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Nat Rev Mol细胞生物学。作者手稿;PMC 2012年7月23日发布。
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美国国立卫生研究院:美国国家卫生研究院281610
PMID:20628411

热休克因素:细胞应激、发育和寿命的集合体

摘要

热休克因子(HSF)对所有生物体在急性应激下生存至关重要。它们被称为编码分子伴侣和其他应激蛋白的基因的诱导转录调节器。HSF家族的四个成员对正常发育和寿命延长途径也很重要,因此HSF靶基因的储备已经远远超出了热休克基因。这些意想不到的观察揭示了HSF翻译后调控的复杂层次,HSF将细胞的代谢状态与应激生物学结合在一起,从而控制蛋白质组健康和衰老的基本方面。

20世纪60年代初,里托萨在人类的聚四氟乙烯染色体中发现了温度诱导的河豚黑腹果蝇幼虫唾液腺1十年后,研究表明,这种膨胀模式对应于编码热休克蛋白(HSPs)的基因的强烈激活,HSPs作为分子伴侣发挥作用2热休克反应是所有生物体(从酵母到人类)中高度保守的机制,由极端蛋白毒性损伤(如热、氧化应激、重金属、毒素和细菌感染)诱导。不同真核生物之间的保守性表明,热休克反应对于在压力环境中生存至关重要。

热休克反应在转录水平由顺式-作用序列称为热休克元素(HSE;方框1)存在于HSP基因上游的多拷贝中通过对分离的细胞核进行DNA-蛋白质相互作用研究,首次获得了一种特定转录调控因子的证据,即热休克因子(HSF),该因子可以与HSE结合并诱导HSP基因表达D.黑腹果蝇细胞45随后的研究表明,与无脊椎动物中的单个HSF相比,植物和脊椎动物中表达多个HSF68哺乳动物HSF家族由四个成员组成:高铁1号线高铁2号楼高速三层高铁四号线不同的HSF具有独特和重叠的功能(图1),表现出组织特异性的表达模式,并具有多种翻译后修饰(PTM)和相互作用的蛋白质伴侣7910HSF家族成员和PTM之间的功能性串扰有助于HSF介导的基因调控的微调。许多目标的识别进一步扩大了HSF的影响,超出了热冲击响应。在这里,我们介绍了HSF的新靶基因和生理功能的最新发现,这改变了HSF仅在热休克反应中起作用的观点。基于目前对HSF小分子激活剂和抑制剂的了解,我们还强调了HSF介导的基因调控的药理调节潜力。

方框1

热冲击元件

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热休克因子(HSF)通过调控上游促进剂元件发挥作用,称为热休克元件(HSE)。在HSF的DNA结合形式中,每个DNA结合域(DBD)识别双螺旋主槽中的HSE6HSE最初是通过对黑腹果蝇热休克蛋白基因(参见图;零件). 残留物-47至-66是热诱导所必需的。HSP基因启动子中的HSE高度保守,由五聚体序列nGAAn的反向重复组成132HSP基因近端启动子区域中的HSE类型由至少三个相邻的反向重复序列组成:nTTCnnGAAnnTTCn132134HSF靶基因的启动子也可以包含多个HSE,从而允许多个HSF同时结合。HSF与HSE的结合是以协同的方式发生的,因此HSF三聚体的结合促进了下一个三聚体的结合135最近,Trinklein及其同事使用染色质免疫沉淀法来丰富热休克人类细胞中HSF1结合的序列,以定义HSE共识序列。他们证实了肖和李的最初发现,他们确定鸟嘌呤是HSE中最保守的核苷酸87133(参见图;零件b条). 此外,在一对反向重复序列中,GAA三联体的TTC三联体5′被嘧啶-嘌呤二核苷酸分开,而将GAA三连体5′与TTC三连体分开的两个核苷酸是不受限制的87不参与热休克反应的新的HSF靶基因的发现使得在除了HSP基因之外的许多基因中可能存在HSEs成为可能。尽管这些HSE中存在变化,鸟嘌呤的间距和位置是不变的7因此,核苷酸和重复单位的精确间距被认为是HSF识别和转录激活的关键决定因素。零件b条经许可,从REF修改了图的。87©(2004)美国细胞生物学学会。

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哺乳动物HSF机械

综述哺乳动物热休克因子(HSF)家族成员及其生物学功能。HSF通过直接调控其靶基因,参与多种正常生理过程和病理。已确定的HSF靶基因体内如图所示。HSF1最初被认为是热休克反应的主要应激反应调节因子,但现在已知HSF2通过异源复合物的形成调节HSF1介导的热休克蛋白(HSP)基因的表达。热休克时,HSF1和HSF2积累成核应力体(NSB),在那里与卫星III重复序列结合。HSF1也是免疫反应和癌症的调节器。迄今为止,热休克蛋白基因在衰老过程中的调控在秀丽隐杆线虫HSF1和HSF2都被认为在一些发育过程中具有调节功能,例如卵子发生、精子发生和皮质酮生成。HSF4与HSF1合作参与不同感觉器官的发育,但在热休克反应中没有作用。小鼠HSF3是最近发现的哺乳动物HSF,通过结合PDZ结构域3参与热休克反应(Pdzk3号机组)发起人10目前,HSF3不知道与HSF家族的任何成员串扰,因此与其他HSF分开放置。Crygf公司,晶体蛋白γF;Fgf7型成纤维细胞生长因子7;伊尔-6白细胞介素-6;MSYq公司,小鼠Y染色体的雄性特异长臂。

HSF作为应力积分器

应激细胞和生物体的一个特征是热休克蛋白的合成增加,热休克蛋白作为分子伴侣发挥作用,防止蛋白质错误折叠和聚集,维持蛋白质稳态,也称为蛋白质稳态11HSP基因的转录激活由HSF介导(图2a)其中HSF1是脊椎动物的主要调节因子。Hsf1型-敲除小鼠和细胞模型表明,HSF1是HSP基因转录激活、应激期间细胞完整性维持和耐热性发展的先决条件1215HSF1在大多数组织和细胞类型中组成型表达16在没有压力刺激的情况下保持不活动。因此,HSF1的DNA结合和反式激活能力是通过多种PTM、蛋白质-蛋白质相互作用和亚细胞定位来协调调节的。HSF1也具有内在的应力感知能力D.黑腹果蝇哺乳动物HSF1可以从单体转化为同源三聚体在体外应对热应激或氧化应激1719.

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哺乳动物HSF家族成员

|显示高等真核生物中热休克因子(HSF)物种特异性关系的系统发育树。最近发现的两个家族成员,但特征尚不明确:HSFY,位于人类Y染色体和小鼠2号染色体(HSFY2)上;HSFX,仅在人类X染色体上发现144146HSFY和HSFX存在于各自染色体上的两个相同拷贝中。系统发育树在CLUSTAL W中生成147所有系统发育分析均排除了gaps。数字代表引导值(执行了1000次引导复制)。b条|人类和小鼠HSF家族成员的功能域示意图。不同HSF的保守结构域有:DNA-结合结构域(DBD)、齐聚结构域(七肽重复序列A(HR-A)和HR-B)和羧基末端HR-C。所有HSF都含有特征性的螺旋-环-螺旋DBD。HSF1–HSF4包含Leu拉链状HR结构域,这是同源三聚体或异源三聚体所必需的。酵母Hsf被包括在内作为比较。部分图像经许可,从REF修改。10©(2010)美国细胞生物学学会。

功能域

HSF和其他转录因子一样,由功能域组成。对于HSF1而言,这些特征已经得到了最彻底的描述,并在图2bDNA-结合域(DBD)是进化中保存最完好的结构域,属于有翼螺旋转螺旋DBD家族2022DBD形成紧密的球状结构,但位于β-股3和4(REF)之间的柔性机翼或环除外。6). 该环在HSF三聚体的相邻亚基之间产生蛋白质-蛋白质界面,通过不同HSF之间的协同作用增强与DNA的高亲和力结合23DBD还可以调节与其他因素的相互作用,以调节HSF的交易激活能力24因此,DBD被认为是HSF用于目标基因识别的签名域。

HSF的三聚体化是由疏水性七肽重复序列(HR-A和HR-B)阵列介导的,它们形成一个螺旋,这是许多Leu拉链的特征625(图2b). 三聚体组装是不寻常的,因为Leu拉链通常促进同源二聚体或异二聚体的形成。HSF自发三聚体化的抑制由另一个疏水性重复序列HR-C介导2628人HSF4缺乏HR-C,这可以解释其组成三聚和DNA结合活性29位于HSF最末端的羧基末端是转录激活域,该域在所有HSF中共享6除了酵母Hsf,它在氨基和C末端都有反式激活结构域,以及HSF4A,它完全缺乏反式激活域2931在HSF1中,反式激活域由两个模块AD1和AD2组成,这两个模块富含疏水性和酸性残基(图3a)-共同确保对压力作出快速、持久的反应3233反式激活域最初被提议为HSF1(REFS)提供应激诱导性3435)但很快就发现,位于HR-A和HR-B与反式激活域之间的完整调控域对应激刺激的反应性至关重要32333637。因为几种氨基酸是不同PTM的已知靶点,它们位于调控域中333842,该领域的结构和功能正在进行深入调查。

