HIF是一种转录复合物,在哺乳动物氧稳态中起着核心作用。脯氨酰羟基化的翻译后修饰是一个关键的调控事件,靶向HIF-α(HIF1;603348)亚单位,通过von Hippel-Lindau(VHL;608537)泛素化复合物破坏蛋白酶体。Epstein等人(2001年)在秀丽隐杆线虫中定义了一种保守的HIF-VHL-prolyl羟化酶途径,并将Egl9确定为一种通过prolyl羟基化调节HIF的双氧酶。在哺乳动物细胞中,他们表明HIF-脯氨酰羟化酶由3种蛋白质代表,在催化位点具有保守的2-组氨酸-1-羧酸铁配位基序。作者克隆了编码这些蛋白的基因,并将其命名为PHD1、PHD2(606425)和PHD3(606426)。通过分级缺氧、铁螯合和钴离子直接调节重组酶活性反映了体内HIF诱导的特点,满足了这些酶作为调节HIF的氧传感器的要求。
Bruick和McKnight(2001年)独立鉴定了HIF脯氨酰羟化酶保守家族,他们分别称之为HPH1、2和3,似乎负责HIF的翻译后修饰,以实现泛素化。
Taylor(2001)报告称,小鼠和人类EGLN2具有90%的氨基酸同源性。
通过定量RT-PCR,Oehme等人(2002年)发现,EGLN2在睾丸中的表达最高,而在其他16种受检人类组织中的表达则低得多。
Hirsila等人(2003年)通过对人类结肠、主动脉和肺cDNA的PCR,独立克隆了HIFP4H1、HIFP4H2和HIFP4HD3。推导出的407-氨基酸HIFP4H1蛋白包含一个C末端催化结构域,该结构域具有结合铁的基序和2-酮戊二酸的C5羧基。成人和胎儿样本的PCR分析显示HIFP4H1在所有检测组织中表达,在成人大脑、胎盘、肺和肾中表达最高。
Taylor(2001)指出EGLN2基因包含5个外显子。
Hartz(2012)根据EGLN2序列(GenBank AJ310544)与基因组序列(GRCh37)的比对,将EGLN1基因映射到染色体19q13.2。
在培养的哺乳动物细胞中,Bruick和McKnight(2001)发现,在正常毒性条件下,HIF1-alpha亚单位的强制表达导致HIF的不适当积累,而HPH的共表达则减弱了HIF的积聚。在常氧条件下,RNA干扰对培养的果蝇细胞中HPH的抑制导致缺氧诱导基因LDH的表达升高(见150000)。Bruick和McKnight(2001年)得出结论,HPH是细胞感知氧气途径的重要组成部分。
Hirsila等人(2003年)利用昆虫细胞中表达的重组蛋白发现,HIFP4H1、HIFP4H2和HIFP4H3在体外显示出与HIF1-alpha的C末端脯氨酰羟基化位点相对应的19-残基肽的2-酮戊二酸依赖性羟基化。所有3种酶对HIF1-alpha中N端脯氨酸羟基化位点对应的肽的活性均较低或无活性。所有3种酶的羟基化肽均来自人类HIF2-alpha(EPAS1;603349)、HIF3-alpha(HIF3A;609976)和秀丽隐杆线虫HIF-alpha的假定脯氨酰羟基化位点。
Nakayama等人(2004年)证明,PHD1和PHD3的丰度是通过在缺氧条件下E3泛素连接酶SIAH1(602212)和SIAH2(602213)对蛋白酶体依赖性降解的靶向来调节的。Siah2-null小鼠成纤维细胞的Phd3半衰期延长,导致缺氧期间Hif1a表达水平降低。低氧诱导的Hif1a表达在Siah1a/Siah2-null细胞中被完全抑制,但通过RNA干扰抑制Phd3后可以被挽救。在293T细胞中,靶向PHD3降解的SIAH2在轻度缺氧条件下也会增加,这与SIAH2转录增加一致。缺氧条件下Siah2-null小鼠表现出过度呼吸反应受损,血红蛋白水平降低。Nakayama等人(2004年)得出结论,SIAH1和Siah2对PHD1和PHD3的控制构成了缺氧期间HIF1A调节的另一个复杂程度。
Minamishima和Kaelin(2010年)表明,肝脏中所有3个PHD(PHD1;PHD2,606425;和PHD3,606426)的丢失显著增加了EPO(133170)和红细胞压积值,使其浓度大大超过肾PHD2失活后的浓度。Minamishima和Kaelin(2010)发现,PHD2失活足以诱导接近最大的肾脏EPO产生,而所有3个PHD的失活都需要重新激活肝脏EPO产生。
HIF-脯氨酰羟化酶是一种氧传感器,以氧依赖的方式调节低氧诱导因子(HIF)的稳定性。Aragones等人(2008年)表明,基因敲除小鼠中Phd1表达的缺失通过激活PPAR-alpha(170998)通路,将葡萄糖代谢从氧化型重新编程为更厌氧的ATP生成,从而降低骨骼肌的耗氧量。这种对氧气保护的代谢适应会损害健康条件下肌肉的氧化性能,但它可以对肌纤维提供急性保护,防止致命的缺血。缺氧耐受是由于氧化应激产生减少,这使得缺乏Phd1的肌纤维能够维持线粒体呼吸。具有医学重要性的是,有条件地敲除Phd1也会迅速诱导缺氧耐受。这些发现揭示了Phd1在缺氧耐受中的新作用,并为以氧化应激为特征的疾病提供了新的治疗前景。