核受体研究进展

1、1. 多亚基的离子通道型受体多亚基的离子通道型受体 (ionotropic receptor)； 2. 七次跨膜的七次跨膜的g蛋白偶联受体蛋白偶联受体(gpcr) 一、膜受体一、膜受体 3. 一次跨膜的具有酶活性的受体：一次跨膜的具有酶活性的受体： ( 1)受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶 (receptor tyrosine kinase , rtk）; (2)与酪氨酸蛋白激酶（与酪氨酸蛋白激酶（ptk）连接的受体）连接的受体 (3) 丝丝/苏氨酸蛋白激酶型受体苏氨酸蛋白激酶型受体 (protein serine/threonine kinase receptor, rstk) tgf 受体超家

2、族受体超家族 5. tnf受体超家族受体超家族; 6. 细胞粘附分子细胞粘附分子 7.其他：如运货受体，其他：如运货受体，lps受体。受体。二、核受体二、核受体真核基因的时空性表达受多级调控，但对大真核基因的时空性表达受多级调控，但对大多数基因来说，基因表达调控主要发生在转多数基因来说，基因表达调控主要发生在转录阶段，录阶段， 因为只有转录调控能保证不产生不因为只有转录调控能保证不产生不必要的中间产物。必要的中间产物。转录水平的调控是转录水平的调控是一个多一个多因子参与、多步骤的因子参与、多步骤的非常复杂的过程，非常复杂的过程，在真在真核基因组中，约核基因组中，约510的基因编码产物参与的基因

3、编码产物参与基因转录调控。基因转录调控。一、基本转录因子一、基本转录因子（(general transcription factors, gtfs） 它们结合在靶基因启动子它们结合在靶基因启动子中的中的tata盒盒上，与上，与rna聚合酶聚合酶ii一起形成巨大的转录起始复合物，也一起形成巨大的转录起始复合物，也称基础转录机器称基础转录机器(basal transcription machinery， btm) ，启动基因转录。转录起始复合物只有较低，启动基因转录。转录起始复合物只有较低的转录活性。的转录活性。二、转录调节因子二、转录调节因子(regulatory tanscription fa

4、ctors) )参与转录调控的因子参与转录调控的因子（一）转录调节因子的结构及作用特点（一）转录调节因子的结构及作用特点 1. 具有具有dna结合区（结合区（dbd）和转录激活区）和转录激活区（activation domain） 2. 激活的转录因子一般结合在靶基因启动子激活的转录因子一般结合在靶基因启动子附近的特定反应元件上附近的特定反应元件上(response element)，这，这些反应元件具有增强子些反应元件具有增强子或静息子或静息子的性质。结合的性质。结合后能够募集后能够募集辅因子辅因子。 3. 对特定靶基因转录有促进或抑制对特定靶基因转录有促进或抑制作用。作用。 （二）转录调节

5、因子的分类（二）转录调节因子的分类1. 具有碱性具有碱性dna结合域的转录因子超家族结合域的转录因子超家族 如碱性亮氨酸拉链（如碱性亮氨酸拉链（bzip）转录因子，转录因子，ap-1， atf/creb等等;2.具有锌指结构的转录因子，具有锌指结构的转录因子， 如核受体家族如核受体家族3. 具有具有螺旋螺旋-转角转角-螺旋（螺旋（hth）结构的转录因子）结构的转录因子4 .其他：如其他：如nf- b家族、家族、 stat家族、家族、 p53家族等家族等许多转录因子以同二聚体和异二聚体的形许多转录因子以同二聚体和异二聚体的形式发挥作用，所以它们据此可进一步细分式发挥作用，所以它们据此可进一步细分

6、成亚家族。正是由于许多转录因子能异二成亚家族。正是由于许多转录因子能异二聚体化，从而极大地增加了转录调节的多聚体化，从而极大地增加了转录调节的多样性和特异性。样性和特异性。 转录调节因子的作用机制转录调节因子的作用机制三、共调节因子三、共调节因子 (co-regulators)或辅因子或辅因子 位于细胞核内，通常不直接与位于细胞核内，通常不直接与dna结合，结合，但能与转录因子作用，可在通用转录因子和但能与转录因子作用，可在通用转录因子和转录调节因子间起架桥作用，并可改变局部转录调节因子间起架桥作用，并可改变局部染色质的构象，促进基因的转录。染色质的构象，促进基因的转录。 根据共调节因子对转录

