDNA以 及所编码的氨基酸的序列比较发现,它们是进化上2核受体与脂生物学 相当保守的一类转录因子超家族。典型的核受体一 饮食中的脂肪酸、胆固醇、脂溶性维生素等脂质 般包括A、B、C、D、E等5个区域,如图1所示。其不仅是机体必需的营养成分,同时也是胞内核受体 中A/B区包含一配体非依赖性的转录激活域AF-1:配体的前体物质。脂类首先由肠道吸收,经体内代 C为高度保守的DNA结合结构域(DBD),含两个锌谢酶转化后被转运至适当部位才发挥其生物学功 指模体:D是可变的绞链区:E区为配体结合区能,之后必需被有效清除以维持正常的生理状态 (LBD),介导配体结合和二聚化过程,还包括一配体在人们不断探索孤儿核受体配体的过程中,已逐步 依赖性转录激活域AF-2101。针对不同的刺激信阐明脂类稳态的维持是由核受体调控的代谢相关基 号,核受体与不同辅调节因子的相互作用赋予了它因网络的时空有序表达所致。主要涉及由3大类蛋 功能的多样性,表现为激活或抑制下游基因的表达。白构成的正反馈自调节通路,它们包括:(1)催化脂 类转化为无活性形式底物以利于清除的细胞色素 SSSs.wt.COOH P450( cytochrome P450,CYP)代谢酶类21:(2)在细 AF-I 胞内疏水性脂类转运中起缓冲作用的脂质结合蛋 图1核受体结构模式图 白:(3)含ATP结合盒( ATP-binding cassette DBD:DNA结合结构域:LBD:配体结合结构域 ABC)的转运蛋白,介导脂质从胞浆区进入细胞器或 NLS:核定位信号肽 排出胞外11。 Fig. 1 Diagram of nuclear receptor construction 值得注意的是,迄今发现的参与脂类代谢调控 DBD: DNA binding domain: LBD: Ligand binding domain 的脂敏性核受体均与视黄酸X受体( retinoid x re- NLS: Nucleus localization sequence ceptors,RXRs)形成异二聚体形式才能进一步激活 许多核受体在其克隆之初,往往都由克隆者给相关基因的表达。RXRs是研究最为透彻的核受体 出了自己的命名。因此常常有同一基因同时有几个亚家族,也是第一个鉴定了内源性配体即维生素A 名称的现象。这在一定程度上造成了交流障碍,也衍生物9-顺视黄酸的核受体。RXR也可被二十二 使得核受体“名难符实”。迫于核受体研究的发展碳六烯酸、植烷酸等许多饮食脂类活化。生物体在 之需,国际药理学委员会和受体命名与药物分类联长期进化过程中形成的这种核受体异二聚体形式的 合会专门成立了核受体命名委员会( Nuclear Recep-相互作用,是1种既简单又独特的脂类代谢信号有 tors Nomencla ture committee)并于1999年提出一核效调控和放大机制

射性标记配体技术分离并纯化了孕激素受体（ !"#$ %&’(&"#)& "&*&!(#"，+,）［-］ 。这期间以及随后，糖皮质 激素受体（%./*#*#"(0*#01 "&*&!(#"，2,）［3］ 等核受体相 继被分离出来。同时，对这些纯化核受体的深入研 究使人们对受体活化的一般机制也有了一定的认 识，即配体与相应核受体结合诱导受体的二聚化并 增强其与特定 456 序列（ 激 素 反 应 元 件，7#"8#)& "&’!#)’& &.&8&)(’，9,:’）的结 合［;］ ，进 而 导 致 特 定 靶基因表达上调。时至 <=>- 年，9#..&)?&"% 等人［>］ 克隆了第一个核受体 *456（即 2, *456），不久，雌 激素受 体（ &’("#%&) "&*&!(#"，:,）、+,、雄 激 素 受 体 （@)1"#%&)’ "&*&!(#"，6,）、甲状腺激素受体（ (7A"#01 7#"8#)& "&*&!