基本螺旋-环-螺旋家族，成员 E40; BHLHE40

碱性螺旋-环-螺旋结构域蛋白质，B 类，2；BHLHB2
DEC1
STRA13，小鼠，同源物
分裂和毛相关蛋白 2 的增强子，大鼠，同源物；SHARP2

HGNC 批准的基因符号：BHLHE40

细胞遗传学定位：3p26.1 基因组坐标（GRCh38）：3:4,979,419-4,985,322（来自 NCBI）

▼ 描述

BHLHE40 是一种碱性螺旋-环-螺旋蛋白，可由多种环境刺激诱导。BHLHE40 通过直接与 DNA 结合，或通过与转录因子或 HDAC 复合体成分直接或间接相互作用来转导环境信号（Ivanov 等，2007）。

▼ 克隆与表达

软骨细胞分化通过一系列事件进行，包括增殖、基质形成、成熟、肥大和钙化。这些事件受到多种生长因子和激素的调节。其中一些调节剂会增加软骨细胞中的 cAMP 水平，表明 cAMP 在软骨细胞信号转导途径中充当第二信使。为了帮助了解 cAMP 对软骨细胞分化影响的分子机制，Shen 等人（1997）通过向培养基中添加 Bt2cAMP（cAMP 的膜渗透类似物）来诱导培养的人胚胎软骨细胞的分化。通过使用来源于培养的分化软骨细胞和去分化为成纤维细胞的培养软骨细胞的cDNA进行消减杂交，他们分离了代表主要在分化软骨细胞中表达的mRNA的cDNA。其中一个 cDNA 对应于一种新基因，该基因编码包含碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）结构域的 412 个氨基酸的推导蛋白质；该基因被作者命名为 DEC1，现已命名为 BHLHB2。BHLHB2 蛋白的 bHLH 结构域与哺乳动物 HES 家族和果蝇“毛状”和“分裂 m7 增强子”基因产物的 bHLH 结构域显示出显着的序列相似性。Northern 印迹分析在多种人体组织中检测到 3.1 kb BHLHB2 转录物，其中在软骨、脾、肠和肺中表达量最高。沉等人（1997）认为 BHLHB2 是一种转录因子，通过 cAMP 途径参与软骨细胞分化的调节。其中一个 cDNA 对应于一种新基因，该基因编码包含碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）结构域的 412 个氨基酸的推导蛋白质；该基因被作者命名为 DEC1，现已命名为 BHLHB2。BHLHB2 蛋白的 bHLH 结构域与哺乳动物 HES 家族和果蝇“毛状”和“分裂 m7 增强子”基因产物的 bHLH 结构域显示出显着的序列相似性。Northern 印迹分析在多种人体组织中检测到 3.1 kb BHLHB2 转录物，其中在软骨、脾、肠和肺中表达量最高。沉等人（1997）认为 BHLHB2 是一种转录因子，通过 cAMP 途径参与软骨细胞分化的调节。其中一个 cDNA 对应于一种新基因，该基因编码包含碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）结构域的 412 个氨基酸的推导蛋白质；该基因被作者命名为 DEC1，现已命名为 BHLHB2。BHLHB2 蛋白的 bHLH 结构域与哺乳动物 HES 家族和果蝇“毛状”和“分裂 m7 增强子”基因产物的 bHLH 结构域显示出显着的序列相似性。Northern 印迹分析在多种人体组织中检测到 3.1 kb BHLHB2 转录物，其中在软骨、脾、肠和肺中表达量最高。沉等人（1997）认为 BHLHB2 是一种转录因子，通过 cAMP 途径参与软骨细胞分化的调节。作者将其命名为 DEC1，已指定为 BHLHB2。BHLHB2 蛋白的 bHLH 结构域与哺乳动物 HES 家族和果蝇“毛状”和“分裂 m7 增强子”基因产物的 bHLH 结构域显示出显着的序列相似性。Northern 印迹分析在多种人体组织中检测到 3.1 kb BHLHB2 转录物，其中在软骨、脾、肠和肺中表达量最高。沉等人（1997）认为 BHLHB2 是一种转录因子，通过 cAMP 途径参与软骨细胞分化的调节。作者将其命名为 DEC1，已指定为 BHLHB2。BHLHB2 蛋白的 bHLH 结构域与哺乳动物 HES 家族和果蝇“毛状”和“分裂 m7 增强子”基因产物的 bHLH 结构域显示出显着的序列相似性。Northern 印迹分析在多种人体组织中检测到 3.1 kb BHLHB2 转录物，其中在软骨、脾、肠和肺中表达量最高。沉等人（1997）认为 BHLHB2 是一种转录因子，通过 cAMP 途径参与软骨细胞分化的调节。Northern 印迹分析在多种人体组织中检测到 3.1 kb BHLHB2 转录物，其中在软骨、脾、肠和肺中表达量最高。沉等人（1997）认为 BHLHB2 是一种转录因子，通过 cAMP 途径参与软骨细胞分化的调节。Northern 印迹分析在多种人体组织中检测到 3.1 kb BHLHB2 转录物，其中在软骨、脾、肠和肺中表达量最高。沉等人（1997）认为 BHLHB2 是一种转录因子，通过 cAMP 途径参与软骨细胞分化的调节。