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HSF1激活时经历多个PTM

|与热休克因子1(HSF1)相关的翻译后修饰(PTM)概述。指出了乙酰化(A)、磷酸化(P)和氨酰化(S)的一些已识别位点,以及磷酸化依赖的氨酰化基序(PDSM)。DNA结合域(DBD)和七肽重复序列(HR-A和HR-B,以及HR-C)如所示图2以及调节域(RD)和激活域(AD1和AD2)。b条|HSF1激活和衰减周期,包括三聚体化、多PTM和热休克蛋白(HSPs)反馈。在静息状态下,HSF1是细胞质和细胞核中的单体。单体HSF1在非应激条件下已经是一种磷蛋白,它与HSP90相互作用。在应激状态下,HSF1与HSP90复合物分离,使HSF1三聚并与HSP基因中的热休克元件(HSEs)结合。一些PTM,如磷酸化和琥珀酰化,参与调节HSF1的反式激活能力。HSF1获得转录活性,在衰减阶段被消除。衰减包括两个调节步骤:来自HSPs的负反馈抑制DNA-结合HSF1的反式激活,以及通过HSF1 DBD中Lys80的乙酰化抑制DNA结合。sirtuin SIRT1通过阻止HSF1乙酰化来调节热休克反应的衰减阶段42.

HSF1激活-衰减循环的调节

非活性单体HSF1转化为高亲和力DNA-结合三聚体是多步骤活化过程的初始步骤,是所有真核HSF的共同特征4344(图3b). 有令人信服的证据表明HSF1在其激活周期的不同阶段与多个HSP相互作用。例如,单体HSF1与HSP90的相互作用较弱,在压力下,HSF1与复合物分离,从而允许HSF1三聚4546(图3b). 当三体HSF1的调节域被HSP90的多肽链复合物、共同伴侣结合时,它可以保持非活性第23页(也称为PTGES3)和免疫亲和素FK506结合蛋白5(FKBP52型; 也称为FKBP4)4651HSP90和HSP70水平升高对HSF1产生负调节,并防止热休克时三聚体的形成52激活的HSF1三聚体也与HSP70和共同伴侣相互作用热休克蛋白40(也称为DNAJB1),但这种相互作用不是抑制HSF1的DNA结合活性,而是抑制其反式激活能力5254虽然抑制机制尚不清楚,但HSF1依赖性转录终产物(HSPs)的负反馈提供了一个重要的控制步骤,可以根据伴侣蛋白水平以及新生和错误折叠肽的水平来调节HSF1激活的持续时间和强度。

据报道,一种含有真核生物延伸因子1A(eEF1A)和非编码RNA的核糖核蛋白复合物,即热休克RNA-1(HSR-1),具有热敏能力。根据所提出的模型,HSR-1在热应力的作用下发生构象变化,并与eEF1A一起促进HSF1的三聚(参考。55). 这种激活模式与HSF相关的其他调节机制之间的关系尚待阐明。

在整个激活-衰减周期中,HSF1经历广泛的PTM,包括乙酰化、磷酸化和琥珀酰化(图3). HSF1也是一种非应激条件下的磷酸蛋白,质谱分析和磷酸肽定位实验的结果表明,至少有12个Ser残基被磷酸化415659在这些位点中,调控域中应激诱导的Ser230和Ser326磷酸化有助于HSF1(REFS)的反式激活功能3841). 在暴露于热休克时,磷酸化介导的调节结构域中的单个赖氨酸残基上的氨酰化快速且短暂地发生;在小的泛素相关修饰物(SUMO)与Lys298(REF)偶联之前,需要磷酸化Ser303。39). 扩展的一致序列ΨKxExxSP被命名为磷酸化依赖的sumoylation基序(PDSM;图3)40PDSM最初在HSF1中发现,随后在许多其他蛋白质中发现,特别是转录调节因子,如HSF4,关贸总协定1,肌细胞特异性增强因子2A(MEF2A公司)和标准普尔3,是SUMO共轭和前向激酶的底物406062.

最近,Mohideen及其同事显示,SUMO结合酶泛素载体蛋白9(UBC9;也称为UBE2I)表面的一个保守的基本补丁区分HSF1的磷酸化和非磷酸化PDSM(REF)。63). 未来的研究将着眼于阐明动态磷酸化和UBC9依赖性SUMO结合对应激刺激的反应的分子机制,并确定激酶、磷酸酶和去甲酰化酶在热休克反应中的作用。HSF1磷酸化依赖性sumoylation的动力学与热应激的严重程度呈负相关,并且,由于HSF1的反式激活能力受到sumoylion的损害,当需要最大的HSF1活性时,该PTM被去除40在中度胁迫条件下,sumoylation可以调节HSF1活性。将用内源性底物蛋白研究SUMO修饰抑制HSF1反式激活能力的机制,以及该PTM与HSF1受到的其他修饰的功能关系。

HSF1的磷酸化和琥珀酰化反应在热休克时迅速发生,而乙酰化反应的动力学延迟,并与HSF1活化循环的衰减阶段一致。HSF1的应激诱导乙酰化受p300–CBP(CREB结合蛋白)乙酰化和NAD脱乙酰化平衡的调节+-依赖性sirtuin,SIRT1。SIRT1表达和活性的增加增强并延长HSF1在人热休克蛋白70.1启动子,而SIRT1的下调增强了HSF1的乙酰化和DNA结合的减弱,而不影响HSF1三聚体的形成42这一发现导致发现了HSF1活性的一种新的调节机制,即SIRT1通过抵消乙酰化作用使HSF1保持在能够与DNA结合的状态(图3). 根据目前的知识,HSF1周期的衰减阶段由双重机制调节:依赖于HSPs水平,HSPs通过与HSF1的弱相互作用直接反馈,以及平行步骤,涉及依赖SIRT1控制HSF1的DNA结合活性。由于SIRT1与热量限制和衰老有关,SIRT1的年龄依赖性缺失和HSF1活性受损与衰老细胞的热休克反应和蛋白质平衡受损相关,将热休克反应与营养和衰老联系起来(见下文)。

HSF动态热休克蛋白70发起人

几十年来,HSF对热休克蛋白70.1基因是真核生物诱导转录的模型系统。D.黑腹果蝇,HSF是构成核的,低水平的HSF与热休克蛋白70热休克前促进剂6466.未导入的热休克蛋白70启动子通过转录激活的暂停RNA聚合酶II(RNAP II)启动转录6768核小体的形成大大增强了RNAP II暂停在体外这意味着染色质重塑对暂停的RNAP II的释放至关重要69有人提出,人类HSF1反式激活域中不同的疏水残基可以刺激RNAP II的释放,并与BRG1公司,染色质重塑复合物SWI/SNF的ATP酶亚单位7071热休克后,RNAP II从暂停状态释放,导致合成全长转录物。整个核小体发生快速断裂热休克蛋白70基因,其速度快于RNAP II介导的转录72核小体置换与HSF募集到启动子同时发生D.黑腹果蝇HSF的下调消除了核小体的损失,表明HSF提供了染色质重排的信号,而染色质重排是热休克蛋白70核小体置换。在热休克的几秒钟内,启动子处的HSF数量急剧增加,HSF从核质转移到几个本地基因座,包括HSP基因。有趣的是,HSF水平占据了热休克蛋白70启动子在一分钟后很快达到饱和6573.

HSF将共激活介质复合体招募到热休克位点,作为将激活信号从转录因子传递到基础转录机制的桥梁。中介复合体是通过与HSF的直接交互作用招募的:D.黑腹果蝇HSF绑定到陷阱80(也称为MED17),介体复合体的一个亚单位74HSF可能与起始前复合物有其他大分子接触,因为它与TATA-结合蛋白(TBP)和一般转录因子TFIIB结合在体外7576与热休克时RNAP II的快速招募和延长相反,热休克时激活的HSF交换非常缓慢热休克蛋白70发起人。HSF与DNA保持稳定结合体内连续几轮的热休克蛋白70转录6568.