(#"，B,）、全 反 式 及 =$顺 视 黄 酸 受 体 （,6, 和 ,C,）以及维生素 4 受体（D0(@80) 4 "&*&!$ (#"，E4,）*456 也得以克隆［=］ 。至此，核受体的研 究进入了结构及功能解析的一个全新时期。 随着越来越多的核受体的克隆，对其 *456 以 及所编码的氨基酸的序列比较发现，它们是进化上 相当保守的一类转录因子超家族。典型的核受体一 般包括 6、F、G、4、: 等 - 个区域，如图 < 所示。其 中 6 H F 区包含一配体非依赖性的转录激活域 6I$<； G 为高度保守的 456 结合结构域（4F4），含两个锌 指模 体；4 是 可 变 的 绞 链 区；: 区 为 配 体 结 合 区 （JF4），介导配体结合和二聚化过程，还包括一配体 依赖性 转 录 激 活 域 6I$K ［<L］ 。针 对 不 同 的 刺 激 信 号，核受体与不同辅调节因子的相互作用赋予了它 功能的多样性，表现为激活或抑制下游基因的表达。 图 ! 核受体结构模式图 4F4：456 结合结构域；JF4：配体结合结构域； 5JM：核定位信号肽。 #$%& ! ’$(%)(* +, -./01() )1/123+) /+-43)./3$+- 4F4：456 ?0)10)% 1#8@0)；JF4：J0%@)1 ?0)10)% 1#8@0)； 5JM：5/*.&/’ .#*@.0N@(0#) ’&O/&)*&P 许多核受体在其克隆之初，往往都由克隆者给 出了自己的命名。因此常常有同一基因同时有几个 名称的现象。这在一定程度上造成了交流障碍，也 使得核受体“ 名难符实”。迫于核受体研究的发展 之需，国际药理学委员会和受体命名与药物分类联 合会专门成立了核受体命名委员会（5/*.&@" ,&*&!$ (#"’ 5#8&)*.@ (/"& G#880((&&）并于 <=== 年提出一核 受体系统命名法则［<<］ 。该体系根据对当时在脊椎 动物、节肢动物和线虫中发现的 3- 个核受体基因的 系统进化树分析（ 图 K），依同源性将 5, 分为 3 个 亚家族（ ’/?Q@80.A），以 <、K、……表示，而对只含一 个保守区域（G 或 : 区）的非典型核受体，不管其进 化上的相关程度如何，一律独立归为 L 亚家族；每一 亚家族分为若干组（%"#/!），以 6、F、……表示，同组 的各成员之间的 4F4 同源性在 >LR S =LR ，JF4 同源性为 TLR S 3LR ；同组中的不同 5, 再 以 <、 K、……区分。 这一命名体系是从细胞色素 +T-L 命名系统发 展而来，不仅方便，而且可适应核受体不断被发现而 日益增加时的命名之需。此外，新命名后的核受体 能让人“顾名思义”，即名称与功能关联。因此尽管 提出时还只是个建议，该体系还是很快得以推广和 运用，这以后克隆的核受体也基本纳入了新规范中。 K 核受体与脂生物学 饮食中的脂肪酸、胆固醇、脂溶性维生素等脂质 不仅是机体必需的营养成分，同时也是胞内核受体 配体的前体物质。脂类首先由肠道吸收，经体内代 谢酶转化后被转运至适当部位才发挥其生物学功 能，之后必需被有效清除以维持正常的生理状态。 在人们不断探索孤儿核受体配体的过程中，已逐步 阐明脂类稳态的维持是由核受体调控的代谢相关基 因网络的时空有序表达所致。主要涉及由 V 大类蛋 白构成的正反馈自调节通路，它们包括：（<）催化脂 类转化为无活性形式底物以利于清除的细胞色素 +T-L（*A(#*7"#8& +T-L，GW+）代谢酶类［<K］ ；（K）在细 胞内疏水性脂类转运中起缓冲作用的脂质结合蛋 白［<V］ ；（ V ）含 6B+$结 合 盒（ 6B+$?0)10)% *@’’&((&， 6FG）的转运蛋白，介导脂质从胞浆区进入细胞器或 排出胞外［<T］ 。 值得注意的是，迄今发现的参与脂类代谢调控 的脂敏性核受体均与视黄酸 C 受体（ "&(0)#01 C "&$ *&!