布杰拉尔等人（1997）克隆了小鼠 Bhlhb2，他们将其称为 Stra13。推导的 411 个氨基酸蛋白质的计算分子量为 45.4 kD。Stra13 包含一个 N 端 bHLH 基序，随后是 4 个谷氨酰胺残基、2 个假定的 α 螺旋、一个酪蛋白激酶 2（参见 115440）磷酸化基序和第三个假定的 α 螺旋。小鼠胚胎的原位杂交仅在交配后8.5天的蜕膜组织和卵黄囊周围的滋养层巨细胞中检测到Stra13，但在胚胎中未检测到。9.5 天后，Stra13 在几乎所有检查的胚胎组织和器官系统中以发育调节模式表达。成年小鼠组织的 RT-PCR 在脑、肝脏、女性生殖道、肺、肾、脾和心脏中检测到了 Stra13。

罗斯纳等人（1997）克隆了大鼠 Bhlhe41（606200）和 Bhlhe40，他们分别将其称为 Sharp1 和 Sharp2。这些蛋白质的 bHLH 结构域具有约 95% 的氨基酸同一性。成年大鼠组织的 Northern blot 分析表明 Sharp2 广泛表达。在大鼠脑中，Sharp1和Sharp2 mRNA的表达在胚胎发育末期开始，在出生后发育中逐渐增加，并在成年时达到最高表达。出生后第 5 天（P5）的大鼠脑切片原位杂交显示，海马 CA1 区仅存在 Sharp1 和 Sharp2 mRNA 的微弱表达。在 P40 时，这两个基因的表达都是神经元特异性的。Sharp2 表达在延伸至下托的 CA1 锥体神经元、新皮质神经元（尤其是 V 层神经元）和扣带回中最高。Sharp2 表达减少存在于丘脑、内嗅皮层、皮质层 II 和 III 以及脑干中。Sharp1 和 Sharp2 在嗅球中表达重叠，尽管在前嗅球中仅检测到 Sharp1。

通过免疫组织化学分析，Ivanova 等人（2005）发现 STRA13 在正常和肿瘤来源的上皮细胞中普遍表达。STRA13 主要显示核定位，但 STRA13 在细胞核和细胞质之间的分布似乎对于所检查的每种组织和细胞类型都有特异性。在分化程度较低的肿瘤中，STRA13 细胞质染色有丢失或转为核染色的趋势。作者在 STRA13 中鉴定了 2 个核定位信号和一个核输出信号。

▼

通过 FISH 进行定位，Antonevich 和 Taneja（1999）将 BHLHB2 基因定位到染色体 3p26。

▼ 基因功能

Boudjelal 等人（1997）发现Stra13在小鼠胚胎癌细胞系中被视黄酸诱导。Stra13 的过度表达导致神经元分化，并伴有中胚层和神经元标记物表达的改变。Stra13 可以同二聚化，并且可以与 Mash1（ASCL1; 100790）、TBP（600075）和 TFIIB（GTF2B; 189963）异二聚化。Stra13不结合E框和N框基序，但它通过与一般因子相互作用来抑制激活的转录。突变分析表明抑制是由 Stra13 富含 α 螺旋的结构域介导的。