HSF之间的功能相互作用

尽管HSF1是热休克反应的主要调节因子,但HSF2也与HSP基因的启动子结合。根据我们目前的知识,HSF2严格依赖HSF1的应激相关功能,因为HSF1仅在HSF1存在的情况下才被招募到HSP基因启动子中,这种合作需要完整的HSF1 DBD77然而,HSF2对HSF1介导的HSP基因的诱导表达进行正、负调节,表明HSF2可以积极参与热休克反应的转录调控。HSF1和HSF2与HSP基因的逆境诱导转录相一致,在逆境中共同定位并迅速积累为核应激体(NSB);方框2),其中它们与卫星III重复序列的一个亚类结合,主要位于人类染色体9q12(REFS78-80). 因此,在NSB中以HSF1依赖的方式合成了大量稳定的非编码卫星III转录本8182这些转录物的功能及其与其他HSF1靶点的关系,以及一般的热休克反应,仍有待阐明。

方框2

核应力体

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细胞核高度分隔且动态。许多核因子弥散分布在核质中,但它们也可以积聚在不同的亚核区,如核仁、斑点、Cajal小体和早幼粒细胞白血病小体136.核应力体(NSB)不同于任何其他已知的核体137138虽然NSB最初被认为含有变性蛋白质的聚集体,是热休克细胞的标志物,但它们的形成可以由各种应激引起,例如重金属和蛋白酶体抑制剂137NSB是直径0.3–3μm的大结构,通常位于核仁或核膜附近137138NSB由两个种群组成:染色鲜艳的小体和成簇的环状结构137.

NSBs是短暂出现的,是应激人类细胞中热休克因子1(HSF1)和HSF2积累的主要位点80HSF1和HSF2形成一个物理相互作用的复合物,在热休克五分钟后,共定位为微小且几乎检测不到的NSB,但持续热休克数小时后,NSB的强度和大小增加。HSF1和HSF2在42°C下暴露于热休克1小时的HeLa细胞中共定位(见图;共聚焦显微镜图像,HSF1–绿色荧光蛋白为绿色,内源性HSF2为红色)。NSB形成于特定的染色体位点,主要位于人类9号染色体的q12上,HSF与卫星III重复序列的一个亚类结合787983卫星III重复序列的应激诱导和HSF1依赖转录已被证明产生非编码RNA分子,称为卫星III转录物81829q12基因座由着丝粒周围异染色质组成,卫星III重复序列为对接成分(如剪接因子和其他RNA加工蛋白)提供支架139143.

当与卫星III重复序列结合时,HSF2还通过与NSB中HSF1形成异源三聚体来调节热休克反应83(图4). 异源三聚体化的功能意义研究表明,HSF1缺失可阻止HSF2定位于NSB,并消除应激诱导的卫星III转录物合成。相反,HSF2的表达增加导致其自身激活,HSF1和HSF2定位于NSB,在没有应激刺激的情况下,转录是自发诱导的。这些结果表明HSF2可以将HSF1整合到转录活性异源三聚体中83HSF1异源三聚体化可用的HSF2数量可能影响应激诱导的转录,HSF1–HSF2异源三聚体以时间方式调节转录。在热休克的急性期,HSF1被激活,HSF1–HSF2异三聚体形成,而长期暴露于热应激后,HSF2水平降低,从而限制异三聚83有趣的是,在特定的发育过程中,如皮质酮生成和精子生成,HSF2的表达在时空上增加,导致其自发激活。因此,有人提出HSF介导的反式激活可以通过HSF2水平进行调节,以提供一个整合应激反应和发展刺激的开关83(图4). 不同HSF之间的功能关系正在出现,HSF家族成员之间DNA结合活性的协同作用提供了一种有效的方法,以细胞和刺激物特有的方式控制基因表达,以协调差异上游信号和靶基因网络。

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不同HSF之间的相互作用在转录调控中提供了不同的功能模式

在压力下,热休克因子1(HSF1)被激活,HSF1–HSF2异三聚体形成。热休克应激通过限制HSF2的可用性降低HSF2水平并限制异三聚体化。HSF2的生化特性表明,与HSF1不同,HSF1经历单体到三聚体的转变,HSF2在活化时主要从二聚体转化为三聚体148在某些发育过程中,如皮质酮生成和精子生成,特定细胞类型和组织中HSF2水平升高,导致HSF2激活。HSF2表达增加,然后诱导HSF1形成异源三聚体。因此,有人认为HSF1–HSF2异源三聚体化提供了一个开关,整合对特定刺激的转录激活83.

哺乳动物HSF家族的一个新成员,小鼠HSF3,最近被鉴定10结果表明,与HSF1相比,禽HSF3在更高的温度下被激活,并且具有不同的动力学。84)而在小鼠中,热休克诱导HSF3的核转位和HSP基因以外的应激反应基因的激活10。未来的实验将确定HSF3是否能够与其他HSF相互作用,可能通过杂合物形成。HSF4与热休克反应无关,但它与HSF1竞争小鼠晶状体上皮细胞中的共同靶基因85,将在下面讨论。阐明不同家族成员间同源三聚体或异源三聚体的形成是HSF介导转录调控的共同主题,这一点很重要。

HSF作为发展监管机构

越来越多的证据表明,HSF是高度通用的转录因子,除了保护细胞免受蛋白毒性应激外,还对许多生理功能至关重要,尤其是在发育过程中。使用删除实验的初始观察D.黑腹角鲨Hsf基因显示卵子发生和幼虫发育缺陷86这些影响不是由HSP基因表达模式的明显变化引起的,这与随后的研究一致,研究表明HSP基因在小鼠胚胎发育期间的基础表达不受HSF1(REF)缺乏的影响。13). 这些结果得到了全基因组基因表达研究的进一步支持,该研究表明,许多基因(不属于HSP基因或分子伴侣)受HSF1依赖性控制8788.

虽然缺乏HSF1的小鼠可以存活到成年,但它们表现出多种缺陷,如产前死亡率增加、生长迟缓和女性不育13当HSF1缺陷雌性小鼠与野生型雄性小鼠交配时,受精卵母细胞不会发育到合子期之后,这表明HSF1是一种母体因子,对受精后早期发育至关重要89最近,研究表明HSF1在成熟的卵母细胞中大量表达,并在卵母细胞内进行特异性调节热休克蛋白90α转录90HSF1缺陷的卵母细胞缺乏HSP90α,并表现出减数分裂成熟受阻,包括G2-M转变延迟或生发泡破裂以及不对称分裂缺陷90此外,卵巢内HSF1耗竭的卵母细胞含有功能失调的线粒体,对氧化应激敏感,导致存活率降低91.的复杂表型Hsf1型-敲除小鼠还表明HSF1参与胎盘形成、胎盘发育和免疫系统15859293,进一步加强了HSF1在发育和生存中具有保护作用的证据。

HSF1和HSF2都是发育中的大脑和维持中枢神经系统蛋白稳定的关键调节因子。中断Hsf1型结果在无应激条件下,脑室扩大,伴有星形胶质细胞增生、神经变性、进行性髓鞘丢失和出生后大脑特定区域泛素化蛋白的积聚9495.的表达式热休克蛋白25(也称为HSPB1)和α-晶体蛋白B链(CRYAB)被认为可以保护细胞免受应激诱导的蛋白质损伤和细胞死亡,但在缺乏HSF1(REF)的大脑中显著降低。13). 与HSF1相比,HSF2在小鼠早期脑发育期间已经达到峰值水平,主要表达于心室区的增殖神经元祖细胞和皮质板的有丝分裂后神经元9699HSF2缺乏小鼠由于神经元异常迁移导致心室扩大和皮质分层缺陷9799在HSF2缺乏的胚胎皮层形成过程中,浅层神经元定位错误是由细胞周期素依赖性激酶5表达减少引起的(川东北5)激活剂p35是皮层迁移信号通路的关键调节器100101. The第35页该基因被确定为HSF2在皮层发育中的第一个直接靶点99由于正确的皮层迁移需要多个信号分子的协调,因此HSF2很可能直接或间接调节同一途径的其他成分。

高铁在发展中的合作性

在成年小鼠中,HSF2在某些类型的睾丸细胞中表达最为丰富,特别是粗线期精母细胞和圆形精子细胞102HSF2在睾丸中的细胞特异性表达由一种microRNA miR-18调节,该microRNA直接与HSF2的3′非翻译区(UTR)结合(J.K.Björk,a.Sandqvist,a.N.Elsing,N.Kotaja和L.S.,未发表的观察结果)。HSF2在精子发生中的靶向作用揭示了miR-18的第一个生理作用,miR-18属于主要与肿瘤进展相关的肿瘤学家1簇103根据雄性生殖细胞成熟过程中的表达模式,HSF2-null雄性小鼠在精子发生过程中表现出一些异常特征,从睾丸变小和粗线期细胞凋亡增加到精子数量减少和精子头部形状异常9798104对小鼠睾丸中HSF2靶启动子的全基因组搜索显示,HSF2在Y 2上的性染色体多拷贝基因精子发生特异性转录物上占据(不锈钢2),系统3-类似Y链接(Sly公司)和Sycp3系统-类似于X链接(Slx公司)对精子质量很重要104。与Hsf2型-敲除表型,两者的破坏Hsf1型Hsf2型结果出现更明显的表型,包括较大的空泡结构、更广泛的凋亡以及完全缺乏成熟精子和雄性不育105HSF1和HSF2的活性相互交织,对精子发生至关重要,这一论点得到了我们的结果的进一步支持,即HSF1和HSF2协同调节减数分裂后圆形精子细胞的性染色体多拷贝基因(M.á、A.Vihervaara、E.S.Christians、E.Henriksson和L.S.,未发表的观察结果)。鉴于性染色质在减数分裂后大多保持沉默,HSF1和HSF2是目前唯一已知的减数分裂后抑制过程中的转录调节因子。这些结果,以及早先的发现,HSF2也可以与HSF1在睾丸中形成异源三聚体83,强烈表明HSF1和HSF2在雄性生殖细胞成熟过程中作用于其共同靶基因的异质复合和精细转录。

