胰岛素样生长因子结合蛋白 1

与胰岛素不同，IGF I（ 147440 ）和 IGF II（ 147470 ）在血浆中循环，与特异性结合蛋白紧密结合。已在人血浆中鉴定出两种主要形式的 IGF 结合蛋白，一种是低分子量形式，一种是高分子量形式。低分子量 IGF 结合蛋白（IGFBP1）在肝脏、分泌性子宫内膜和蜕膜中合成。它以高亲和力结合 IGF I 和 IGF II。

▼ 克隆与表达

布林克曼等人（1988）从人胎盘 cDNA 文库中克隆并测序了编码低分子量 IGF 结合蛋白的 cDNA。编码他们称之为“IBP-1”的 cDNA 在猴 COS 细胞中的表达导致了 30-kD 蛋白的合成，该蛋白与 IGF I 结合，并且在免疫学上与从羊水或人血清中分离的 IGF 结合蛋白无法区分。Northern印迹分析表明IBP1基因的表达仅限于胎盘膜和胎肝。

布鲁尔等人（1988）从人羊水中纯化了一种胰岛素样生长因子结合蛋白，并表明它在体外增强了 IGF I 的作用。他们使用针对这种蛋白质的多克隆抗体从人类蜕膜文库中分离出一个 cDNA 克隆。他们发现该克隆编码了一种 28,832 Da 的多肽，其中包括从纯化蛋白中制备的 9 种胰蛋白酶肽序列。该蛋白质有 15 个半胱氨酸聚集在分子的氨基和羧基末端。该蛋白质在其 C 末端附近具有 RGD 序列（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸），这可能解释了其附着于细胞和增强 IGF I 生物学作用的能力。

▼ 命名法

IGFBP1 也称为羊水结合蛋白（AFBP）、胎盘蛋白 12、α-妊娠相关子宫内膜球蛋白、生长激素非依赖性结合蛋白、结合蛋白 28、结合蛋白 26 和结合蛋白 25（巴拉德等人，1990 年）。

▼ 基因结构

布林克曼等人（1988）发现 IGFBP1 基因有 4 个外显子，跨度为 5.9 kb。

▼ 测绘

布林克曼等人（1988 年）通过对从人类-啮齿动物体细胞杂交体中分离的基因组 DNA 进行 Southern 分析，将 IGFBP1 基因定位到 7 号染色体。

阿利塔洛等人（1989）通过原位杂交将 IGFBP1 基因定位到 7p13-p12。埃克斯特兰德等人（1990）通过体细胞杂交细胞DNA的Southern分析和原位杂交证实了这一归属。阿利塔洛等人（1989）描述了具有等位基因频率的 2 等位基因 RFLP，使其可用作 7 号染色体近端短臂的遗传标记。

▼ 基因功能

IGFBP1 在人类和动物妊娠的胎儿循环中升高，并发由胎盘功能不全和子宫内缺氧引起的宫内发育迟缓（IUGR），并且被认为通过隔离 IGF 来限制胎儿生长。波波维奇等人（2001）在体外建立了人胎儿肝细胞的高纯度原代培养物，并研究了IGFBP1的表达以及缺氧对IGFBP1 mRNA和蛋白表达的影响。肝细胞在确定的培养基中培养，Northern 印迹分析显示，在常氧条件下培养 24 小时的肝细胞中表达了 1.5-kb IGFBP1 mRNA 转录物，在培养 48 小时后稳态水平没有增加。在缺氧条件下，与常氧对照相比，IGFBP1 mRNA 表达增加了 3 至 4 倍。条件培养基的蛋白质印迹分析显示存在 IGFBP1、IGFBP2（ 146731 ）、IGFBP3（ 146732 ）和 IGFBP4（ 146733）。IGFBP1 是条件培养基中最丰富的 IGFBP，光密度分析显示，与常氧条件相比，低氧条件下 IGFBP1 增加 2.5 倍，支持免疫放射测定结果。与常氧条件相比，在缺氧条件下，IGFBP3 mRNA 增加了 3 倍，但其他 IGFBP 没有增加。作者得出结论，缺氧上调胎儿肝细胞 IGFBP1 mRNA 稳态水平和蛋白质，这是源自胎儿肝细胞的主要 IGFBP。这些数据还支持胎儿肝脏作为宫内缺氧和 IUGR 胎儿循环水平升高的 IGFBP1 来源的作用。