(#"’，,C,’）形成异二聚体形式才能进一步激活 相关基因的表达。,C,’ 是研究最为透彻的核受体 亚家族，也是第一个鉴定了内源性配体即维生素 6 衍生物 =$顺视黄酸的核受体。,C, 也可被二十二 碳六烯酸、植烷酸等许多饮食脂类活化。生物体在 长期进化过程中形成的这种核受体异二聚体形式的 相互作用，是 < 种既简单又独特的脂类代谢信号有 效调控和放大机制。 X652 M7/0$J0@)% !" #$% ：+"#%"&’’ 0) 5/*.&@" ,&*&!(#" ,&’&@"*7 TK<

42 遗传学报 Acta Genetica sinica Vol.31No.42004 Homo TRB 2 Homo rara Homo rarb Homo rarg 100 Homo rev-ErBa 1 Homo rev-erbb 2 psophia e78a E75 Hono rora I Rattus rzr Homo rzr Drosophila HR3 Drosophila Homo lXR MIx FXr Homo nGfiB 1007~100 Homo nurr Caenorhabditis cnrs 100 Drosophila FIZFI ono hnf4 Drosophila HNF4 Homo rXr Homo TR Drasophila DHR78 Drosophila TLL 100 Bootstrap Xenopus COUPG Homo EAR2 图2核受体系统进化树[1

图 ! 核受体系统进化树［##］ $%&’ ! ()*+,&-.-/%0 /1-- ,2 .30+-41 1-0-5/,16 ［##］ "!! 遗传学报 $%&’ ()*)&+%’ ,+*+%’ -./0 12 3.0 " !44

WANG Shui-Liang et al.: Progress in Nuclear Receptor Research 423 LXR2,以后鉴定发现LXR有a和β两种亚型 2.1过氧化物酶体增殖活化受体( peroxisome pro- LXRa除在肝脏高表达外,也在其余与脂类代谢有 liferators-activated receptors, PPAR 关的组织如脂肪组织、肾、小肠、肺、肾上腺及巨噬细 PPAR有a、B8、y3种亚型,受多不饱和脂肪胞表达:LXRB则为广泛表达3。LXRs由体内自 酸、二十烷类以及许多合成配体激活[3。 PPARs各然存在的氧固醇类如24(s)-羟胆固醇等激活,其活 自的独特表达谱及基因敲除实验表明,不同亚型可化可被一些小分子亲脂剂如特定不饱和脂肪酸所拮 能在脂肪酸稳态调节中行使特定功能。PPARα主抗21 要与全身脂肪酸的分解代谢相关,调控进食和禁食 除也参与一些脂肪酸代谢相关基因的表达调控 过程中维持能量恒定的代谢相关靶基因的表达。外:作为机体内胆固醇传感器,在胆固醇浓度升高 PPARα可上调肝脂肪酸结合蛋白的表达,对胞内脂时,LXRs可反式激活与胆固醇转运、分解代谢和清 肪酸起缓冲作用,并易化PARa配体的核转移。除有关的蛋白质表达1。业已证明为LXRs靶向 此外,肾上腺脑白质营养不良亚家族的两个成员调控的胆固醇转运蛋白有ABCA1、ABCG1、ABCG4 ABCD2和ABCD3的表达也相应上调,促进脂肪酸ABCC5和ABCC81.ABCA1是一单体形式的转 向过氧化物酶体的运输,并在那里经β氧化分运蛋白,存在于肝、肠道、胎盘、脂肪和脾脏等组织的 解2。肝细胞中的CYP4A则催化 PPARa配体清胞浆膜上:由它介导的磷脂和胆固醇的转运被认为 除的最后一步,即o氧化过程。脂蛋白脂酶(LP)是胆固醇逆向运输的限速步骤x.ABCG1、 水解富含甘油三酯的脂蛋白释放脂肪酸,在脂类代ABCG4、ABCG5和ABCG8均为二聚体形式蛋白质 谢中起中心作用。