EGL9 家族缺氧诱导因子 3; EGLN3

EGL9，线虫，3
含脯氨酰羟化酶结构域的蛋白质 3 的同源物；PHD3
缺氧诱导因子脯氨酰 4-羟化酶 3；HIFPH3；HIFP4H3
HIF 脯氨酰 4-羟化酶 3

HGNC 批准的基因符号：EGLN3

细胞遗传学位置：14q13.1 基因组坐标（GRCh38）：14:33,924,226-33,951,073（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

HIF 是一种转录复合物，在哺乳动物的氧稳态中发挥着核心作用。脯氨酰羟基化的翻译后修饰是一个关键的调控事件，它靶向 HIF-α（HIF1; 603348）亚基，通过 von Hippel-Lindau（VHL; 608537）泛素化复合物破坏蛋白酶体。爱泼斯坦等人（2001）定义了秀丽隐杆线虫中保守的 HIF-VHL-脯氨酰羟化酶途径，并将 Egl9 鉴定为通过脯氨酰羟化调节 HIF 的双加氧酶。在哺乳动物细胞中，他们发现 HIF-脯氨酰羟化酶由 3 种蛋白质代表，在催化位点具有保守的 2-组氨酸-1-羧酸铁配位基序。作者克隆了编码这些蛋白质的基因，并将其命名为 PHD1（606424）、PHD2（606425）和 PHD3。通过分级缺氧直接调节重组酶活性，

Bruick 和 McKnight（2001）孤立鉴定了 HIF 脯氨酰羟化酶的保守家族，他们分别将其称为 HPH1、2 和 3，这些酶似乎负责 HIF 的翻译后修饰，使其泛素化。

Taylor（2001）报道小鼠和人类 EGLN3 具有 97% 的氨基酸同一性。

Oehme 等人通过对 17 种人体组织进行定量 RT-PCR（2002）发现EGLN3在心脏中表达最高，在胎盘中表达中等，在脑、骨骼肌、脂肪组织、小肠和肾脏中表达较低。在检查的其他组织中几乎没有检测到表达。

Hirsila 等人孤立地（2003）通过人结肠、主动脉和肺 cDNA 的 PCR 克隆了 HIFP4H1、HIFP4H2 和 HIFP4H3。推导的全长 239 个氨基酸的 HIFP4H3 蛋白包含一个 C 端催化结构域，其中包含用于结合铁的基序和 2-酮戊二酸的 C5 羧基。希尔西拉等人（2003）还鉴定了一种 HIFP4H3 剪接变体，编码缺乏氨基酸 26 至 119 的蛋白质。PCR 分析显示，2 个 HIFP4H3 变体在所有检查的组织中的表达几乎相当，其中在成人心脏、大脑、胎盘、肺和骨骼肌以及胎儿心脏、脾脏和骨骼肌中表达最高。

▼ 基因结构

Taylor（2001）指出EGLN3基因包含5个外显子。

希尔西拉等人（2003）确定EGLN3基因包含4个编码外显子。

▼ 测绘

Hartz（2012）根据 EGLN3 序列（GenBank AJ310545）与基因组序列（GRCh37）的比对，将 EGLN3 基因对应到染色体 14q13.1。

▼ 基因功能

在培养的哺乳动物细胞中，Bruick 和 McKnight（2001）发现，在常氧条件下强制表达 HIF1-α 亚基引起的 HIF 不适当积累可通过 HPH 的共表达而减弱。在常氧条件下，通过 RNA 干扰抑制培养的果蝇细胞中的 HPH 导致缺氧诱导基因 LDH（参见 150000）的表达升高。Bruick 和 McKnight（2001）得出结论，HPH 是细胞感知氧气途径的重要组成部分。