7、激活作用的影响，可根据共调节因子对转录激活作用的影响，可分为共激活因子和共抑制因子两大类：分为共激活因子和共抑制因子两大类：( (一一) )共激活因子共激活因子(co-activators， coa) 具有组蛋白乙酰化酶具有组蛋白乙酰化酶(histone acetyltransferase, hat)的活性或能与的活性或能与hat结合，结合，hat能使组蛋白能使组蛋白乙酰化，导致缠绕核小体的乙酰化，导致缠绕核小体的dna解旋，解旋，dna模板模板裸露，使裸露，使tf容易与容易与dna结合，从而促进转录。结合，从而促进转录。( (二二) ) 共抑制因子共抑制因子(co-repressors) 能

8、与组蛋白脱乙酰化酶能与组蛋白脱乙酰化酶(histone deacetylase, hdca)结合结合, 通过后者使组蛋白去乙酰化，从而抑通过后者使组蛋白去乙酰化，从而抑制基因转录。制基因转录。四、基因转录受细胞外信号的调节四、基因转录受细胞外信号的调节 细胞内外刺激能通过细胞信号转导通路改细胞内外刺激能通过细胞信号转导通路改变转录因子和辅因子的表达或活性来调节靶变转录因子和辅因子的表达或活性来调节靶基因的表达基因的表达状态，以适应环境，维持稳态和状态，以适应环境，维持稳态和生长和发育的需要。生长和发育的需要。 ( (一）磷酸化调节一）磷酸化调节 膜受体信号转导通路通过激活的蛋白激酶膜受体信号转

9、导通路通过激活的蛋白激酶或磷酸酶对转录因子进行的可逆的磷酸化修或磷酸酶对转录因子进行的可逆的磷酸化修饰，调节它们的活性和功能。包括：饰，调节它们的活性和功能。包括： 1. 促进胞浆转录因子核转位促进胞浆转录因子核转位 如如stat (signal transducer and activator of transcription) 和和 nf- b的激活和核转位；的激活和核转位；statstatjakjakyypppppp细胞因子细胞因子statstatpp核转位核转位与与dna结合结合诱导转录诱导转录细胞表型细胞表型改变改变细胞因子细胞因子应答元件应答元件 酪氨酸磷酸化酪氨酸磷酸化tnf 与

10、受体结合与受体结合激活激活ikk激活转录因子激活转录因子nf- b促炎细胞因子促炎细胞因子(tnf , il-1 等等）磷酸化磷酸化i bnf- b2. 增强转录因子，如增强转录因子，如ap-1、p53等与等与dna的的结合能力；结合能力；3.提高转录因子，如提高转录因子，如camp反应元件结合蛋白反应元件结合蛋白(creb)的转录活性。的转录活性。2. 增强转录因子，如增强转录因子，如ap-1、p53等与等与dna的的结合能力；结合能力；3.提高转录因子，如提高转录因子，如camp反应元件结合蛋白反应元件结合蛋白(creb)的转录活性的转录活性; 信号转导通路还能在翻译水平促进基因表达。信号

11、转导通路还能在翻译水平促进基因表达。（二）配体调节的转录因子（二）配体调节的转录因子 如核受体家族成员如核受体家族成员转录因子活性的检测转录因子活性的检测核受体的病理生理核受体的病理生理核受体作为一类配体依赖性的核受体作为一类配体依赖性的转录调节因子转录调节因子，能通过调节基因表达，调控有机体的生殖、能通过调节基因表达，调控有机体的生殖、生长发育和代谢，参与免疫、炎症反应和药生长发育和代谢，参与免疫、炎症反应和药物代谢，在维持机体的稳态中发挥重要作用。物代谢，在维持机体的稳态中发挥重要作用。已证实它们参与了多种疾病，如雌激素依赖已证实它们参与了多种疾病，如雌激素依赖性乳腺癌、雄激素依赖性的前列