Rossner 等人使用大鼠 PC12 细胞（神经突生长的模型系统）（1997）发现 NGF（162030）通过早期立即基因的动力学诱导 Sharp1 和 Sharp2。在体内给予红藻氨酸一小时内，Sharp2（而非 Sharp1）在整个大鼠大脑皮层的神经元中被诱导。罗斯纳等人（1997）得出结论，SHARP1 和 SHARP2 在中枢神经系统发育后期和成人大脑中介导适应性细胞变化。

本间等人（2002）发现 Dec1 和 Dec2（BHLHE41），碱性螺旋-环-螺旋转录因子，通过与 Bmal1 的直接蛋白质-蛋白质相互作用和/或竞争 E框元件，抑制 Clock（601851）/Bmal1（ARNTL; 602550）诱导的小鼠 Per1（602260）启动子的反式激活。Dec1和Dec2以昼夜节律方式在视交叉上核中表达，在主观日达到峰值。短暂的光脉冲以相位依赖性方式诱导视交叉上核中的 Dec1 但不诱导 Dec2 表达。Dec1 和 Dec2 是哺乳动物分子钟的调节因子，形成第五个时钟基因家族。

缺氧会抑制脂肪细胞分化。云等人（2002）发现缺氧抑制小鼠成纤维细胞中 Pparg2（601487）的转录，而 Pparg2 或 Cebpb（189965）的过度表达在缺氧条件下刺激脂肪生成。此外，Hif1a（603348）缺陷的成纤维细胞难以抵抗缺氧介导的脂肪生成抑制。云等人（2002）发现 Hif1a 调节基因 Dec1 抑制 Pparg2 启动子激活，并作为缺氧介导的脂肪生成抑制的效应器。

为了从系统层面理解调节生物钟的转录回路，Ueda 等人（2005）在对进化保守的顺式元件的全面监测和转录动力学的测量中，鉴定了 16 个时钟和时钟控制基因上的时钟控制元件。上田等人（2005）发现 E 框（CACGTG）和 E-prime 框（CACGTT）按照抑制子先于激活子的模式控制 Per1、Nr1d2（602304）、Per2（603426）、Nr1d1（602408）、Dbp（124097）、Bhlhb2 和 Bhlhb3 转录的表达，导致转录活性延迟。RevErbA/ROR（600825）结合元件还通过阻遏蛋白先于激活蛋白模式调节 Arntl、Npas2（603347）、Nfil3（605327）、Clock（601851）、Cry1（601933）和 Rorc（602943）的转录活性。DBP/E4BP4 结合元件通过阻遏-反相-激活机制控制 Per1、Per2、Per3（603427）、Nr1d1、Nr1d2、Rora 和 Rorb（601972）的表达，从而产生高幅度转录活性。上田等人（2005）认为 E/E-prime 框的调节是哺乳动物生物钟的拓扑脆弱性，这一概念已使用体外表型测定系统进行了功能验证。

伊万诺娃等人（2004）发现 STRA13 在 STAT 依赖性启动子的转录激活中与 STAT3（102582）相互作用，表明 STRA13 参与了 JAK/STAT 信号转导途径。伊万诺夫等人（2007）表明人类 STRA13 直接抑制 STAT1（600555）的转录，STAT1 本身是一种转录调节因子，对缺氧和其他信号做出反应。STRA13 不直接结合 STAT1 启动子中的 DNA 元件，但似乎通过其 C 端蛋白质相互作用结构域与 HDAC1（601241）相互作用并隔离。