HSF1和HSF4是维持感觉器官所必需的,特别是当器官出生后第一次暴露于环境刺激时8588在出生后的早期,高速f1-敲除小鼠的嗅上皮严重萎缩,粘液积聚增加,嗅觉感觉神经元死亡88虽然HSF4缺乏小鼠胚胎的晶状体发育正常,但出生后不久就会出现严重异常,包括晶状体纤维细胞中的内含物样结构,小鼠会患白内障85106107有趣的是,发生在中国和丹麦家庭的遗传性严重白内障与HSF4(REF)的DBD突变有关。108). 除了已确定的靶基因外,Hsp25型热休克蛋白70热休克蛋白90,HSF1和HSF4的几个新靶点,如晶体蛋白γF(Crygf公司),成纤维细胞生长因子7(Fgf7型)和白血病抑制因子(利夫)被发现对感觉器官至关重要8588此外,HSF1或HSF4与Fgf7型启动子对基因表达有相反的影响,表明两个家族成员之间存在竞争功能85除近端启动子外,HSF1、HSF2和HSF4还与其他基因组区域(即小鼠晶状体中蛋白编码基因的内含子和远端部分)结合,并且也有证据表明占据靶基因启动子的不同HSF之间存在协同作用或竞争109。不同的HSF有可能在一定程度上相互补偿。因此,鉴定HSFs的新功能和靶基因,在理解其发育调控机制方面迈出了相当大的一步。

HSF和寿命

生物体的寿命与其组织的健康直接相关,这是蛋白质组稳定性及其分子机制功能性的结果。生物体在其生命周期内不断遭遇环境和生理应激,需要对蛋白质质量进行有效监测,以防止蛋白质损伤的积累和蛋白质平衡的破坏。蛋白质毒性损伤导致细胞老化,许多病理生理条件与蛋白质质量控制受损相关,随着年龄的增长显著增加11根据对衰老分子基础的研究,其中使用了广泛的不同模型系统和实验策略,胰岛素和胰岛素样生长因子1受体(IGF1R)信号通路,包括磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和AKT激酶以及叉头盒蛋白O(FOXO)转录因子(如DAF-16秀丽隐杆线虫)已成为一个关键过程。HSF的下调降低寿命并加速蛋白质聚集体的形成秀丽线虫携带IGF1R介导途径不同成分的突变。相反,IGF1R信号的抑制导致HSF激活,并通过维持蛋白质平衡促进寿命110111这些结果促使许多实验室使用其他模型生物来研究HSF和IGF1R信号通路之间的功能关系。

最近的一项研究进一步强调了HSF对整个生物体寿命的影响,在该研究中,蛋白质组稳定性在秀丽线虫老化112在不同组织中检测了不同亚稳态蛋白的年龄依赖性错误折叠和下调,这些蛋白显示温度敏感性错义突变。蛋白质平衡的广泛失败在成年早期迅速发生,与严重受损的热休克反应和未展开的蛋白质反应同时发生112HSF和DAF-16的过度表达可以恢复蛋白质组的年龄依赖性崩溃,这进一步证明了这些应激反应转录因子在防止蛋白质组整体不稳定方面的独特作用。

有限的食物摄入或热量限制是另一个与寿命延长相关的过程。除了延长寿命外,热量限制还能减缓癌症、心血管疾病和代谢紊乱等与年龄相关的疾病的进展,刺激代谢和运动活动,并增加对环境压力刺激的抵抗力113为此,NAD对HSF1的动态调节+-依赖性蛋白脱乙酰化酶SIRT1是酵母转录调节物Sir2的哺乳动物同源物,它被热量限制和应激激活,特别令人感兴趣。事实上,SIRT1直接使HSF1脱乙酰化,并使其保持能够与DNA结合的状态。在老化过程中,HSF1的DNA结合活性和SIRT1的量降低。因此,在基于细胞的衰老模型中,SIRT1水平的降低显示出对HSF1 DNA结合活性的抑制作用42此外,暴露于热量限制的细胞中HSF1 DNA结合活性的年龄相关性下降被逆转114这些结果表明,HSF1和SIRT1共同发挥作用,保护细胞免受应激损伤,从而促进生存和延长寿命。衰老过程中蛋白质平衡受损可能至少部分反映了由于SIRT1表达降低而导致HSF1活性受损。

HSF对疾病的影响

热休克反应被认为是由错误折叠和损坏的蛋白质引起的,因此是一种细胞自主反应。当暴露在高温下时,培养物中的细胞、单细胞生物和多细胞生物中的细胞都可以自主触发热休克反应115117然而,有人提出,多细胞生物感受压力的方式与孤立细胞不同。例如,即使在亨廷顿氏病和帕金森氏病等神经退行性疾病中积累了受损的蛋白质,也不能正确地诱导应激反应,这表明在生物体水平上对热休克反应有额外的控制118多细胞生物细胞中热休克反应的不协调激活可能导致细胞和组织之间相互作用的严重干扰。秀丽线虫,一对被称为AFD的热敏神经元,对温度进行感知和响应,通过控制HSF活性来调节体组织中的热休克反应119120此外秀丽线虫受机体代谢状态的影响,在不利于生长和繁殖的条件下减少121因此,神经控制可以使生物体根据不同组织和发育阶段的不同代谢需求,协调单个细胞的应激反应。这些观察结果可能与蛋白质错误折叠疾病有关,尽管受损蛋白质的普遍表达和热休克反应,但这些疾病具有高度组织特异性。

在几种人类癌症中检测到HSF1水平升高,如乳腺癌和前列腺癌122123在经典化学皮肤致癌模型和表达p53致癌突变的遗传模型中,缺乏HSF1的小鼠表现出比野生型小鼠更低的肿瘤发生率和增加的存活率。在人类癌症细胞系中也获得了类似的结果,其中HSF1通过RNA干扰策略被耗尽124HSF1的表达可能对非癌基因成瘾和癌细胞的应激表型至关重要,这是许多癌细胞的特征,因为它们具有较高的蛋白质毒性和氧化应激水平、频繁的自发DNA损伤和非整倍体125这些特征中的每一个都可能破坏蛋白质平衡,从而需要有效的伴侣和蛋白酶体活性。因此,HSF1对于承受持续压力并产生非癌基因成瘾的癌细胞的生存至关重要。

HSF作为治疗靶点

鉴于HSF1在应激生物学和蛋白质平衡中的独特作用,在发育和成年早期增强这一主要调节因子的活性对于蛋白质组的稳定性和细胞的健康至关重要。然而,HSF1是一种有效的肿瘤发生调节剂,因此是癌症治疗的潜在靶点125除了调节HSF1的表达外,还应从临床角度考虑HSF1调节其活性的各种PTM。由于许多与年龄相关的人类病理学与应激和错误折叠的蛋白质有关,已经提出了几种基于HSF的治疗策略126在许多学术和工业实验室中,正在积极寻找HSF1的小分子调节剂(参见补充信息S1(表))。例如,雷公藤红素具有抗氧化特性,是一种来源于雷公藤科植物的天然化合物,以与热休克相似的动力学激活HSF1并诱导HSP表达,因此可能是治疗神经退行性疾病的潜在候选分子127128在基于酵母的筛选中,发现了一种人类HSF1小分子激活剂,命名为HSF1A129HSF1A在结构上与其他已知的激活剂不同,它激活HSF1并增强伴侣的表达,从而抵消表达polyQ的神经元前体细胞中的蛋白质错误折叠和细胞死亡129雷公藤内酯醇(Triptolide)也来自Celastreace植物家族,是HSF1反式激活能力的有效抑制剂,已被证明在胰腺癌异种移植治疗中具有有益作用130131这些HSF1小分子调节剂的例子是药物发现和开发的潜在候选药物。然而,在规划未来的HSF靶向治疗时,还应考虑多种哺乳动物HSF的存在及其功能相互作用。

结束语和未来展望

HSF最初被鉴定为HSP基因的特异性热休克诱导转录调节因子,但现在有明确的证据表明,HSF靶基因的种类繁多,超出了分子伴侣。HSF控制的已知功能涵盖从热休克反应到发育、新陈代谢、寿命和疾病,从而整合了早期严格划分为细胞应激反应或正常生理学的途径。