12、腺癌的发生性乳腺癌、雄激素依赖性的前列腺癌的发生与发展。与发展。 1965年，年，toft 首先发现大鼠子宫内有特异性吸附雌首先发现大鼠子宫内有特异性吸附雌激素的物质，称之为雌激素受体（激素的物质，称之为雌激素受体（ estrogen receptor，er）。）。 1967年年jensen等建立了放射配体结合测定的方法，等建立了放射配体结合测定的方法，用该法首次证实在人的乳腺癌和子宫癌细胞的胞浆用该法首次证实在人的乳腺癌和子宫癌细胞的胞浆中证实中证实er的存在。的存在。 1985年，年，hollenberg和和evan首先克隆成功了由首先克隆成功了由777个氨基酸残基组成的糖皮质激素受体个氨

13、基酸残基组成的糖皮质激素受体(gr)，之后，之后其他核受体也相继克隆成功。其他核受体也相继克隆成功。 一、一、nuclear receptor superfamily的组成的组成1. 甾体激素受体家族甾体激素受体家族 （steroid hormone receptor， sr or shr） 糖皮质激素受体糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor, gr ， ) 盐皮质激素受体盐皮质激素受体(mineralocorticoid receptor, mr) 雌激素受体雌激素受体(estrogen receptor ,er ， ) 孕激素受体孕激素受体(progesteron

14、e receptor pr a，b) 雄激素受体雄激素受体(androgen receptor, ar a, b)2. 2. 非甾体激素受体非甾体激素受体 ： 甲状腺激素受体甲状腺激素受体(thyroid hormone receptor,tr (thyroid hormone receptor,tr ， )1,25(oh)1,25(oh)2 2维生素维生素d d3 3受体受体(vitamine d(vitamine d3 3 receptor,vdr) receptor,vdr)维甲酸受体维甲酸受体(retinoid acid receptor, rar(retinoid acid rece

15、ptor, rar ， ， ) 配体为全反式配体为全反式维甲酸维甲酸维甲类维甲类x x受体受体( retinoid x receptor, rxr( retinoid x receptor, rxr) ， ， 配体为配体为9-顺式顺式维甲酸维甲酸 rxrrxr可与多种非甾体激素的核受体形成异二聚体，可与多种非甾体激素的核受体形成异二聚体，调节基因表达。调节基因表达。 3. 其他核受体其他核受体过氧化物酶体增殖因子激活受体过氧化物酶体增殖因子激活受体(peroxisome proliferator activated receptor, ppar) , , 肝肝x受体受体(liver x rec

16、eptor, lxr) , 法尼醇法尼醇x受体受体(farnesoid x recptor, fxr) 孕甾烷孕甾烷x受体受体(pregnane x receptor, pxr/sxr)组成型雄组成型雄甾烷受体甾烷受体 (constitutive androstane receptor, car) 它们的配体它们的配体为多种脂质代谢产物（如脂肪酸、为多种脂质代谢产物（如脂肪酸、 胆汁酸、氧类固醇等）和外源性化合物和药物。胆汁酸、氧类固醇等）和外源性化合物和药物。 这类核受体与其配体结合后能调节参与脂质代这类核受体与其配体结合后能调节参与脂质代谢和药物代谢酶系的表达，并参与脂质和糖代谢谢和药物代

17、谢酶系的表达，并参与脂质和糖代谢的调控。是的调控。是代谢综合征（胰岛素抵抗、高血压、代谢综合征（胰岛素抵抗、高血压、高血脂和糖耐量降低）高血脂和糖耐量降低）治疗潜在的靶点。治疗潜在的靶点。 ppars的激动剂贝丁酸类降脂药的激动剂贝丁酸类降脂药(fibrate)和噻唑和噻唑烷二酮降糖药（烷二酮降糖药（thiazolidinedione,tzd）均已被）均已被临床证实有改善代谢综合征的作用。临床证实有改善代谢综合征的作用。4.4.孤儿核受体孤儿核受体(orphan receptor) sf-1, lrh-1, dax-1， shp, tlx, pnr ， ngfi-b , , , ror , ,