Hirsila 等人使用昆虫细胞中表达的重组蛋白（2003）发现HIFP4H1、HIFP4H2和HIFP4H3在体外表现出与HIF1-α的C端脯氨酰羟基化位点相对应的19个残基肽的2-酮戊二酸依赖性羟基化。所有 3 种酶均表现出针对 HIF1-α 中 N 端推定脯氨酰羟基化位点对应肽的较低活性或无活性。所有 3 种酶羟基化肽均根据人 HIF2-α（EPAS1; 603349）、HIF3-α（HIF3A; 609976）和秀丽隐杆线虫 HIF-α 的推定脯氨酰羟基化位点设计。由短 HIFP4H3 剪接变体编码的亚型是无活性的。

中山等人（2004）证明，在缺氧条件下，PHD1 和 PHD3 丰度是通过 E3 泛素连接酶 SIAH1（602212）和 SIAH2（602213）靶向蛋白酶体依赖性降解来调节的。Siah2缺失的小鼠成纤维细胞表现出延长的Phd3半衰期，导致缺氧期间Hif1a表达水平较低。Siah1a/Siah2 缺失细胞中缺氧诱导的 Hif1a 表达被完全抑制，但通过 RNA 干扰抑制 Phd3 后可以得到恢复。在 293T 细胞中，即使暴露在轻度缺氧条件下，SIAH2 靶向 PHD3 的降解也会增加，这与 SIAH2 转录的增加相一致。缺氧的 Siah2 小鼠表现出呼吸过度反应受损和血红蛋白水平降低。中山等人。

施利西奥等人（2008）发现培养的神经元细胞中 NGF（参见 NGFB；162030）退出引起的细胞凋亡是由 EGLN3 及其下游效应子 KIF1B-β 介导的（605995）。

Minamishima 和 Kaelin（2010）表明，肝脏中所有 3 个 PHD（PHD1，606424；PHD2，606425；和 PHD3）的丢失会显着增加 EPO（133170）和血细胞比容值，其浓度大大超过肾脏 PHD2 失活后所达到的浓度。Minamishima 和 Kaelin（2010）发现 PHD2 失活足以诱导接近最大肾脏 EPO 产生，而所有 3 个 PHD 失活则需要重新激活肝脏 EPO 产生。

肌肉丙酮酸激酶亚型 PKM1 和 PKM2 均由 PKM2 基因（179050）编码。Luo 等人利用几种人类细胞系的敲低和过度表达研究（2011）表明，在缺氧条件下，PKM2（而非 PKM1）与 HIF1A 相互作用并刺激 HIF1A 反式激活活性。突变分析表明 PKM2 在多个位点与 HIF1A 相互作用。PKM2（而非 PKM1）含有脯氨酰羟基化基序 LxxLAP，该基序被 PHD3 羟基化，并且这种羟基化是 PKM2 介导的 HIF1A 激活所必需的。染色质免疫沉淀分析表明，在缺氧条件下，PKM2、PHD3 和 HIF1A 与 p300（EP300；602700）在缺氧反应元件处共定位。PKM2、PHD3 和 HIF1A 都是诱导糖酵解基因和葡萄糖转运蛋白 1 基因（GLUT1、或SLC2A1；138140）。在氧化代谢向糖酵解代谢转变期间，HIF1A 还在正反馈环路中诱导 PKM2 表达。

PHD 酶（例如 PHD3）通过羟基化 HIF1A 中的脯氨酸来终止缺氧诱导的信号，从而发出泛素依赖性 HIF1A 降解的信号。通过酵母 2-杂交和免疫共沉淀分析，Hopfer 等人（2006）发现大鼠 WD40 蛋白 Morg1（WDR83; 616850）与 Phd3 相互作用。删除和结构分析表明，Morg1 中特定 WD40 螺旋桨叶片的顶面与 Phd3 的 N 端尾部相互作用。HEK293 细胞的报告基因检测表明，Morg1 与 Phd3 的共表达促进了内源性 HIF 活性的 Phd3 依赖性抑制。相反，敲除大鼠 PC12 细胞中的内源性 Morg1 会升高 HIF 活性。霍普弗等人（2006）得出结论，MORG1 充当 PHD 酶的支架。