尽管许多专注于HSF生物学的实验室的广泛努力丰富了对HSF转录因子家族复杂调控机制的理解,但仍存在一些关键问题。例如,什么是导致HSF多步激活的初始分子事件(即什么是“温度计”)?HSF和基本转录机制之间基于染色质的相互作用需要进一步研究,才能在染色质水平上确定确切的相互作用伙伴。HSF的激活和衰减机制需要额外的机制洞察力,而涉及HSF翻译后调控的多种信号转导途径的作用现在才被发现,并且明显比预期的更复杂。尽管仍缺乏足够的证据,PTM可能作为变阻器,在发育过程中允许不同组织中不同形式的HSF介导的调节。因此,应进一步强调理解HSF在发育、衰老和不同蛋白质折叠疾病期间的PTM。同样,HSF分子的亚细胞分布,包括HSF在细胞质和细胞核之间穿梭的机制,以及HSF分子在不同核隔室(如NSB)中的运动,仍然是个谜。

大多数关于HSF对寿命和疾病的影响的研究都是用模型生物进行的,例如D.黑腹果蝇秀丽线虫,表示单个HSF。哺乳动物中存在多个HSF家族成员,需要进一步研究其特定和重叠功能,包括其靶基因的扩展库。在具有不同表达模式的高等真核生物中存在多个HSF,这表明它们可能具有由不同刺激物触发的功能,从而激活特定的靶基因。HSF家族在适应不同生物环境方面的影响尚不清楚,未来的研究可能会拓宽HSF仅仅是应激诱导因素的主流观点。为此,最近才发现的不同HSF之间的串扰提出了明显的问题,即位于不同细胞隔室中的不同复合物中的成分之间的化学计量比,以及这些因素相互作用的机制。不同HSF家族成员之间的相互作用可能为设计蛋白折叠疾病、代谢紊乱和癌症的治疗药物带来新的机会。

致谢

我们向我们的同事道歉,由于篇幅限制,他们的原创作品只能被间接引用。我们实验室的成员对手稿发表了宝贵的意见。我们自己的工作得到了芬兰科学院、Sigrid Jusélius基金会、芬兰癌症组织和奥博阿卡德米大学的支持。方框2中的图像由芬兰图尔库奥博阿卡德米大学生物科学系A.Sandqvist提供。

词汇表

多烯染色体一种染色体,经过多轮DNA复制,没有细胞分裂,产生许多姐妹染色单体,这些染色单体保持突触在一起;例如在幼虫唾液腺中D.黑腹果蝇
蛋白质沉积也称为蛋白质稳态,是指对组成蛋白质组的单个蛋白质的浓度、三维结构、结合相互作用和细胞位置的控制
S1映射使用S1核酸酶绘制与特定DNA序列对应的前体或成熟mRNA的方法
卷制线圈蛋白质中的一种结构基序,其中α-螺旋像绳索一样缠绕在一起,最常见的是二聚体和三聚体
亮氨酸拉链调节蛋白中一种常见的三维结构基序,作为寡聚结构域发挥作用,并在平行α螺旋中产生粘附力
ΨKxExxSP许多SUMO底物都包含这种扩展的一致序列(称为PDSM),其中Ψ表示支链疏水氨基酸,Lys是SUMO受体,x是任何氨基酸
Sirtuin公司具有组蛋白脱乙酰酶或单核糖基转移酶活性的一类蛋白质。SIRT1由白藜芦醇激活,这是一种植物在受到病原体攻击时自然产生的植物抗毒素,有人认为它可以触发对抗动物衰老效应的机制
暂停RNA聚合酶II一种RNA聚合酶II分子,参与转录,但在合成约25个核苷酸后被阻止;例如在热休克蛋白70非热冲击条件下的促进剂
中介复合体一种多蛋白复合物,作为转录共激活物发挥作用,并与RNA聚合酶II全酶的C末端结构域结合,在该酶和转录因子之间起桥梁作用
预引发复合物真核生物中蛋白质编码基因转录所必需的一种大型蛋白质复合体,通常由六种通用转录因子组成;TFIIA、TFIIB、TFIID、TFIIE、TFIIF和TFIIH
卫星III重复一种高度重复的DNA元素,之所以被称为这种元素,是因为与大量DNA相比,短DNA序列的重复倾向于产生不同频率的核苷酸腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶
生殖泡破裂第一次减数分裂前期巨大的卵细胞核分裂的过程,允许进入中期I
皮质板大脑皮层的中间层。大脑皮层在发育过程中形成,神经元从心室区迁移形成层。皮质板将形成成熟皮质的深层
心室含有脑脊液的大脑结构。有四个脑室:成对的C形大侧脑室,以及中线的第三和第四脑室
皮层分层大脑皮层六个主要层神经元细胞类型及其联系的特征分布
神经元迁移神经元从起源地或出生地迁移到大脑中最终位置的过程,例如径向迁移或切向迁移
粗线期精母细胞精原细胞源于精原细胞的雄性配子体,位于睾丸的生精小管中,处于精子发生的发育阶段,在此之前发生减数分裂
圆形精子细胞精母细胞分裂产生的单倍体雄性配子。减数分裂的结果是,每个圆形精子细胞只包含原始精母细胞中存在的一半遗传物质
性染色体多拷贝基因包含回文或串联片段复制的大扩增区域,包含多拷贝基因家族,位于X和Y染色体上
性染色质精子发生过程中构成X和Y染色体染色质的DNA和蛋白质的复杂组合
白内障混浊在眼睛晶体或其包膜中形成的混浊,程度从轻微到完全混浊不等,并阻碍光线通过
未折叠蛋白反应内质网腔中未折叠或错误折叠的蛋白质积累激活的细胞应激反应
非致癌成瘾癌细胞对某些基因的正常细胞功能的依赖性增加,这些基因不是经典癌症基因或癌基因,但如果有针对性,它们在治疗癌症方面可能同样有效
非整倍体当染色体在两个子细胞之间不能正确分离时,在细胞分裂过程中产生的染色体数目异常。这是癌细胞的特征
PolyQ公司由多个(通常是几十到几百个)Glu重复序列组成的蛋白质序列。一些遗传性神经退行性疾病是polyQ疾病,其特征是在特定基因(例如亨廷顿蛋白)中延伸CAG(编码Glu)重复序列的突变(HTT公司)亨廷顿病)超过一定长度
变阻器调节装置(一个从电子设备借用的术语)