18、 , err , , , rvr , , ， gcnf ，tr-2,4 , hnf-4 , coup-tf , , .二、核受体的结构二、核受体的结构 配体结合区配体结合区(ligand binding domain, lbd) dna结合区结合区(dna binding domain ,dbd) 两锌指结构两锌指结构转录激活区转录激活区(transcriptional activation domain, tad) nh3+ 转录调节转录调节 dna结合结合 配体结合配体结合 hsp结合结合coo-hbd tad dbdlbd a/b c d e f af1 af2zinc finger 结

19、构结构tadar的结构的结构核受体亚型的发现核受体亚型的发现 如如er是第一个被证实的核受体。主要存是第一个被证实的核受体。主要存在于子宫，乳腺，卵巢等。在于子宫，乳腺，卵巢等。 1996年发现年发现er ，除了分布生殖系统组织，除了分布生殖系统组织外，还分布于脑，心血管系统，外，还分布于脑，心血管系统，乳腺、乳腺、前列前列腺等。腺等。 domain function homology a/b the regulatory domain 18% c the dna-binding domain 97% d the hinge 30% e the ligand-binding domain 59

20、% f the f region 18% estrogen receptor familyhuman estrogen receptor : 6q25.1human estrogen receptor : 14q22-24a/bcdef-coohnh2-1148214304500530nh2-a/bcdef-cooh1185251355549595tissue distribution of er & er karolinska institute 研究证实在一些组织细胞中研究证实在一些组织细胞中 er 和和er 的作用相反，它们共同调节组织细胞的功的作用相反，它们共同调节组织细胞的功

21、能。能。 雌激素的激动剂：雌激素的激动剂：雌二醇（雌二醇（e2)： 能与能与er , 结合；结合；植物雌激素，如植物雌激素，如genistein与与er 结合的亲和结合的亲和力比力比er 大大730倍。倍。er 的发现使研制选择性的发现使研制选择性er的激动剂和拮的激动剂和拮抗剂成为可能。抗剂成为可能。用用er 激动剂激动剂治疗治疗更年期综合症更有针对性。更年期综合症更有针对性。 有些核受体的亚型，有些核受体的亚型， 如如gr 和和tr 1没有配没有配体结合和转录激活功能，但是它们对其各自体结合和转录激活功能，但是它们对其各自的野生型受体的转录激活功能有显性抑制活的野生型受体的转录激活功能有显

22、性抑制活性（性（dominant-negative activity），起野生型），起野生型受体内源性拮抗剂的作用。受体内源性拮抗剂的作用。如如gr 增多，增多，gr /gr比例下降，可使细比例下降，可使细胞对胞对gc的反应性降低，导致的反应性降低，导致gc抵抗征。抵抗征。 核受体亚型的作用核受体亚型的作用 三、核受体转录调节的机制三、核受体转录调节的机制 早已发现，甾体激素对多种基因的表达有调早已发现，甾体激素对多种基因的表达有调节作用，如于原代培养的爪蟾肝细胞中加入节作用，如于原代培养的爪蟾肝细胞中加入雌激素，卵黄生成素基因的转录可提高数千雌激素，卵黄生成素基因的转录可提高数千倍，该基因倍

23、，该基因mrna的半衰期也明显延长，表的半衰期也明显延长，表明雌激素对卵黄生成素基因表达的促进作用明雌激素对卵黄生成素基因表达的促进作用既发生在转录水平，又发生于转录后水平。既发生在转录水平，又发生于转录后水平。（一）核受体促进基因表达的机制（一）核受体促进基因表达的机制 非甾体激素核受体与配体结合前就位于核非甾体激素核受体与配体结合前就位于核内，它们通常与内，它们通常与rxr形成形成 异二聚体结合在异二聚体结合在hre上。上。1.非甾体激素核受体非甾体激素核受体非甾体激素受非甾体激素受体与体与rxr形形成成 异二聚体异二聚体erarprgr mr rxr vdrvre erere er甾体激

24、素受体甾体激素受体同二聚体同二聚体trvdrrarlxr pparfxrcar pxr/sxrecr 2. sr的激活和核转位的激活和核转位 没有激活的甾体激素受体（没有激活的甾体激素受体（sr）位于胞）位于胞浆，与它们的浆，与它们的chaperone蛋白，如热休克蛋白蛋白，如热休克蛋白（hsp）等结合。与其配体结合后被激活，）等结合。与其配体结合后被激活，构象改变，与构象改变，与hsp 解离，导致受体的解离，导致受体的dbd暴暴露露 ，之后以同源二聚体的形式转位入核，之后以同源二聚体的形式转位入核 ，与，与靶基因中的增强子序列激素反应元件靶基因中的增强子序列激素反应元件(hormone re

