成纤维细胞生长因子2

成纤维细胞生长因子2（FGF2）是一种广谱促有丝分裂，促血管生成和神经营养因子，在许多组织和细胞类型中低水平表达，在脑和垂体中含量高。FGF2已经牵涉到许多生理和病理过程，包括肢体发育，血管生成，伤口愈合和肿瘤生长（Ortega等人，1998年的总结）。

细胞遗传学位置：4q28.1
基因座标（GRCh38）：4：122,826,707-122,898,235

▼ 克隆和表达
------
亚伯拉罕等（1986）从牛垂体cDNA文库分离了编码FGFB的克隆。人类基因的Southern印迹分析和基因组克隆表明，碱性FGF由单个基因编码，该基因被至少两个大于15kb的内含子分裂（Abraham等，1986）。黑川等（1987）分离了碱性FGF的cDNA。4-kb cDNA具有编码序列，5-prime和3-prime非翻译区以及poly（A）链。

使用RT-PCR，Krejci等人（2007年）检测了20至28周妊娠胎儿的股骨生长板软骨中几种FGF基因的表达；但是，仅FGF1（131220），FGF2，FGF17（603725）和FGF19（603891）蛋白以可检测的水平表达。免疫组织化学分析表明，FGF17和FGF19在整个生长板上均表达。相反，FGF1仅在增生和肥大区域表达，而FGF2仅在增生和静止区域表达。

▼ 测绘
------
Mergia等（1986）使用牛碱性FGF cDNA作为杂交探针，对从一组小鼠-人细胞杂交物中分离的DNA进行了DNA印迹分析。他们得出结论，FGFB位于第4号染色体上，该染色体携带其他生长因子：EGF（131530）和TCGF（IL2; 147680）。Lafage-Pochitaloff等（1990）通过原位杂交将FGFB基因定位到4q26-q27。通过与人中期和前中期染色体原位杂交，Fukushima等人（1990）得出结论，FGFB基因对应到4q25。使用原位染色体杂交，Mattei等人（1992）证明老鼠的相应基因在3号染色体上。

▼ 基因功能
------
Eckenstein（1994）回顾了成纤维细胞生长因子在中枢神经系统中的作用。他计算出，每克大脑皮层有500个生物单位的FGF2，而每克神经生长因子只有 1个生物单位（162030）。

Doniach（1995）回顾了基本的FGF可以影响前后神经模式的证据，并且可能是“后恶化 ”的诱导剂。Gritti等（1996）使用碱性成纤维细胞生长因子从成年小鼠纹状体中分离出能增殖并分化为星形胶质细胞，少突胶质细胞和神经元的多能干细胞。对于该基因在肢体发育中的作用的综述，参见Johnson和Tabin（1997）。

Jung等（1999）研究了成纤维细胞生长因子从内胚层引发哺乳动物肝脏发育的过程。心脏中胚层，它表达FGF1，FGF2和FGF8（紧邻600483），导致肠内胚层发育成肝脏。用FGF1或FGF2（而不是FGF8）处理从小鼠胚胎中分离出的前肠内胚层，足以代替心脏中胚层作为肝脏基因表达程序的诱导剂，后者是肝发生的第一步。肝源性反应仅限于内胚层组织，内胚层组织选择性共表达FGF受体-1（136350）和-4（134935）。在哺乳动物器官发生过程中，不同的FGF信号似乎启动了肝脏发育的不同阶段。

川口等（2001）研究了重组人FGF2单一局部应用对非人灵长类动物骨折愈合的影响。尽管仅用运载体治疗的10只动物中有4只甚至在10周后仍保持不愈合状态，但在用FGF2治疗的所有10只动物中，骨结合在第6周完成。在6周及其后的时间，在媒介物和FGF2组之间在骨折部位的骨矿物质含量和密度上存在显着差异。FGF2还增加了骨折部位的机械性能。作者得出的结论是，FGF2可以加速骨折愈合并防止灵长类动物的骨不连，因此提出将其用作临床上有效的骨合成代谢药物。

曹等（2003）报道，由血小板衍生的生长因子-BB（PDGF-BB；见190040）和FGF2这两种血管生成因子的组合协同诱导血管网络，即使在耗尽血管生成因子后，其仍保持稳定超过一年。在大鼠和兔缺血后肢模型中，PDGF-BB和FGF2一起显着刺激股动脉结扎后的副动脉形成，显着增加了血管形成并改善了脚掌血流。PDGF-BB和FGF2之间血管生成协同作用的可能机制涉及在新形成的血管中通过FGF2 上调PDGF受体α（PDGFRA; 173490）和PDGF受体β（PDGFRB; 173410）的表达。曹等（2003年）表明，单个血管生成因子，包括FGF2，VEGF（192240）和PDGF-BB，无法建立稳定的血管网络。相反，PDGF-BB和FGF2而不是PDGF-BB和VEGF或VEGF和FGF2的组合可协同诱导血管生成和功能持久的血管。尽管每种血管生成因子FGF2，VEGF和PDGF-BB都能在短期内刺激血管生成，但仅这些因子均无法维持这些新形成的血管。