最近研究显示13,PL作用于循1等人的研究显示,LXR激动剂所激发的胆汁 环系统中的脂蛋白后产生的脂肪酸可作为 PPAR 中胆固醇分泌增高、胆固醇吸收降低,以及粪中性固 的配体并有效激活它,这在脂蛋白代谢和远端的 醇分泌的增高与ABCG5和ABCC8密切相关。胆汁 PPARα的转录调控效应之间建立了一重要联系 酸是机体内胆固醇的主要代谢终产物,胆固醇向胆 PPARY最初是作为脂肪生成的首要调节因子而被 汁酸转化的第一步反应由胆固醇7a-羟化酶即 鉴定,以后的研究证明它也在细胞分化、胰岛素敏 感、动脉粥样硬化和肿瘤形成等生物学过程中具重 CYP7A1催化,CYPA1也是LXRs的重要靶基因之 要作用9。PARy的配体包括脂肪酸和花生四烯 。LXRaα基因敲除小鼠CYP7A1表达水平低下,肝 酸代谢物、三萜化合物等。与 PPAR相反, PPARy 脏有明显的胆固醇酯积聚现象,LXRB基因敵除小鼠 通过促进脂肪细胞分化和一系列脂类生成相关的蛋 则没发现以上改变,提示二者可能具各自特有的生 白质表达而促进脂肪储积。其配体稳态的维持与脂理学功能.人LKRa同时也是LXR信号通路 肪细胞脂肪酸结合蛋白A-FABP/aP2和CYP4B1表 的靶基因,特别在巨噬细胞,这种自反馈调节是胆固 达调节有关2。在巨噬细胞,PARy通过与LX 醇代谢信号级联放大的重要方式 通路相关的间接机制诱导脂质转运蛋白ABCA1的2.3类法呢ⅹ受体( farnesoid X receptor,FxR) 表达,从而促进磷脂和胆固醇从细胞到高密度脂蛋 白的转运。相对而言,对PPAR8的研究起步较 FXR的配体包括鹅脱氧胆酸、胆酸和它们的结 晚。长链脂肪酸和碳前列环素是PPAR8的天然配合代谢物2。FXR在肝肠系统高表达,它作为胆汁 体,它在巨噬细胞和成纤维细胞的激活可上调酸的传感器而调节机体胆酸水平的相对恒定,可使 ABCA1的表达22,核受体共抑制子( nuclear recep 机体免受胆汁酸浓度过高造成的损害。体内外实验 corepressor,cR)则可有效抑制PPAR8介导的转都已证实,FXR的激活可上调ABCB1l的表达 录活化[3。鉴于PPAR6的广谱表达,而PPAR6基 ABCBl1也称为胆酸盐流出泵( bile salt efflux pump, 因敲除鼠的生长发育迟缓,皮下脂肪层和中枢神经BSEP),它的表达上调可增加胆酸盐向胆汁中的分 系统髓鞘形成减少,提示它可能影响外周组织的脂泌,促进小肠对脂类和脂溶性维生素的吸收3。在 类代谢(21 回肠肠细胞,胆汁酸诱导回肠胆汁酸结合蛋白( ileal 2.2肝X受体( liver X receptors,LXRs) bile acid binding protein, IBABP)表达,促进胆汁酸 盐的有效重吸收并进入肠肝循环。在肝脏,胆汁 Wily等最初从人肝cDNA文库中分离得到酸对FXR的活化则抑制胆酸生物合成相关的CYP

!" # 过氧化物酶体增殖活化受体（ !"#$%&’$(" !#$) *&+"#,-$#’),.-&/,-"0 #"."!-$#’，1123’） 1123 有 !、" 5 #、$ 6 种亚型，受多不饱和脂肪 酸、二十烷类以及许多合成配体激活［78］ 。1123’ 各 自的独特表达谱及基因敲除实验表明，不同亚型可 能在脂肪酸稳态调节中行使特定功能。1123! 主 要与全身脂肪酸的分解代谢相关，调控进食和禁食 过程中维 持 能 量 恒 定 的 代 谢 相 关 靶 基 因 的 表 达。 1123! 可上调肝脂肪酸结合蛋白的表达，对胞内脂 肪酸起缓冲作用，并易化 1123! 配体的核转移［79］ 。 此外，肾上 腺 脑 白 质 营 养 不 良 亚 家 族 的 两 个 成 员 2:;<= 和 2:;<6 的表达也相应上调，促进脂肪酸 向过氧 化 物 酶 体 的 运 输，并 在 那 里 经 ")氧 化 分 解［7>］ 。