脚注

竞争利益声明

作者们宣布了相互竞争的经济利益:详见网络版。

工具书类

1Ritossa F.一种新的由温度冲击和DNP诱导的膨化模式果蝇属.实验。1962;18:571–573. [谷歌学者]
2林德奎斯特S。热冲击响应。生物化学年度收益。1986;55:1151–1191.[公共医学][谷歌学者]
三。佩勒姆HRB。调控上游启动子元件果蝇hsp70热休克基因。单元格。1982;30:517–528。[公共医学][谷歌学者]
4Wu C.激活蛋白因子结合在体外热休克基因染色质上游控制序列。自然。1984;311:81–84.[公共医学][谷歌学者]
5Parker CS,白杨J.A果蝇属RNA聚合酶II转录因子与热休克蛋白70基因。单元格。1984;37:273–283。[公共医学][谷歌学者]
6Wu C.热休克转录因子:结构和调控。年收入细胞开发生物。1995;11:441–469.[公共医学][谷歌学者]
7奥克菲尔特M、特洛伊莱特D、梅兹格V、西斯顿L。处于应激和发育十字路口的热休克因素。Ann N Y科学院。2007;1113:15–27.[公共医学][谷歌学者]
8Nover L等人。拟南芥以及热应激转录因子世界:我们需要多少热应激转录因素?细胞应激伴侣。2001;6:177–189. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
9Anckar J,Sistonen L.热休克因子1作为应激和发育途径的协调器。高级实验医学生物。2007;594:78–88.[公共医学][谷歌学者]
10Fujimoto M等人。一种新型小鼠HSF3具有在热休克期间激活非经典热休克基因的潜力。分子生物学细胞。2010;21:106–116. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
11Powers ET、Morimoto RI、Dillin A、Kelly JW、Balch WE。蛋白质平衡缺陷疾病的生物和化学方法。生物化学年度收益。2009年;78:959–991。[公共医学][谷歌学者]
12McMillan DR、Xiao X、Shao L、Graves K、Benjamin IJ。靶向性破坏热休克转录因子1可消除耐热性和对热诱导凋亡的保护。生物化学杂志。1998;273:7523–7528.[公共医学][谷歌学者]
13Xiao X等。HSF1是小鼠胚胎外发育、出生后生长和炎症反应期间的保护所必需的。EMBO J。1999;18:5943–5952。第一代HSF基因敲除小鼠,Hsf1型−/−揭示了HSF1的生理功能。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
14Pirkkala L、Alastalo TP、Zuo X、Benjamin IJ、Sistonen L。热休克因子1的破坏揭示了泛素蛋白水解途径中的重要作用。分子细胞生物学。2000;20:2670–2675. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
15Zhang Y,Huang L,Zhang J,Moskophidis D,Mivechi NF.靶向性破坏热休克因子1导致缺乏耐热性,并定义了应激诱导的Hsp分子伴侣的组织特异性调节。细胞生物化学杂志。2002;86:376–393.[公共医学][谷歌学者]
16Fiorenza MT、Farkas T、Dissing M、Kolding D、Zimarino V。小鼠热休克转录因子的复杂表达。核酸研究。1995;23:467–474. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
17Goodson ML,Sarge KD。纯化热休克转录因子1的热诱导DNA结合。生物化学杂志。1995;270:2447–2450.[公共医学][谷歌学者]
18Larson JS、Schuetz TJ、Kingston RE。体外通过加热激活纯化的人类热休克因子。生物化学。1995;34:1902–1911.[公共医学][谷歌学者]
19Zhong M,Orosz A,Wu C.通过果蝇属热休克转录因子。摩尔细胞。1998;2:101–108.[公共医学][谷歌学者]
20Damberger FF、Pelton JG、Harrison CJ、Nelson HCM、Wemmer DE。多维异核核磁共振波谱法测定的热休克转录因子的DNA结合域的溶液结构。蛋白质科学。1994;:1806–1821. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
21Harrison CJ、Bohm AA、Nelson HCM。热休克转录因子DNA结合域的晶体结构。科学。1994;263:224–227.[公共医学][谷歌学者]
22Vuister GW等人果蝇属热休克转录因子。自然结构生物。1994;1:605–614.[公共医学][谷歌学者]
23利特菲尔德O,纳尔逊HCM。HSF-DNA共晶体中“有翼”螺旋转螺旋基序的“翼”的新用途。自然结构生物。1999;6:464–470.[公共医学][谷歌学者]
24Bulman AL、Hubl ST、Nelson HCM。酵母热休克转录因子的DNA结合域独立调节N端和C端激活域。生物化学杂志。2001;276:40254–40262。[公共医学][谷歌学者]
25Sorger PK,Nelson HCM。通过线圈基序对酵母转录激活物进行三聚化。单元格。1989;59:807–813.[公共医学][谷歌学者]
26Chen Y,Barlev NA,Westergaard O,Jakobsen BK。酵母热休克因子C末端激活域的鉴定:瞬时和持续转录活性的独立控制。EMBO J。1993;12:5007–5018。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
27Rabindran SK,Haroun RI,Clos J,Wisniewski J,Wu C.热休克因子三聚体形成的调节:保守亮氨酸拉链的作用。科学。1993;259:230–234.[公共医学][谷歌学者]
28Nakai A等,HSF4,人类热休克因子家族的一个新成员,缺乏转录激活物的特性。分子细胞生物学。1997;17:469–481. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
29Tanabe M等人。哺乳动物高铁四号线该基因通过选择性剪接产生热休克基因的激活子和抑制子。生物化学杂志。1999;274:27845–27856.[公共医学][谷歌学者]
30Nieto-Sotelo J、Wiederrecht G、Okuda A、Parker CS。酵母热休克转录因子包含一个转录激活域,其活性在非休克条件下受到抑制。单元格。1990;62:807–817.[公共医学][谷歌学者]
31吸附剂PK。酵母热休克因子包含可分离的瞬时和持续反应转录激活剂。单元格。1990;62:793–805.[公共医学][谷歌学者]
32Green M,Schuetz TJ,Sullivan EK,Kingston RE。调节转录激活域功能的人类HSF1的热休克反应域。分子细胞生物学。1995;15:3354–3362. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
33Newton EM、Knauf U、Green M、Kingston RE。人体热休克因子1的调节域足以感知热应激。分子细胞生物学。1996;16:839–846。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
34Hensell JO、Hunt CR、Calderwood SK、Housman DE、Kingston RE。热休克因子与热休克因子的DNA结合不足以在小鼠红白血病细胞中进行转录激活。分子细胞生物学。1990;10:1600–1608. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
35Jurivich DA、Sistonen L、Kroes RA、Morimoto RI。水杨酸钠对人体热休克反应的影响。科学。1992;255:1243–1245.[公共医学][谷歌学者]
36Shi Y,Kroeger PE,Morimoto RI。热休克因子1的羧基末端反式激活域是负调控和应激反应的。分子细胞生物学。1995;15:4309–4318. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
37Zuo J,Rungger D,Voellmy R.人类热休克转录因子1的多层调控。分子细胞生物学。1995;15:4319–4330. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
38Holmberg CI等。丝氨酸230的磷酸化促进热休克因子1的诱导转录活性。EMBO J。2001;20:3800–3810. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
39Hietakangas V等人。丝氨酸303的磷酸化是应激诱导热休克因子1 SUMO修饰的先决条件。分子细胞生物学。2003;23:2953–2968. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
40Hietakangas V等。PDSM,磷酸化依赖性SUMO修饰的基序。美国国家科学院程序。2006;103:45–50.发现一个磷酸化依赖性sumoylation基序,称为PDSM,存在于HSF1和HSF4的调控域中。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
41Guettouche T,Boellmann F,Lane WS,Voellmy R.应激细胞中人类热休克因子1磷酸化的分析。BMC生物化学。2005;6:4. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
42Westerheide SD、Anckar J、Stevens SM,Jr、Sistonen L、Morimoto RI。脱乙酰酶SIRT1对热休克因子1的应激诱导调节。科学。2009年;323:1063–1066.描述了SIRT1介导的HSF1脱乙酰化的机制,该机制使HSF1保持在能够与DNA结合的状态。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
43Baler R、Dahl G、Voellmy R。人类热休克基因的激活伴随着热休克转录因子HSF1的低聚、修饰和快速易位。分子细胞生物学。1993;13:2486–2496. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
44Sarge KD、Murphy SP、Morimoto RI。热休克因子1对热休克基因转录的激活涉及寡聚化、获得DNA结合活性和核定位,并且可以在没有应激的情况下发生。分子细胞生物学。1993;13:1392–1407. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
45Ali A、Bharadwaj S、O’Carroll R、Ovsenek N.HSP90与热休克因子1的活性相互作用并调节爪蟾卵母细胞。分子细胞生物学。1998;18:4949–4960. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
46Zou J,Guo Y,Guettouche T,Smith DF,Voellmy R.通过HSP90(HSP90复合物)抑制热休克转录因子HSF1激活,HSP90与HSF1形成应力敏感复合物。单元格。1998;94:471–480.[公共医学][谷歌学者]
47Pratt WB,Toft DO.类固醇受体与热休克蛋白和免疫亲和蛋白伴侣的相互作用。Endocr版本。1997;18:306–360.[公共医学][谷歌学者]
48Duina AA、Kalton HM、Gaber RF。热休克反应负调节中对Hsp90和CyP-40型亲环素的需求。生物化学杂志。1998;273:18974–18978.[公共医学][谷歌学者]
49邹J,Salminen WF,Roberts SM,Voellmy R.谷胱甘肽氧化与热休克因子1三聚化之间的相关性,这是应激诱导热休克反应的早期步骤。细胞应激伴侣。1998;:130–141. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