25、sponse elements, hres)结合。结合。 hsp90hsp70 srsrsr细胞浆细胞浆细胞核细胞核 未活化的核受体未活化的核受体-伴侣伴侣(hsp) 复合物复合物配体配体sr srcoa甾体激素受体促进基因表达的机制甾体激素受体促进基因表达的机制受体受体-共激活共激活因子因子 复合物复合物 转录转录hre 核受体在靶基因中的结合元件核受体在靶基因中的结合元件 激素反应元件（激素反应元件（hrehre）为核受体靶基因启动为核受体靶基因启动子上的特定核苷酸序列子上的特定核苷酸序列，一般由由15或或13bp组组成。成。 通常位于启动子的上游，具有增强子通常位于启动子的上游，具有增强

26、子(enhancer)或减弱子或减弱子(dehancer)/静息子静息子(silencer)的活性。的活性。甾体激素的甾体激素的hre：完全或不完全回文结构：完全或不完全回文结构gre： 5-ggtaca nnn tgttca-3 ere: 5-aggtca nnn tgacct-3 非甾体激素核受体的非甾体激素核受体的hre：直接重复结构：直接重复结构： rare： 5-aggtca n aggtca-3vdre: 5-aggtca nn aggtca-3tre: 5-aggtca nnn aggtca-3hsp90hsp70 srsrsr细胞浆细胞浆细胞核细胞核 未活化的核受体未活化的核受

27、体-伴侣伴侣(hsp) 复合物复合物配体配体sr srcoa甾体激素受体促进基因表达的机制甾体激素受体促进基因表达的机制受体受体-共激活共激活因子因子 复合物复合物 转录转录hre（三）已知核受体的共激活因子：（三）已知核受体的共激活因子：1. p160/src(steroid receptor co-activator)家族家族： 成员有：成员有：src1，src2/tif2，src3/actr/aib12. cbp/p300 除了核受体外，还能参与其他多种转录因子（如、除了核受体外，还能参与其他多种转录因子（如、nf-b 和和ap-1等）的转录激活作用，属于共用的共等）的转录激活作用，属于

28、共用的共激活因子。激活因子。3. p/caf： cbp/p300连接因子，具有连接因子，具有hat活性。活性。共抑制因子共抑制因子 (co-repressors，cor) 其成员有核受体共抑制因子其成员有核受体共抑制因子( n-cor)以及以及rar和和tr的静息介导子的静息介导子(smrt)等。等。它们能与组蛋白去乙酰化酶它们能与组蛋白去乙酰化酶(hdac)结合，结合，通过后者使组蛋白的去乙酰化，从而介导通过后者使组蛋白的去乙酰化，从而介导转录抑制转录抑制。 nr配体配体非甾体激素核受体激活的作用模式非甾体激素核受体激活的作用模式细胞核细胞核 举例举例:一些一些 rxr异二聚体异二聚体(tr

29、, rar) 、孤儿受体、孤儿受体 核受体共抑制因子核受体共抑制因子 复合物复合物nrcoa活化的核受体共激活因子活化的核受体共激活因子复合物复合物转录转录 rxrcoacorhre hrehrenr rxr rxrcor 核受体的激活核受体的激活 1.配体依赖性激活配体依赖性激活 2. 核受体核受体磷酸化可导致其非配体依赖性激活磷酸化可导致其非配体依赖性激活。 未活化的核未活化的核受体复合物受体复合物hsp90hsp70 nrnr nrnrnrcoa 配体非依赖性核受体的活化配体非依赖性核受体的活化( 信号交互应答信号交互应答) 细胞浆细胞浆细胞核细胞核核受体核受体coa复合物复合物转录转录