肝细胞中的 ;?1@2 则催化 1123! 配体清 除的最后一步，即 %)氧化过程。脂蛋白脂酶（ A1A） 水解富含甘油三酯的脂蛋白释放脂肪酸，在脂类代 谢中起中心作用。最近研究显示［7B］ ，A1A 作用于循 环系统中的脂蛋白后产生的脂肪酸可作为 1123! 的配体并 有 效 激 活 它，这 在 脂 蛋 白 代 谢 和 远 端 的 1123! 的转 录 调 控 效 应 之 间 建 立 了 一 重 要 联 系。 1123$ 最初是作为脂肪生成的首要调节因子而被 鉴定，以后的研究证明它也在细胞分化、胰岛素敏 感、动脉粥样硬化和肿瘤形成等生物学过程中具重 要作用［7C］ 。1123$ 的配体包括脂肪酸和花生四烯 酸代谢物、三萜化合物等。与 1123! 相反，1123$ 通过促进脂肪细胞分化和一系列脂类生成相关的蛋 白质表达而促进脂肪储积。其配体稳态的维持与脂 肪细胞脂肪酸结合蛋白 2)D2:1 5 ,1= 和 ;?1@:7 表 达调节有关［=E］ 。在巨噬细胞，1123$ 通过与 AF3 通路相关的间接机制诱导脂质转运蛋白 2:;27 的 表达，从而促进磷脂和胆固醇从细胞到高密度脂蛋 白的转运［=7］ 。相对而言，对 1123# 的研究起步较 晚。长链脂肪酸和碳前列环素是 1123# 的天然配 体，它 在 巨 噬 细 胞 和 成 纤 维 细 胞 的 激 活 可 上 调 2:;27的表达［==］ ，核受体共抑制子（GH.*",# #"."!-$# .$#"!#"’’$#，I;$3）则可有效抑制 1123# 介导的转 录活化［=6］ 。鉴于 1123# 的广谱表达，而 !!"#! 基 因敲除鼠的生长发育迟缓，皮下脂肪层和中枢神经 系统髓鞘形成减少，提示它可能影响外周组织的脂 类代谢［==］ 。 !" ! 肝 % 受体（&’()* % *)+),-.*/，0%1/） J&**K 等 最 初 从 人 肝 .<I2 文 库 中 分 离 得 到 AF3 ［=@］ ，以后鉴定发现 AF3 有 ! 和 " 两 种 亚 型。 AF3! 除在肝脏高表达外，也在其余与脂类代谢有 关的组织如脂肪组织、肾、小肠、肺、肾上腺及巨噬细 胞表达；AF3" 则为广泛表 达［=8］ 。AF3’ 由 体 内 自 然存在的氧固醇类如 =@（L）)羟胆固醇等激活，其活 化可被一些小分子亲脂剂如特定不饱和脂肪酸所拮 抗［=9］ 。 除也参与一些脂肪酸代谢相关基因的表达调控 外；作为机体内胆固醇传感器，在胆固醇浓度升高 时，AF3’ 可反式激活与胆固醇转运、分解代谢和清 除有关的蛋白质表达［=8］ 。业已证明为 AF3’ 靶向 调控的胆固醇转运蛋白有 2:;27、2:;M7、2:;M@、 2:;M8 和 2:;MB ［=>］ 。2:;27 是一单体 形 式 的 转 运蛋白，存在于肝、肠道、胎盘、脂肪和脾脏等组织的 胞浆膜上；由它介导的磷脂和胆固醇的转运被认为 是 胆 固 醇 逆 向 运 输 的 限 速 步 骤［=B］ 。 2:;M7、 2:;M@、2:;M8 和 2:;MB 均为二聚体形式蛋白质。 ?H 等人［=B］的研究显示，AF3 激动剂所激发的胆汁 中胆固醇分泌增高、胆固醇吸收降低，以及粪中性固 醇分泌的增高与 2:;M8 和 2:;MB 密切相关。胆汁 酸是机体内胆固醇的主要代谢终产物，胆固醇向胆 汁酸 转 化 的 第 一 步 反 应 由 胆 固 醇 >!)羟 化 酶 即 ;?1>27 催化，;?1>27 也是 AF3’ 的重要靶基因之 一。$%#" 基因敲除小鼠 ;?1>27 表达水平低下，肝 脏有明显的胆固醇酯积聚现象，$%## 基因敲除小鼠 则没发现以上改变，提示二者可能具各自特有的生 理学功能［=C，6E］ 。