50Bharadwaj S,Ali A,Ovsenek N。HSP90伴侣复合物的多种成分在调节热休克因子1中的作用体内.分子细胞生物学。1999;19:8033–8041. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
51郭毅等。多肽复合物抑制热休克因子1转录活性机制的证据。生物化学杂志。2001;276:45791–45799.[公共医学][谷歌学者]
52Shi Y,Mosser DD,Morimoto RI。HSF1特异性转录阻遏物的分子伴侣。基因发育。1998;12:654–666. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
53Abravaya K、Myers MP、Murphy SP、Morimoto RI。人类热休克蛋白hsp70与调节热休克基因表达的转录因子HSF相互作用。基因发育。1992;6:1153–1164.[公共医学][谷歌学者]
54Baler R、Welch WJ、Voellmy R.新生多肽和变性蛋白质对热休克基因的调节:hsp70是一种潜在的自身调节因子。细胞生物学杂志。1992;117:1151–1159. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
55Shamovsky I、Ivannikov M、Kandel ES、Gershon D、Nudler E.哺乳动物细胞中RNA介导的热休克反应。自然。2006;440:556–560.[公共医学][谷歌学者]
56Chu B,Soncin F,Price BD,Stevenson MA,Calderwood SK。丝裂原活化蛋白激酶和糖原合成酶激酶3的顺序磷酸化抑制热休克因子-1的转录激活。生物化学杂志。1996;271:30847–30857.[公共医学][谷歌学者]
57Cotto JJ,Kline M,Morimoto RI。热休克因子1 DNA结合的激活先于应激诱导的丝氨酸磷酸化。多步骤调控途径的证据。生物化学杂志。1996;271:3355–3358.[公共医学][谷歌学者]
58Kline MP,Morimoto RI。热休克因子1转录激活结构域的抑制由组成型磷酸化调节。分子细胞生物学。1997;17:2107–2115. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
59夏伟,郭毅,维拉波阿N,左J,Voellmy R.通过因子磷酸肽分析探讨热休克因子HSF1的转录激活32P标记体内.生物化学杂志。1998;273:8749–8755.[公共医学][谷歌学者]
60Collavin L等。SUMO-1对红系转录因子GATA-1的修饰。美国国家科学院程序。2004;101:8870–8875。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
61Riquelme C,Barthel KK,Liu X.MEF2A的SUMO-1修饰调节其转录活性。细胞分子医学杂志。2006;10:132–144. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
62Sapetschnig A等。转录因子Sp3通过PIAS1修饰SUMO而沉默。EMBO J。2002;21:5206–5215. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
63Mohideen F等。E2 UBC9磷酸化依赖性SUMO结合的分子基础。自然结构分子生物学。2009年;16:945–952. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
64Andrulis ED、Guzman E、Doring P、Werner J、Lis JT。高分辨率定位果蝇属热休克基因的Spt5和Spt6体内:在启动子近端暂停和转录延伸中的作用。基因发育。2000;14:2635–2649. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
65Yao J、Munson KM、Webb WW、Lis JT。热休克因子与活细胞中固有基因位点关联的动力学。自然。2006;442:1050–1053.活体多烯核的多光子显微成像D.黑腹果蝇唾液腺,允许实时分析HSF招募到热休克蛋白70基因。[公共医学][谷歌学者]
66Yao J、Ardehali MB、Fecko CJ、Webb WW、Lis JT。转录激活期间RNA聚合酶II的核内分布和局部动力学。摩尔细胞。2007;28:978–990.[公共医学][谷歌学者]
67Rougvie AE,Lis JT。未诱导的5′端RNA聚合酶II分子热休克蛋白70的基因D.黑腹果蝇正在进行笔录。单元格。1988;54:795–804.[公共医学][谷歌学者]
68Lis J.启动子相关的启动子结构暂停和启动后转录调控。冷泉Harb Symb Quant生物。1998;63:347–356.[公共医学][谷歌学者]
69Brown SA,Imbalzano AN,Kingston RE。核小体模板上转录暂停的激活剂依赖性调节。基因发育。1996;10:1479–1490.[公共医学][谷歌学者]
70Brown SA、Weirich CS、Newton EM、Kingston RE。转录激活域在不同的时间通过不同的残基刺激起始和延伸。EMBO J。1998;17:3146–3154. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
71Sullivan EK、Weirich CS、Guyon JR、Sif S、Kingston RE。人类热休克因子1的转录激活域招募人类SWI/SNF。分子细胞生物学。2001;21:5826–5837. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
72Petesch SJ、Lis JT。Hsp70位点大染色质域上核小体的快速转录依赖性丢失。单元格。2008;134:74–84. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
73Boehm AK、Saunders A、Werner J、Lis JT。转录因子和聚合酶的募集、修饰和运动dhsp70体内在热休克后的几分钟内。分子细胞生物学。2003;23:7628–7637. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
74Park JM、Werner J、Kim JM、Lis JT、Kim YJ。HSF在热休克时直接向热休克启动子招募介体而非全酶。摩尔细胞。2001;8:9–19.[公共医学][谷歌学者]
75梅森·PB,Jr,Lis JT。Hsp70启动子上的合作和竞争蛋白质相互作用。生物化学杂志。1997;272:33227–33233.[公共医学][谷歌学者]
76袁CX,Gurley WB。预引发复合物内HSF1的潜在靶点。细胞应激伴侣。2000;5:229–242. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
77Ùstling P,Björk JK,Roos-Mattjus P,Mezger V,Sistonen L.热休克因子2(HSF2)有助于诱导热休克蛋白通过与HSF1相互作用的基因。生物化学杂志。2007;282:7077–7086.[公共医学][谷歌学者]
78Denegri M等人。人类第9、12和15号染色体包含应激诱导核体的核化位点。分子生物学细胞。2002;13:2069–2079. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
79Jolly C等人。体内应激期间活性热休克转录因子1与人类9号染色体异染色质的结合。细胞生物学杂志。2002;156:775–781。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
80Alastalo TP等。核应力颗粒的形成涉及HSF2,与Hsp70的核仁定位一致。细胞科学杂志。2003;116:3557–3570.[公共医学][谷歌学者]
81Jolly C等。卫星III重复序列的应激诱导转录。细胞生物学杂志。2004;164:25–33. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
82Rizzi N等人。热休克对人类基因组组成异色域的转录激活。分子生物学细胞。2004;15:543–551. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
83Sandqvist A等。热休克因子1和2的异源三聚体化提供了对不同刺激的转录转换。分子生物学细胞。2009年;20:1340–1347.提供了HSF通过异构化功能相互作用的首次证据。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
84Tanabe M,Nakai A,Kawazoe Y,Nagata K。两种热休克转录因子HSF1和HSF3反应的不同阈值。生物化学杂志。1997;272:15389–15395.[公共医学][谷歌学者]
85Fujimoto M等。HSF4是小鼠晶状体发育过程中正常细胞生长和分化所必需的。EMBO J。2004;23:4297–4306.表明不同HSF家族成员之间存在调节晶状体中FGF表达的竞争。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
86Jedlicka P、Mortin MA、Wu C果蝇属热休克转录因子体内.EMBO J。1997;16:2452–2462. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
87Trinklein ND,Murray JI,Hartman SJ,Botstein D,Myers RM。热休克转录因子1在哺乳动物热休克反应全基因组调控中的作用。分子生物学细胞。2004;15:1254–1261. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
88Takaki E等。维持嗅觉神经发生需要HSF1,这是小鼠体内一种主要的热休克转录因子。生物化学杂志。2006;281:4931–4937.[公共医学][谷歌学者]
89Christians E、Davis AA、Thomas SD、Benjamin IJ。母体效应Hsf1型生殖成功。自然。2000;407:693–694.[公共医学][谷歌学者]
90Metchat A等。哺乳动物热休克因子1对卵母细胞减数分裂至关重要,并直接调节Hsp90α的表达。生物化学杂志。2009年;284:9521–9528.确定母体转录因子HSF1在卵母细胞减数分裂正常进程中的作用。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
91Bierkamp C等人。缺乏母体热休克因子1会导致多种细胞和发育缺陷,包括线粒体损伤和氧化还原稳态改变,并导致哺乳动物卵母细胞和胚胎存活率降低。开发生物。2010;339:338–353.[公共医学][谷歌学者]
92Inouye S等。热休克转录因子1缺陷小鼠的IgG生成受损。生物化学杂志。2004;279:38701–38709.[公共医学][谷歌学者]
93Takii R等。热休克转录因子1通过激活转录因子3抑制IL-6的表达。免疫学杂志。2010;184:1041–1048.[公共医学][谷歌学者]
94Santos SD,Saraiva MJ。心室扩大、星形胶质细胞增生和热休克因子1缺失小鼠大脑的神经变性。神经科学。2004;126:657–663.[公共医学][谷歌学者]
95Homma S等人。脱髓鞘、星形胶质细胞增生和泛素化蛋白的积累,中枢神经系统疾病的标志热休克因子1-缺陷小鼠。神经科学杂志。2007;27:7974–7986。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
96Rallu M等。小鼠胚胎发生过程中热休克因子2的功能和调节。美国国家科学院程序。1997;94:2392–2397. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
97Kallio M等。HSF2基因缺失小鼠的大脑异常、减数分裂染色体联会缺陷和雌性低生育能力。EMBO J。2002;21:2591–2601. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