30、膜信号通路激活膜信号通路激活的蛋白激酶的蛋白激酶pppphre 膜信号对核受体和共激活因子的影响膜信号对核受体和共激活因子的影响 多种膜受体信号转导通路中激活的蛋白激酶多种膜受体信号转导通路中激活的蛋白激酶可以导致核受体和共激活因子的磷酸化，使：可以导致核受体和共激活因子的磷酸化，使： 核受体非配体依赖性的激活；核受体非配体依赖性的激活； 2. 共激活因子在不同细胞区室间的移位，增强它共激活因子在不同细胞区室间的移位，增强它们的转录激活刺激功能，改变它们与多种们的转录激活刺激功能，改变它们与多种dna结结合蛋白合蛋白/核受体转录相互作用的优先性。核受体转录相互作用的优先性。 2. 甾体激素受体

31、抑制基因表达的机制甾体激素受体抑制基因表达的机制(1) 通过通过negative response element。(2) 通过在转录水平与其他转录因子的相互拮通过在转录水平与其他转录因子的相互拮抗作用抗作用 nrnf-b, ap-1，p53 foxh1, gli 等等调节细胞增殖、分化、凋亡参与有机体的生长发育调节免疫和炎症反应 糖皮质激素（糖皮质激素（gc）具有强大的抗炎症、抗过敏和）具有强大的抗炎症、抗过敏和抗休克的作用。人工合成的抗休克的作用。人工合成的gc-地塞米松（地塞米松（dex）是临床广泛应用的激素类药物。是临床广泛应用的激素类药物。 grhspgcgrgchspgrgcgre

32、rna poly.coanuclearcytoplasmnuclear translocationsr促进基因转录的机制gcgr 诱导膜联蛋白诱导膜联蛋白-1(annexin-1)表达表达, 抑制抑制pla2活性，活性， 减少脂质炎症介质的生成。减少脂质炎症介质的生成。; 2. 诱导诱导ii型型il-1受体表达，该受体受体表达，该受体为无功能的受体，为无功能的受体，能拮抗能拮抗il-1的作用的作用；gc/grgc/gr通过转录调节发挥抗炎作用通过转录调节发挥抗炎作用膜磷脂膜磷脂（membrane phospholipids）thromboxane a2 synthaselipoxygenase

33、 花生四烯酸花生四烯酸（arachidonic acid）cyclooxygenase前列腺素前列腺素（prostaglandins）白三烯（白三烯（leukotrienes）血栓素血栓素（thromboxanes，txa2） pla2lps gc/grannexin-1gc/gr抑制抑制pla2活性活性信号转导生物效应 糖皮质激素诱导型il-1受体gpi膜型型il-1r因因能结合配体能结合配体, ,但不能转导信号，故被称为但不能转导信号，故被称为诱饵诱饵受体受体(decoy receptor) 。具有。具有il-1拮抗剂的作用。拮抗剂的作用。 型型il-1ril-1ri i型型il-1ril

34、-1r 诱导膜联蛋白诱导膜联蛋白-1(annexin-1)表达表达, 抑制抑制pla2活性，活性， 减少脂质炎症介质的生成。减少脂质炎症介质的生成。; 2. 诱导诱导ii型型il-1受体表达，该受体受体表达，该受体为无功能的受体，为无功能的受体，能拮抗能拮抗il-1的作用的作用； 3. gr通过在转录水平与通过在转录水平与nf- b和和ap-1的相互拮抗的相互拮抗抑制多种炎症介质、细胞因子、以及趋化因子多抑制多种炎症介质、细胞因子、以及趋化因子多种炎症介质、细胞因子、趋化因子以及诱导性种炎症介质、细胞因子、趋化因子以及诱导性no合酶的生成。合酶的生成。gc/grgc/gr通过转录调节发挥抗炎作用通过转录调节发挥抗炎作用fig. gr在转录水平抑制在转录水平抑制nf- b的作用的作用四、核受体与疾病的关系四、核受体与疾病的关系1. 激素不敏感综合征或抵抗征：激素不敏感综合征或抵抗征： 核受体的异常可导致靶细胞对相应配体的不敏感核受体的异常可导致靶细胞对相应配体的不敏感（insensitivity)或抵抗（或抵抗（resistance), 与之相应的疾病与之相应的疾病主要有：主要有： 雄激素不敏感综合征（雄激素不敏感综合