人 $%#" 同时也是 $%# 信号通路 的靶基因，特别在巨噬细胞，这种自反馈调节是胆固 醇代谢信号级联放大的重要方式［67］ 。 !" 2 类法呢 % 受体（34*5)/.’6 % *)+),-.*，7%1） DF3 的配体包括鹅脱氧胆酸、胆酸和它们的结 合代谢物［6=］ 。DF3 在肝肠系统高表达，它作为胆汁 酸的传感器而调节机体胆酸水平的相对恒定，可使 机体免受胆汁酸浓度过高造成的损害。体内外实验 都已证实，DF3 的激活可上调 2:;:77 的表达［66］ 。 2:;:77 也称为胆酸盐流出泵（N&*" ’,*- "++*H% !H(!， :LO1），它的表达上调可增加胆酸盐向胆汁中的分 泌，促进小肠对脂类和脂溶性维生素的吸收［66］ 。在 回肠肠细胞，胆汁酸诱导回肠胆汁酸结合蛋白（&*",* N&*" ,.&0 N&G0&GP !#$-"&G，Q:2:1）表达，促进胆汁酸 盐的有效重吸收并进入肠肝循环［6@］ 。在肝脏，胆汁 酸对 DF3 的活化则抑制胆酸生物合成相关的 ;?1 J2IM LRH&)A&,GP &’ ()* ：1#$P#"’’ &G IH.*",# 3"."!-$# 3"’",#.R @=6

424 遗传学报 Acta Genetica sinica Vol.31No.42004 酶基因的表达;这一反馈抑制作用主要与FXR介导红素与谷胱甘肽硫转移酶( glutathione S- transferase 的小异二聚体伴侣分子( small heterodimer partner,GST)结合以减少回流出细胞外,并在肝细胞内质网 SHP)表达增高有关。SHP为非典型孤儿核受体,具内经胆红素UDP葡糖醛酸基转移酶(UDP- lucero 转录抑制功能;能与肝受体同源物-l( liver receptor nosyltransferase, UGTIA1)催化而被葡萄糖醛酸基化 homolog-1,LRH-1)作用并抑制它。而LRH-1是后,再由多药抗性相关蛋白2( multidrug resistance CYP7A1和固醇12-羟化酶CYP8B肝特异表达所必 associated protein2,MRP2)转运入胆汁。UGTl 需的核受体。 的功能丧失导致 Crigler- Najjar综合征,临床表现为 通过比较基因组分析,ote等在非灵长类的哺高胆红素血症:MRP2功能缺失致 Dubin- Johnson综 乳动物中鉴定一新的胆酸代谢相关核受体合征,肝细胞内有棕色颗粒色素存积[41。临床实践 FXRB3。FXRB与FXR共表达,也能与RXR形成早已证明苯巴比妥可有效提高胆红素的结合并降低 异二聚体并激活下游靶基因的表达;羊毛固醇可能血胆红素。近来, Huang等人的研究表明这一药理 是FXRB的内源候选配体。在人等灵长类只存在一效应与苯巴比妥对CAR的激活有关“。而此前的 FXRβ的假基因,预示不同种属间胆酸代谢调节有研究也发现UGTA1、GST和MRP2都是CAR的靶 所差异。由于有报道称 PPARcα也可影响胆汁酸的基因[41 形成和组成:为揭示它与FXR之间可能存在的相互 CYP3A负责代谢清除机体内60%以上的临床 关系,通过鹅脱氧胆酸激活FXR,发现PPARα表达用药和肝毒性脂类,CYP3A基因的表达可由广谱异 水平显著升高。人原代培养肝细胞中 PPARo表达生物激活的SXR/PXR所诱导431:两类异生物转运 也可被牛磺胆酸上调。进一步研究发现在人蛋白ABCB(MDR1)和ABCC2(MRP)在肝和小肠 PPAR基因启动子区存在一a-FXR反应元件(al-细胞的表达也相应上调。有趣的是,PXR也可诱导 pha- XR response element, alphaFXRE),凝胶迁移实特定UGTA1同工酶的表达,意示CAR和SXR/ 验证明了FNR与该区域的结合:鹅脱氧胆酸诱导的PXR在调控机体对内源毒性物质和外源异生物的 PPARα升高也确实可导致其靶基因肉毒碱棕榈酰代谢过程中具协同作用 基转移醇I基因的表达361。