98Wang G,Zhang J,Moskophidis D,Mivechi NF.热休克转录因子的靶向破坏(hsf(高速))-2基因导致胚胎死亡率增加、神经元缺陷和精子生成减少。起源。2003;36:48–61.[公共医学][谷歌学者]
99Chang Y等。热休克因子2在大脑皮层形成中的作用以及作为p35表达的调节器。基因发育。2006;20:836–847.首次鉴定发育中的HSF直接靶基因。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
100Tsai LH,Delale I,Caviness VS,Jr,Chae T,Harlow E.p35是细胞周期蛋白依赖性激酶5的神经特异性调节亚单位。自然。1994;371:419–423.[公共医学][谷歌学者]
101Chae T等。缺乏p35(Cdk5的一种神经元特异性激活物)的小鼠表现出皮层分层缺陷、癫痫发作和成年致死。神经元。1997;18:29–42.[公共医学][谷歌学者]
102Sarge KD、Park-Sarge OK、Kirby JD、Mayo KE、Morimoto RI。小鼠睾丸中热休克因子2的表达:在精子发生过程中作为热休克蛋白基因表达调节器的潜在作用。生物再现。1994;50:1334–1343。[公共医学][谷歌学者]
103孟德尔JT。miRiad在miR-17-92簇在发育和疾病中的作用。单元格。2008;133:217–222. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
104O.kerfelt M等人。小鼠睾丸中的启动子ChIP-ChIP分析揭示了HSF2对Y染色体的占据。美国国家科学院程序。2008;105:11224–11229。提供小鼠睾丸中HSF2靶基因的全局描述。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
105Wang G等。两者的基本要求热休克因子1hsf2(高速f2)精子发生和男性生育中的转录活性。起源。2004;38:66–80.[公共医学][谷歌学者]
106Min JN,Zhang Y,Moskophidis D,Mivechi NF.热休克转录因子4在晶状体发育和纤维细胞分化中的独特贡献。起源。2004;40:205–217.[公共医学][谷歌学者]
107Shi X,et al.移除Hsf4型通过下调γS-晶体蛋白和Bfsp公司表达。BMC分子生物学。2009年;10:10. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
108Bu L等。HSF4的突变DNA-结合域与常染色体显性板层和Marner白内障相关。自然遗传学。2002;31:276–278.第一项将HSF基因突变与特定疾病联系起来的研究。[公共医学][谷歌学者]
109Fujimoto M等人对HSF4结合区的分析揭示了其在小鼠晶状体发育和热休克反应过程中基因调控的必要性。生物化学杂志。2008;283:29961–29970. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
110Hsu AL,Murphy CT,Kenyon C.DAF-16和热休克因子对衰老和年龄相关疾病的调节。科学。2003;300:1142–1145.在HSF和胰岛素样信号通路之间建立联系秀丽线虫寿命。[公共医学][谷歌学者]
111Morley JF,Morimoto RI.《长寿调节》秀丽隐杆线虫通过热休克因子和分子伴侣。分子生物学细胞。2004;15:657–664.首次证明了HSF和分子伴侣网络在衰老中的重要作用。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
112Ben-Zvi A、Miller EA、Morimoto RI。蛋白质组的崩溃代表了秀丽隐杆线虫老化。美国国家科学院程序。2009年;106:14914–14919.研究表明,蛋白质平衡的失败发生在成年早期,与热休克反应的激活度严重降低相一致。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
113Bishop NA,Guarente L.饮食和寿命之间的遗传联系:从酵母到人类的共同机制。《遗传学自然评论》。2007;8:835–844.[公共医学][谷歌学者]
114Heydari AR等。热量限制对热休克蛋白70表达和热休克转录因子1激活的影响。开发基因。1996;18:114–124。[公共医学][谷歌学者]
115Lindquist S,Craig EA。热休克蛋白。年度版次Genet。1988;22:631–677.[公共医学][谷歌学者]
116Morimoto RI。热休克转录反应的调节:一系列热休克因子、分子伴侣和负调控因子之间的相互作用。基因发育。1998;12:3788–3796.[公共医学][谷歌学者]
117Stringham EG、Candido EP。基因产物的靶向单细胞诱导秀丽隐杆线虫:发展研究的新工具。实验动物园杂志。1993;266:227–233.[公共医学][谷歌学者]
118Prahlad V,Morimoto RI.整合应激反应:神经退行性疾病的教训秀丽线虫.趋势细胞生物学。2009年;19:52–61. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
119Clark DA,Gabel CV,Gabel-H,Samuel AD。自由运动的热敏神经元的时间活动模式秀丽隐杆线虫编码空间热梯度。神经科学杂志。2007;27:6083–6090. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
120桑I.线虫趋化性和趋热性的遗传学秀丽隐杆线虫.年度版次Genet。1999;33:399–422.[公共医学][谷歌学者]
121Prahlad V,Cornelius T,Morimoto RI.细胞热休克反应的调节秀丽隐杆线虫通过热敏神经元。科学。2008;320:811–814.介绍了体细胞的热休克反应不是细胞自主的,而是依赖于感温神经元的概念。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
122Tang D,等.热休克蛋白和热休克蛋白信使核糖核酸在前列腺癌中的表达在体外和肿瘤体内.细胞应激伴侣。2005;10:46–58. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
123Khaleque MA等。热休克因子1通过与MTA1结合抑制雌激素依赖性转录。致癌物。2008;27:1886–1893.[公共医学][谷歌学者]
124Dai C、Whitesell L、Rogers AB、Lindquist S.热休克因子1是致癌作用的一个强大的多方面调节剂。单元格。2007;130:1005–1018.描述HSF1是一种非癌基因,在各种癌症模型中,它是肿瘤启动和维持所必需的。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
125Whitesell L,Lindquist S.抑制转录因子HSF1作为抗癌策略。专家操作目标。2009年;13:469–478.[公共医学][谷歌学者]
126Westerheide SD,Morimoto RI。热休克反应调节剂作为蛋白质构象疾病的治疗工具。生物化学杂志。2005;280:33097–33100.[公共医学][谷歌学者]
127Westerheide SD等。作为热休克反应和细胞保护诱导剂的凯雷他汀。生物化学杂志。2004;279:56053–56060.[公共医学][谷歌学者]
128Trott A等。天然产物雷公藤红素对热休克和抗氧化反应的激活:硫醇靶向分子的转录特征。分子生物学细胞。2008;19:1104–1112. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
129Neef DW,Turski ML,Thiele DJ。调节热休克转录因子1作为小分子干预神经退行性疾病的治疗靶点。《公共科学图书馆·生物》。2010;8:e1000291。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
130Westerheide SD、Kawahara TL、Orton K、Morimoto RI。雷公藤内酯醇,一种增强应激诱导细胞死亡的人体热休克反应抑制剂。生物化学杂志。2006;281:9616–9622.[公共医学][谷歌学者]
131Phillips PA等。雷公藤甲素通过抑制热休克蛋白70诱导胰腺癌细胞死亡。癌症研究。2007;67:9407–9416.[公共医学][谷歌学者]
132Amin J、Ananthan J、Voellmy R.热休克调节元件的主要特征。分子细胞生物学。1988;8:3761–3769. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
133小H,Lis JT。用于定义热冲击响应元件关键特征的种线变换。科学。1988;239:1139–1142.[公共医学][谷歌学者]
134Perisic O,Xiao H,Lis JT。的稳定绑定果蝇属热休克因子对一个保守的5bp识别单元的头对头和尾对尾重复。单元格。1989;59:797–806.[公共医学][谷歌学者]
135肖赫、佩里西奇·O、莉斯·JT。合作约束果蝇属一个保守的5bp单位阵列的热冲击因子。单元格。1991;64:585–593.[公共医学][谷歌学者]
136Gorisch SM,Lichter P,Rippe K。核内多亚单位复合物的流动性:染色质亚室的可及性和动力学。组织化学细胞生物学。2005;123:217–228.[公共医学][谷歌学者]
137Cotto J,Fox S,Morimoto R.HSF1颗粒:一种新的应激诱导人类细胞核室。细胞科学杂志。1997;110:2925–2934.[公共医学][谷歌学者]
138Chiodi I等。应激处理诱导的hnRNP标记核体的结构和动力学。细胞科学杂志。2000;113:4043–4053.[公共医学][谷歌学者]
139Denegri M等人。应激诱导的核小体是前mRNA处理因子的聚集位点。分子生物学细胞。2001;12:3502–3514. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
140Metz A,Soret J,Vourc’h C,Tazi J,Jolly C。应激诱导的卫星III转录物在剪接因子重新定位到核应激颗粒中的关键作用。细胞科学杂志。2004;117:4551–4558.[公共医学][谷歌学者]
141Weightardt F等。一种新的hnRNP蛋白(HAP/SAF-B)进入hnRNP复合体的一个子集,并在核颗粒中重新定位以应对热休克。细胞科学杂志。1999;112:1465–1476.[公共医学][谷歌学者]
142Chiodi I等。RNA识别基序2指导SF2/ASF向核应激体的招募。核酸研究。2004;32:4127–4136. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
143Valgardsdottir R等。应激人类细胞中转录的非编码重复RNA的结构和功能特征。分子生物学细胞。2005;16:2597–2604. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
144Shinka T等。人类Y染色体上编码的热休克样因子的分子特征及其对男性不育的影响。生物再现。2004;71:297–306.[公共医学][谷歌学者]
145Tessari A等人HSFY(高速飞行),一本小说AZFb公司Y染色体上可能在人类精子发生中起作用的基因。Mol Hum再现。2004;10:253–258.[公共医学][谷歌学者]
146Bhowmick BK、Takahata N、Watanabe M、Satta Y。人类男性气质的比较分析。基因分子研究。2006;5:696–712.[公共医学][谷歌学者]
147Thompson JD、Higgins DG、Gibson TJ。CLUSTAL W:通过序列加权、特定位置间隙惩罚和权重矩阵选择提高渐进式多序列比对的敏感性。核酸研究。1994;22:4673–4680. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
148Sistonen L、Sarge KD、Morimoto RI。人类热休克因子1和2被差异激活,并能协同诱导热休克蛋白70基因转录。分子细胞生物学。1994;14:2087–2099. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]