成纤维细胞生长因子1
由单个细胞层组成的内皮可保护血管免于血栓形成。内皮细胞生长因子(ECGF)是内皮细胞迁移和增殖的调节剂,因此在新生血管形成中可能很重要。从人脑干cDNA文库中,Jaye等人(1986)分离了2个编码ECGF的重叠克隆。从这些克隆的核酸序列推导完整的氨基酸序列。ECGF与白介素-1(IL1;参见147720)约30%同源。人脑干mRNA中存在一个4.8-kb ECGF mRNA。
细胞遗传学位置:5q31.3
基因座标(GRCh38):5:142,592,177-142,698,069
Gautschi-Sova等(1986)确定了从人脑分离的酸性FGF的氨基酸序列。140个残基的序列与从Jaye等人克隆的cDNA推导的序列相同(1986)。
酸性成纤维细胞生长因子通过翻译后加工衍生自β内皮细胞生长因子(ECGFB)。α-ECGF也以相同的方式衍生自ECGFB(Mercia等,1986)。这些结论来自Burgess等人的观察(1986),ECGFB代表ECGFA的20个氨基酸的N末端延伸和FGFA的14个氨基酸的N末端延伸。
Wang等(1989)将ECGF称为1型肝素结合生长因子(HBGF1)。
通过Northern印迹分析,Skjerpen等(2002年)检测到4.2kb aFGF转录本主要在肾脏和大脑中大量表达,而在心脏和骨骼肌中表达较少。在肾脏和骨骼肌中也检测到约6 kb的转录本。
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,FGF2(134920),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。
▼ 基因功能
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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。他计算得出,每克脊髓有2500个生物单位的FGF1,远高于神经生长因子(162030)(每克大约1个生物单位)的水平。
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(FGFR1; 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。
通过质谱分析和人U2OS细胞中与固定化aFGF结合的蛋白质的肽段测序,Skjerpen等人(2002年)确定p34(LRRC59; 614854)。通过截短分析,他们发现p34的卷曲螺旋结构域结合了aFGF。p34和aFGF之间的相互作用似乎具有1:1的比率,并且p34不结合非促有丝分裂性aFGF(K132E)突变体。CK2(见CSNK2A1; 115440)与P34竞争结合的aFGF。p34也结合碱性FGF(FGF2),但较弱。
Wiedlocha等(2005)发现细胞内哺乳动物FGF1在单个磷酸化位点(ser130)上被磷酸化,并且磷酸化发生在蛋白激酶C-δ活化和核导入后的核中(PRKCD;176977)。然后将磷酸化的FGF1通过exportin-1(XPO1; 602559)输出到细胞质中。
Zhen等(2012)指出,他们先前已经发现核FGF1与小GTPase RAN(601179)和XPO1以磷酸化依赖性方式形成复合物。他们使用一个无活性的RAN突变体,表明RAN控制JB人成纤维细胞中外源添加的FGF1的核输入。突变分析显示,FGF1的核输入也取决于其N端KKPK核定位信号。击倒研究表明,FGF1核输入同样需要LRRC59和核质穿梭蛋白KPNA1(600686)和KPNB1(602738)。
Jonker等(2012年)确定FGF1是小鼠通过盛宴或饥荒进行的代谢稳态过程中的关键换能器。Jonker等(2012)将FGF1的调节与核受体PPAR-γ(601487)联系起来。FGF1是22个成员的FGF蛋白质家族的原型,并已涉及一系列生理过程,包括发育,伤口愈合和心血管变化。出乎意料的是,在标准实验室条件下,FGF1基因敲除小鼠未显示明显的表型。Jonker等(2012年)结果表明,高脂饮食可在脂肪组织中高度诱导FGF1,而缺乏FGF1的小鼠在受到高脂饮食攻击时会形成侵略性糖尿病表型,并伴有异常脂肪扩张。对缺乏FGF1的小鼠的脂肪库的进一步分析显示,脉管系统网络中存在多种组织病理学,炎症反应加剧,脂肪细胞大小分布异常以及胰腺脂肪酶的异位表达。停止食用高脂饮食后,发炎的脂肪组织无法正常溶解,导致大量脂肪坏死。在机制方面,Jonker等(2012年)结果表明,在进食状态下,对FGF1的脂肪诱导受到FGF1基因内进化上保守的启动子-近端PPAR反应元件(PPRE)作用的PPAR-γ的调控。FGF1基因敲除小鼠表型的发现确立了PPAR-γ-FGF1轴对于维持代谢稳态和胰岛素敏感性至关重要。
Suh等(2014年)表明,胃肠外递送单剂量的重组FGF1(rFGF1)可以有效地降低糖尿病小鼠的胰岛素依赖性葡萄糖水平,这是剂量依赖性的,但不会导致低血糖。rFGF1的长期药物治疗增加了骨骼肌中胰岛素依赖性葡萄糖的摄取,并抑制了肝脏的葡萄糖生成,从而实现了全身胰岛素敏感性。rFGF1引起的持续血糖降低和胰岛素增敏并没有伴随噻唑烷二酮胰岛素增敏疗法带来的体重增加,肝脂肪变性和骨质流失的副作用。Suh等(2014年)还显示FGF1的降糖活性可能与其有丝分裂活性分离,并且主要通过FGFR1(136350)信号传导介导。作者得出的结论是,他们发现了一种对外源性非促有丝分裂的人FGF1出乎意料的新形态的胰岛素致敏作用,具有治疗胰岛素抵抗和2型糖尿病的治疗潜力。
▼ 生化特征
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为了阐明控制FGF信号传导特异性的结构决定因素,Plotnikov等人(2000)确定了分别与FGFR1和FGFR2的免疫球蛋白样配体结合结构域2和3(D2和D3)复合的FGF1和FGF2的晶体结构(176943)。他们发现高度保守的FGF-D2和FGF-接头(在D2和D3之间)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实现特异性,这些相互作用需要进行选择性剪接。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。
Pellegrini等(2000)报道了FGFR2胞外域的二聚体形式的晶体结构,其通过同时结合至FGF1和肝素十糖而诱导。该复合物围绕将2个FGF1配体连接到桥接2条受体链之间的二聚体的中央肝素分子组装而成。肝素的不对称结合涉及与两个FGF1分子但仅1个受体链的接触。FGF1-FGFR2-肝素三元复合物的结构为硫酸乙酰肝素在FGF信号传导中的重要作用提供了结构基础。
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(见601795)报告基因的有效活化。FGF1,FGF2和FGF17,而不是FGF19,也抑制表达FGFR3(134934)的大鼠软骨肉瘤软骨细胞的增殖。
▼ 测绘
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通过对带有人FGFA基因组片段的体细胞杂交DNA的Southern印迹分析,Mergia等(1986)显示FGFA对应到5号染色体。
Jaye等(1986)通过原位杂交将ECGF基因定位于染色体5q31.3-q33.2。Jaye等人的 Southern印迹分析(1986)提出有一个单一的ECGF基因拷贝。
通过荧光原位杂交,Le Beau等(1993)将FGFA基因定位在5q31染色体上。