以上实验为代谢相关 核受体之间的交互作用提供了有力的分子证据 3核受体与肿瘤 2.4异生物代谢相关核受体 为保护机体免受外源化合物或内源毒性脂类的3.1核受体与肿瘤发生 损伤,由两类核受体负责调节体内对它们的解毒和 乳腺癌是严重危害女性健康的恶性肿瘤,由雌 排泌过程。组成型雄烷受体( constitutive androstane激素受体ERα介导的反应被证实是乳腺癌发病的 receptor,CAR)介导苯巴比妥样物质诱导的反应:人重要病因1。75%以上的临床乳腺癌有ERa表 固醇类异生物受体( steroid xenobiotic receptor,SXR)达,这部分肿瘤对抗激素治疗敏感,预后也较ERα 或啮齿目动物中同源的孕烷Ⅹ受体( pregnane X re-阴性肿瘤好,因此ERα已成为临床区分病人并釆取 ceptor,PXR)则介导对许多临床处方用药、环境污染不同治疗措施的重要标志。雌激素主要通过激活经 物、类固醇和毒性脂类的代谢解毒33。两类核受典的ERα通路调控与生长发育、生殖功能,以及骨 体均主要在肝脏和小肠表达,这与其作为异生物传骼代谢相关基因的表达:但同时,ERa的激活也可 感器的要求相符。 升高胞内第二信使如钙离子、cAMP和磷脂酶C水 当受苯巴比妥样物质、雄激素和肌松药氯苯唑平,提示可能存在膜相关的ERα信号通路。在乳腺 胺等激活时,CAR可进而启动CYP2B的表达:CAR癌细胞系MCF7、T47D以及结肠癌细胞系Caco-2 基因损伤的小鼠CYP2B表达缺如,致使血清中未代均发现雌二醇可激活Sre/Ras/Erk信号通路,该通 谢产物增加[。胆红素是血色素分解代谢的终产路与细胞增殖分化相关61: Kousteni等[47在成骨细 物,对它的清除是肝脏的重要功能之一,血液循环系胞和破骨细胞也观察到雌激素通过激活Sre/She 统中游离的胆红素通过有机阴离子转运蛋白ERK通路后的细胞凋亡抑制效应。因此,由膜结合 SLC21A6介导的易化扩散进入肝细胞:入胞后的胆ERa介导的与直接基因转录无关的信号通路激活

酶基因的表达；这一反馈抑制作用主要与 !"# 介导 的小异二聚体伴侣分子（ $%&’’ ()*)+,-.%)+ /&+*0)+， 123）表达增高有关。123 为非典型孤儿核受体，具 转录抑制功能；能与肝受体同源物45（ ’.6)+ +)7)/*,+ (,%,’,845，9#245 ）作 用 并 抑 制 它。 而 9#245 是 :;3<=5 和固醇 5>4羟化酶 :;3?@ 肝特异表达所必 需的核受体。 通过比较基因组分析，A**) 等在非灵长类的哺 乳 动 物 中 鉴 定 一 新 的 胆 酸 代 谢 相 关 核 受 体 !"#! ［BC］ 。!"#! 与 !"# 共表达，也能与 #"# 形成 异二聚体并激活下游靶基因的表达；羊毛固醇可能 是 !"#! 的内源候选配体。在人等灵长类只存在一 !"#! 的假基因，预示不同种属间胆酸代谢调节有 所差异。由于有报道称 33=#" 也可影响胆汁酸的 形成和组成；为揭示它与 !"# 之间可能存在的相互 关系，通过鹅脱氧胆酸激活 !"#，发现 33=#" 表达 水平显著升高。人原代培养肝细胞中 33=#" 表达 也 可 被 牛 磺 胆 酸 上 调。 进 一 步 研 究 发 现 在 人 !!"#! 基因启动子区存在一 "4!"# 反应元件（ &’4 /(&4!"# +)$/,0$) )’)%)0*，&’/(&!"#D），凝胶迁移实 验证明了 !"# 与该区域的结合；鹅脱氧胆酸诱导的 33=#" 升高也确实可导致其靶基因肉毒碱棕榈酰 基转移酶#基因的表达［BE］ 。以上实验为代谢相关 核受体之间的交互作用提供了有力的分子证据。 !F " 异生物代谢相关核受体 为保护机体免受外源化合物或内源毒性脂类的 损伤，由两类核受体负责调节体内对它们的解毒和 排泌过程。组成型雄烷受体（ 7,0$*.*G*.6) &0-+,$*&0) +)7)/*,+，:=#）介导苯巴比妥样物质诱导的反应；人 固醇类异生物受体（$*)+,.- H)0,I.,*.7 +)7)/*,+，1"#） 或啮齿目动物中同源的孕烷 " 受体（/+)80&0) " +)4 7)/*,+，3"#）则介导对许多临床处方用药、环境污染 物、类固醇和毒性脂类的代谢解毒［B<，B?］ 。两类核受 体均主要在肝脏和小肠表达，这与其作为异生物传 感器的要求相符。 当受苯巴比妥样物质、雄激素和肌松药氯苯唑 胺等激活时，:=# 可进而启动 :;3>@ 的表达；$"# 基因损伤的小鼠 :;3>@ 表达缺如，致使血清中未代 谢产物增加［BJ］ 。胆红素是血色素分解代谢的终产 物，对它的清除是肝脏的重要功能之一，血液循环系 统 中 游 离 的 胆 红 素 通 过 有 机 阴 离 子 转 运 蛋 白 19:>5=E 介导的易化扩散进入肝细胞；入胞后的胆 红素与谷胱甘肽硫转移酶（ 8’G*&*(.,0) 14*+&0$K)+&$)， L1M）结合以减少回流出细胞外，并在肝细胞内质网 内经胆红素 NO34葡糖醛酸基转移酶（ NO348’G7G+,4 0,$P’*+&0$K)+&$)，NLM5=5）催化而被葡萄糖醛酸基化 后，再由多药抗性相关蛋白 >（ %G’*.-+G8 +)$.$*&07)4 &$$,7.&*)- /+,*).0 >，Q#3>）转 运 入 胆 汁。NLM5=5 的功能丧失导致 :+.8’)+4R&SS&+ 综合征，临床表现为 高胆红素血症；Q#3> 功能缺失致 OGI.04T,(0$,0 综 合征，肝细胞内有棕色颗粒色素存积［UV］ 。临床实践 早已证明苯巴比妥可有效提高胆红素的结合并降低 血胆红素。近来，2G&08 等人的研究表明这一药理 效应与苯巴比妥对 $"# 的激活有关［U5］ 。而此前的 研究也发现 %&’("(、&)’ 和 *#!+ 都是 :=# 的靶 基因［U>］ 。 :;3B= 负责代谢清除机体内 EVW 以上的临床 用药和肝毒性脂类，$,!-" 基因的表达可由广谱异 生物激活的 1"# X 3"# 所诱导［UB］ ；两类异生物转运 蛋白 =@:@5（QO#5）和 =@::>（Q#3>）在肝和小肠 细胞的表达也相应上调。有趣的是，3"# 也可诱导 特定 NLM5=5 同工酶的表达［UU］ ，意示 :=# 和 1"# X 3"# 在调控机体对内源毒性物质和外源异生物的 代谢过程中具协同作用。 B 核受体与肿瘤 $F % 核受体与肿瘤发生 乳腺癌是严重危害女性健康的恶性肿瘤，由雌 激素受体 D#" 介导的反应被证实是乳腺癌发病的 重要病 因［UC］ 。<CW 以 上 的 临 床 乳 腺 癌 有 D#" 表 达，这部分肿瘤对抗激素治疗敏感，预后也较 D#" 阴性肿瘤好，因此 D#" 已成为临床区分病人并采取 不同治疗措施的重要标志。雌激素主要通过激活经 典的 D#" 通路调控与生长发育、生殖功能，以及骨 骼代谢相关基因的表达；但同时，D#" 的激活也可 升高胞内第二信使如钙离子、7=Q3 和磷脂酶 : 水 平，提示可能存在膜相关的 D#" 信号通路。在乳腺 癌细胞系 Q:!4<、MU<O 以 及 结 肠 癌 细 胞 系 :&7,4> 均发现雌二醇可激活 1+7 X #&$X D+Z 信号通路，该通 路与细胞增殖分化相关［UE］ ；[,G$*)0. 等［U<］ 在成骨细 胞和破骨细胞也观察到雌激素通过激活 1+7 X 1(7 X D#[ 通路后的细胞凋亡抑制效应。因此，由膜结合 D#" 介导的与直接基因转录无关的信号通路激活 U>U 遗传学报 =7*& L)0)*.7& 1.0.7& \,’F B5 R,F U >VVU