内分泌胰腺的发育包括一系列早期事件，其中前体细胞聚集形成细胞聚集体，这些细胞聚集体随后分化为朗格汉斯岛。Hardikar等（2003）表明，人胰腺细胞系暴露于确定的无血清培养基后，分化为产生激素的胰岛样细胞聚集体。这些细胞提供证据表明，FGF2在这些细胞聚集期间是旁分泌趋化因子。Hardikar等（2003年）得出结论，FGF2充当旁分泌趋化因子，刺激前体细胞聚集，这是导致胰岛样细胞聚集体形成的早期步骤。

Alavi等（2003）显示FGFB和VEGF差异地激活Raf1（164760），导致保护免受人内皮细胞和鸡胚脉管系统凋亡的不同途径。FGFB通过丝氨酸338和339的p21活化蛋白激酶-1（PAK1; 602590）磷酸化激活Raf1 ，从而导致Raf1线粒体易位和内皮细胞免受凋亡的内在途径的保护，而孤立于丝裂原活化的蛋白激酶激酶-1（MEK1；176872）。相比之下，VEGF通过Src激酶（CSK; 124095）激活Raf1 ，导致酪氨酸340和341磷酸化，以及MEK1依赖性保护免受外源性介导的细胞凋亡。Alavi等（2003年）结论认为，RAF1可能是血管生成过程中内皮细胞存活的关键调节剂。

Kim等（2003）发现人FGF2 在小鼠颅盖器官培养物中诱导了骨桥蛋白（SPP1；166490）的表达和颅缝缝合。在小鼠细胞中，FGF2通过上调编码激活蛋白1（AP1）亚基的Fos（164810）和Jun（165160）相关基因的表达来间接诱导骨桥蛋白表达，而AP1通过骨桥蛋白启动子中的AP1反应元件诱导骨桥蛋白表达。。阻断ERK途径（参见601795）可抑制FGF2刺激的AP1和骨桥蛋白的表达，并抑制FGF2加速的颅骨缝线闭合。

Song and Ghosh（2004）在分化为星形胶质细胞的啮齿动物皮质祖细胞中发现，FGF2调节睫状神经营养因子（CNTF; 118945）诱导星形胶质细胞特异性基因胶质纤维酸性蛋白（GFAP; 137780）的表达。。FGF2通过在STAT结合位点诱导lys4甲基化并抑制组蛋白H3的lys9甲基化，促进GFAP启动子接近信号转导和转录激活子（STAT）/ CRE结合蛋白（CBP）复合物。因此，星形胶质细胞分化涉及特定位点的染色质状态转换，代表表观遗传调控。

Chang等（2004）证明了FGF2对淋巴管生成具有剂量依赖性反应，并且在小鼠角膜中，在不存在预先存在或正在发育的血管床的情况下，即在不存在血管生成的情况下，可以发生淋巴管生成。

Krejci等（2007）显示FGF1，FGF2和FGF17，而不是FGF19，在人胎儿软骨细胞的原代培养物中引起了ERK报告基因的有效活化。FGF1，FGF2和FGF17而非FGF19也抑制表达FGFR3（134934）的大鼠软骨肉瘤软骨细胞的增殖。

Lievens等（2016）报道了小鼠Zdhhc3（617150）催化了Ncam1（116930），Ncam140和Ncam180 跨膜同工型的S-棕榈酰化。通过定点诱变和抑制剂研究，他们表明Fgf2通过其受体Fgfr1的酪氨酸激酶活性诱导tyr18上Zdhhc3的磷酸化。Src（190090）在tyr295和tyr297上直接磷酸化Zdhhc3。这两种激酶对Zdhhc3活性具有相反的作用，其中Fgfr1依赖性磷酸化增强Zdhhc3活性，而Src依赖性磷酸化抑制Zdhhc3活性。在Zdhhc3中不存在所有5种酪氨酸，棕榈酸酯转移到棕榈酸酯转移到目标蛋白中的中间反应状态被增强，并在Zdhhc3的活性位点被显性负性cys157-to-ser（C157S）突变所废除。在培养的大鼠海马神经元中酪氨酸突变型Zdhhc3的过表达增加了神经突的数量，并倾向于增加神经突的长度。Lievens等（2016年）结论认为，FGF2-FGFR1信号传导促进ZDHHC3酪氨酸磷酸化并触发NCAM1棕榈酰化延伸神经突，而SRC介导的ZDHHC3磷酸化抑制NCAM1棕榈酰化和神经突延伸。