使用微阵列分析，Qian 等人（2008）将 DEC1 鉴定为 p53（TP53; 191170）靶基因。在几种人类细胞系中，DEC1 表达是由 p53 家族蛋白和 DNA 损伤以 p53 依赖性方式诱导的，p53 家族蛋白结合并激活 DEC1 启动子。通过小干扰 RNA 敲低 DEC1 表达可减弱 p53 介导的 DNA 损伤引起的过早衰老。DEC1 的过度表达诱导 G1 期停滞并促进衰老。在 p53 敲低细胞中，DEC1 的过度表达会在较小程度上诱导细胞衰老。DEC1 诱导的衰老不依赖于 p21（CDKN1A；116899），p21 是参与细胞周期控制的 p53 靶标。钱等人（2008）得出结论，DEC1 介导 p53 依赖性细胞过早衰老。

王等人（2012）指出小鼠 Stra13 的过度表达导致生长抑制、细胞周期停滞和细胞衰老。王等人（2012）发现 Stra13 的转录抑制是通过保守残基 lys159 和 lys279 上的 sumoylation 控制的。E3 SUMO 连接酶 Pias1（603566）和 Pias3（STAT3; 605987）的过表达（而非其他 SUMO 连接酶）增强了 Stra13 sumoylation。小鼠成纤维细胞的染色质免疫沉淀显示与细胞周期蛋白 D1（168461）启动子相关的 Sumoylated Stra13，而非缺乏 sumoylation 位点的突变体 Stra13。此外，通过小干扰 RNA 敲低 Hdac1 增强了 Stra13 的 sumoylation、细胞周期蛋白 D1 启动子的抑制和生长停滞。

Tian 等人使用免疫沉淀和质谱法（2018）发现 Bhlhe40 在 ser383 位点被磷酸化，并与 Lxr-α（NR1H3; 602423）和 C/ebp-β（CEBPB; 189965）结合，在禁食和进食的大鼠肝脏中形成复合物。染色质免疫沉淀分析表明，Bhlhe40 还与大鼠 Srebp1c 的启动子/增强子区域结合（184756）。当禁食的大鼠重新进食或用胰岛素处理大鼠肝细胞时，Bhlhe40 mRNA 水平迅速增加，导致 Srebp1c mRNA 增加。然而，在缺乏胰岛素的情况下，Bhlhe40 的过表达无法在原代大鼠肝细胞中诱导 Srebp1c mRNA。时程研究和敲低分析表明，胰岛素介导的 Bhlhe40 诱导是 Srebp1c 诱导的先决条件，

▼ 动物模型

孙等人（2001）发现 Stra13 缺陷小鼠能够存活且具有生育能力，并且在前 2 至 3 个月内它们与野生型同窝小鼠没有区别。然而，来自 8 至 10 周龄 Stra13 -/- 小鼠的 CD4（186940）阳性 T 细胞的增殖效率低于野生型细胞，并且在干扰素 γ（IFNG; 147570）、Il2（147680）和 Il4（147780）产生方面存在缺陷。Stra13缺陷还导致活化的T细胞和B细胞无法有效消除，这些细胞逐渐积累，导致淋巴器官增生。衰老的 Stra13 -/- 小鼠会出现自身免疫性疾病，其特征是自发激活的 T 和 B 细胞积聚、循环自身抗体、多个器官中 T 和 B 淋巴细胞浸润以及肾小球中免疫复合物沉积。孙等人。

孙等人（2007）发现 Stra13 的敲除延迟了遭受冷冻损伤的小鼠肌肉的再生。Stra13 -/- 成肌细胞表现出增殖增加和分化受损。该表型与 Notch（190198）信号传导升高后所见的表型相似，并且 Notch 信号传导的抑制改善了 Stra13 -/- 肌肉的表型。Sun 等人使用免疫共沉淀和蛋白质印迹分析（2007）发现 Stra13 通过与 Notch 胞内结构域相互作用并抑制其与 Cbf1（RBPJ; 147183）的核相互作用来抑制 Notch 信号传导，这是肌肉卫星细胞从静止状态转变为活跃增殖的成肌细胞所必需的。