Kajimura 等人使用斑马鱼胚胎的功能丧失和获得方法（2005）证明 Igfbp1 介导缺氧诱导的胚胎生长迟缓和发育迟缓。当用培养的斑马鱼胚胎细胞进行体外测试时，Igfbp1 本身没有促有丝分裂活性，但它通过结合并抑制 IGF 的活性来抑制 Igf1 和 Igf2 刺激的细胞增殖。

在一项比较跨物种（人和小鼠）转录调节因子与启动子区域结合的研究中，Odom 等人（2007）证明人 IGFBP1 基因中 HNF6（ 604164 ）的结合位点位于启动子区域，而小鼠 Igfbp1 基因中的结合位点位于第一个内含子中。

肝脏通常对 p53（TP53; 191170 ）诱导的细胞凋亡不敏感。Leu 和 George（2007）发现 p53 激活导致 IGFBP1 在人肝癌细胞中的表达增强。细胞内 IGFBP1 的一部分定位于线粒体，在那里它与促凋亡蛋白 BAK（BAK1; 600516 ）结合。IGFBP1 与 BAK 的结合损害了促凋亡 p53/BAK 复合物的形成以及培养的人和小鼠细胞以及小鼠肝脏中细胞凋亡的诱导。相比之下，Igfbp1 缺陷小鼠的肝脏表现出自发凋亡，并伴有 p53 线粒体积累和 Bak 寡聚化的证据。Leu 和 George（2007）得出结论，IGFBP1 是 p53/BAK 依赖性凋亡途径的负调节剂。

▼ 动物模型

列伊等人（2003）用正常亚致死剂量的 Fas 激动剂治疗 Igfbp1 -/- 小鼠。小鼠在治疗 3 小时内出现大量肝细胞凋亡和半胱天冬酶活化。早些时候（治疗后 0.5-1 小时），Igfbp1 缺陷型肝脏通过整合素受体的信号传导增强，活化基质金属蛋白酶 9（MMP9；120361）升高，这是一种已知的纤连蛋白信号靶标和 TGF-β 激活剂（参见 TGFB1；190180）。在治疗 3 小时内，活性 TGFB1（一种肝细胞凋亡原）的表达升高，这与凋亡过程的出现有关。在用 Fas 激动剂治疗之前用 IGFBP1 治疗的 Igfbp1 -/- 小鼠受到保护免受致死性和 Fas 介导的细胞凋亡损伤。IGFBP1 处理抑制了 MMP9 和 TGFB1 的表达，支持它们在凋亡过程中的作用。在由 CCl4 引起的毒性肝损伤模型中，Igfbp1 -/- 小鼠的损伤也增加了。列伊等人（2003）表明 IGFBP1 可能通过调节整合素介导的信号传导来抑制特定促凋亡因子的水平和激活，从而在肝脏中发挥关键存活因子的作用。

大鼠实验表明，Igfbp1 是部分肝切除术后肝脏再生中最快速和高度诱导的基因之一。列伊等人（2003）发现 Igfbp1-null 小鼠发育正常，但部分肝切除术后肝再生异常，表现为肝坏死，肝细胞 DNA 合成减少和延迟。肝切除术后p42 Mapk（ 176948 ）和 p44 Mapk（ 601795 ）的激活和 C/EBP-β（ 189965 ）的诱导异常减少。在细胞周期蛋白 A1（ 604036 ）和细胞周期蛋白 B1（ 123836）表达延迟和减少，而 cyclin D1（ 168461 ）表达正常。