▼ 生化特征
------
晶体结构

Plotnikov等（1999年）确定了FGF2的晶体结构与FGF受体1（FGFR1）的天然存在变体结合，该变体由2.8埃分辨率的免疫球蛋白样结构域2（D2）和3（D3）组成。两个FGF2：FGFR1复合物形成2倍对称二聚体。在每个复合物中，FGF2与D2和D3以及2个结构域之间的接头广泛相互作用。FGF2和相邻复合物的D2之间的相互作用以及每个受体D2之间的直接相互作用使二聚体稳定。由暴露的碱性残基簇形成的带正电的峡谷可能代表了肝素结合位点。从晶体结构推断出FGF和肝素诱导的FGFR二聚化的通用模型。

为了阐明控制FGF信号传导特异性的结构决定因素，Plotnikov等人（ 1970 ）确定了FGF1和FGF2的晶体结构分别与FGFR1和FGFR2的配体结合域（D2和D3）复合（176943）。他们发现高度保守的FGF-D2和FGF-接头界面定义了所有FGF-FGFR复合物的一般结合位点。通过FGF的N末端和中央区域与D3中的2个环状区域之间的相互作用（可进行选择性剪接）可实现特异性。这些结构为作为通用FGFR配体的FGF1和通过一级序列变异和选择性剪接调节FGF-FGFR特异性提供了分子基础。

▼ 动物模型
------
为了确定FGF2在体内的功能，Ortega等人（1998）通过胚胎干细胞中的同源重组产生了缺乏所有3种Fgf2亚型的Fgf2基因敲除小鼠。Fgf2无效的小鼠通过粗略检查与纯合的Fgf2野生型同窝幼仔是有活力的，可育的，并且在表型上没有区别。然而，可以通过组织学和免疫组织化学方法检测到新皮层的细胞结构异常，在额叶运动感觉区域最明显。在运动皮层的大多数层中观察到神经元密度的显着降低。在大脑其他区域，例如纹状体和海马，细胞密度正常。此外，缺乏Fgf2的小鼠的皮肤切除伤口愈合延迟。结果表明，FGF2尽管对于胚胎发育不是必需的，

为了研究FGF2在骨中的作用，Montero等（2000年）检查了Fgf2基因破坏的小鼠。他们发现小梁的骨量，矿物质沉积和骨形成率显着降低。此外，Fgf2缺陷小鼠骨髓基质培养物中矿物质的含量大大降低。结果表明，FGF2有助于确定骨量以及骨形成。

Dono等（1998）通过靶向破坏产生了FGF2缺陷的小鼠。缺乏FGF2的小鼠是可行的，但在出生时表现出大脑皮质缺陷。胚胎的溴脱氧尿苷脉冲标记表明，神经元祖细胞的增殖是正常的，而其中的一小部分未能在大脑皮层中定植其靶标层。在成人皮层中观察到小白蛋白阳性神经元相应减少。神经元缺陷不仅限于大脑皮层，因为海马连合中存在异位小白蛋白阳性神经元，而在颈脊髓中观察到神经元缺陷。缺乏FGF2的成年小鼠血压低。尽管他们通常对血管紧张素II引起的高血压有反应，但是通过压力感受器反射对血压的神经调节受到损害。Dono等（1998）得出结论，他们的研究确定了FGF2参与控制神经元细胞的命运，迁移和分化，而对于它们的增殖并不是必不可少的。

Rosenblatt-Velin等使用来自新生小鼠心脏的Fgf2缺陷型和野生型心肌前体细胞（2005年）观察到，注射到Fgf2缺陷型或野生型新生儿中后，无论受体或注射的细胞合成Fgf2的能力如何，所有组均发生归巢于心脏。但是，仅在受体小鼠或注射的细胞能够产生Fgf2的情况下才能看到原位分化。Rosenblatt-Velin等（2005）得出结论，心源性分化取决于FGF2。

在具有诱发状态的癫痫和海马损伤的大鼠中，Paradiso等人（2009）发现将FGF2和BDNF（113505）载体注射到病变海马体中会导致神经元发生增加，分布适当，神经元损伤更少，癫痫发生减少，并在2至3周后自发性复发性癫痫发作和严重程度降低。研究结果表明，在大脑病变区域补充特定生长因子可能会减少神经元损伤并减少癫痫发生。