维切拉等人（2009）证明，Stra13 可以保护肌肉细胞免受氧化损伤，而 Stra13 缺陷小鼠的损伤会导致肌肉坏死。Stra13 缺失突变体表达的 TNF-α（191160）水平升高，血红素加氧酶-1（HMOX1; 141250）水平降低，并在肌肉死亡之前表现出明显的氧化应激迹象。此外，Stra13缺失的肌肉细胞表现出对促氧化剂的敏感性增加，相反，Stra13的过度表达提供了对氧化损伤的抵抗力。抗氧化剂 N-乙酰半胱氨酸治疗可改善 Stra13 缺失小鼠的肌肉坏死。抗肌营养不良蛋白（DMD; 300377）缺陷（mdx）小鼠的肌肉中 Stra13 表达升高，并且 mdx/Stra13 无效双突变体表现出早期出现的肌肉退化。维切拉等人。

于等人（2018）发现 T 细胞特异性缺失 Bhlhe40 的小鼠以预期的孟德尔比例出生，并且看起来很健康。然而，Bhlhe40 -/- 小鼠从 4 至 5 个月大时开始出现脾肿大和淋巴结肿大。体外和体内分析表明，Bhlhe40 缺失以 Tbet（TBX21；604895）调节孤立的方式减少了 Cd4 T 辅助细胞 1（Th1）细胞促炎细胞因子 Ifn-γ（IFNG；147570）的产生，并增加了抗炎细胞因子 Il10（124092）的产生。Ifn-γ 和 Il10 之间平衡的改变使 Bhlhe40 -/- 小鼠容易受到弓形虫感染，但在感染期间阻断 Il10 的产生使它们免于死亡。作者得出结论，BHLHE40 作为决定 Th1 细胞中 IFN-γ 和 IL10 之间平衡的分子开关。

黄等人（2018）发现 Bhlhe40 -/- 小鼠容易受到结核分枝杆菌（Mtb）感染，因为 Bhlhe40 是控制 Mtb 感染所必需的。Bhlhe40 -/- 肺比野生型肺出现更大的病变，组织学分析显示中性粒细胞主导的炎症反应和高频率的感染骨髓细胞。染色质免疫沉淀测序分析表明，在暴露于 Mtb 后，Bhlhe40 通过直接与 Il10 位点结合来抑制 Il10 表达。Bhlhe40 在 Mtb 感染期间在造血细胞中表达，特别是在骨髓细胞和淋巴细胞中。在这些免疫细胞中，T 细胞和 Cd11c（ITGAX; 151510）阳性细胞中的 Bhlhe40 表达是抑制 Il10 以控制 Mtb 感染所特别需要的。Il10 的缺失可保护 Bhlhe40 -/- 小鼠免受 Mtb 感染。

田等人（2018）发现 Bhlhe40 基因敲除小鼠生长正常且体重正常。免疫印迹分析显示，Bhlhe40 敲除降低了禁食和进食小鼠肝脏中的 Srebp1c mRNA，但 Lxr-α 或 C/ebp-β mRNA 没有产生显着变化。注射大鼠 Bhlhe40 可恢复 Bhlhe40 敲除小鼠肝脏中的 Srebp1c mRNA。

李等人（2019）发现 Bhlhe40 在小鼠非淋巴组织或肿瘤的常驻 Cd8（参见 186910）阳性 T 细胞中高度表达，并且是 Cd8 阳性组织常驻记忆（Trm）细胞和肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）的发育、适应性和多功能性所必需的。Cd8 阳性 T 细胞中的 Bhlhe40 表达被细胞固有的 Pd1（PDCD1; 600244）信号传导抑制。因此，阻断 Pdl1（CD274；605402）会增加 Cd8 阳性 T 细胞中的 Bhlhe40 表达，增加 TIL 存活率和 Ifn-γ 产生，并减小野生型小鼠的肿瘤大小。相比之下，Bhlhe40 缺陷消除了这些作用，并导致乙酰辅酶A合成所需的代谢物产生受损，导致 Trm 细胞和 TIL 中功能基因正确表达的染色质修饰减少。

▼ 命名法

Yan 等人（2010）指出，STRA13（615128）是一种组蛋白折叠蛋白，与 BHLHE40 不同，BHLHE40 是一种基本的螺旋-环-螺旋蛋白，通常以其别名 STRA13 来提及。