DNA 结合抑制剂 1; ID1

• 分化抑制剂 1

HGNC 批准的基因符号：ID1

细胞遗传学位置：20q11.21 基因组坐标（GRCh38）：20:31,605,288-31,606,509（来自 NCBI）

▼ 说明

ID 蛋白含有螺旋-环-螺旋（HLH） 基序，可调节多个细胞谱系内的组织特异性转录。它们不直接结合 DNA，而是通过其 HLH 基序结合碱性螺旋-环-螺旋（bHLH） 转录因子，从而抑制谱系定型。ID 蛋白有助于细胞生长、衰老、分化和血管生成。

▼ 克隆与表达

原等人（1994） 鉴定了 2 个人类 Id 相关基因，ID1 和 ID2。内林等人（1997） 发现 ID1-prime 亚型是由于基因剪接其 1 个内含子失败而产生的，导致最后 13 个 C 端氨基酸被 7 个不同的氨基酸取代。ID1 5-prime 区域的 2.2-kb 序列足以指导报告基因的转录，但它没有赋予 ID1 通常看到的生长调节表达。

Singh 等人通过对小鼠组织进行 Northern 印迹分析（2001）发现Id1在心脏、肺和肾脏中高表达，而在脑和肝脏中低表达。

▼ 基因功能

在 B 细胞分化过程中，Id 抑制蛋白，特别是 ID1 和 ID2（600386），在 pro-B 细胞中高水平表达（Sun 等人，1991；Wilson 等人，1991），并在细胞分化为前 B 细胞和成熟 B 细胞时下调，大概是为了释放对分化很重要的 bHLH 蛋白（例如，E2A；147141）。Sun（1994） 假设阻止 ID 基因的下调会干扰 B 细胞的发育。为了验证这一假设，作者建立了在淋巴细胞中组成型表达小鼠 Id1 基因的转基因小鼠品系。这些小鼠的 B 细胞发育出现严重缺陷，表明 bHLH 蛋白的活性和 Id1 基因的下调对于 B 细胞分化的进行至关重要。

所有正常脊椎动物二倍体细胞的增殖能力有限，这种现象被称为复制衰老。来自胚胎组织的人二倍体成纤维细胞逐渐失去响应外部刺激启动DNA合成的能力，并在50至80次群体倍增后停止增殖。原等人（1994） 表明，Id 相关基因在 G1 早期和晚期均短暂表达，并且衰老的人二倍体成纤维细胞无法响应血清刺激表达这些 Id 相关基因。

原等人（1994） 发现在静止的早期传代成纤维细胞中几乎检测不到人类 ID1 和 ID2 mRNA；血清协调诱导两种 mRNA，在 G1 早期和晚期有 2 个表达峰。与 ID1 和 ID2 mRNA 互补的反义寡聚物可阻止早期传代成纤维细胞进入细胞周期的 S 期。在衰老细胞中，血清几乎不诱导 ID1 和 ID2 mRNA，尽管诱导的 MYC 表达水平在早期传代和衰老细胞中相似。

辛格等人（2001） 发现在小鼠乳腺发育过程中 Id1 mRNA 表达与 Znf289（606908） 平行。当乳腺上皮细胞广泛增殖时，Id1 和 Znf289 均在导管和小叶肺泡形态发生过程中表达。两者在分化的、生长停滞的泌乳上皮细胞中均被下调。

蛋白质 ID1 是 CDKN2A（600160） 的负转录调节因子，与恶性黑色素瘤的发展相关（Ohtani et al., 2001）。波尔斯基等人（2001）检查了从普通黑素细胞痣到转移性黑色素瘤的恶性进展不同阶段的 21 个黑素细胞病变的 ID1 和 CDKN2A 表达。ID1表达的上调仅限于黑色素瘤的最早阶段，这表明ID1在黑色素瘤的早期发展中很重要。

沃尔珀特等人（2002） 通过野生型和 Id1 缺失胚胎小鼠成纤维细胞表达的基因的差异展示来鉴定 Id1 靶基因。他们鉴定了几个参与不同生物学功能的基因，例如基质重塑、细胞内信号传导和血管生成。他们进一步表征了 Id1 破坏对新血管形成抑制剂血小板反应蛋白-1（THBS1; 188060） 的影响，并发现 Id1 是 Tsp1 转录的有效抑制因子。

通过体内选择、转录组分析、功能验证和临床验证，Minn 等人（2005） 鉴定了一组标记和介导乳腺癌肺部转移的基因。其中一些基因具有双重功能，在原发肿瘤和肺部微环境中提供生长优势。其他的则有助于肺部的侵袭性生长选择性。在确定的肺转移特征基因中，包括 ID1 在内的几个基因已得到功能验证。与没有肺转移特征的受试者相比，那些表达肺转移特征的受试者的无肺转移生存期显着较差，但无骨转移生存期则没有。

凯贝贝等人（2004） 描述了正常、增生和肿瘤性人类甲状腺组织中 ID1 蛋白的表达和分布。他们还评估了 ID1 基因对甲状腺癌细胞生长和甲状腺细胞分化标志物的影响。正常甲状腺组织中ID1蛋白表达水平最低。与良性和恶性甲状腺组织相比，未分化甲状腺癌的发病率最高。ID1蛋白在恶性甲状腺组织中的表达高于增生性甲状腺组织。他们发现ID1蛋白表达水平与患者年龄、性别、肿瘤-淋巴结-转移阶段、肿瘤大小、原发性肿瘤与淋巴结转移、原发性肿瘤与复发性肿瘤以及肿瘤分化程度之间没有显着关联。使用 ID1 反义寡核苷酸抑制甲状腺癌细胞系中的 ID1 mRNA 表达，会导致生长抑制并降低甲状腺球蛋白（TG; 188450） 和碘化钠同向转运蛋白（NIS; 601843） mRNA 表达。作者得出的结论是，ID1 在增生性和肿瘤性甲状腺组织中过度表达，并直接调节滤泡细胞来源的甲状腺癌细胞的生长，但不是分化型甲状腺癌侵袭性表型的标志物。

高等人使用肺转移小鼠模型（2008） 确定骨髓来源的内皮祖细胞是血管生成从微转移到大转移转变的关键调节因子。高等人（2008）表明肿瘤诱导内皮祖细胞中转录因子Id1的表达，并且转移定植后抑制Id1会阻断内皮祖细​​胞动员，导致血管生成抑制，损害肺大转移，并增加荷瘤动物的存活率。

古米雷迪等人（2009）表明转录调节因子KLF17（ZNF393; 609602）和ID2在人和小鼠乳腺肿瘤细胞系以及原发性人乳腺癌中呈反向表达，其中KLF17主要在低转移潜力的细胞和肿瘤中表达，ID2主要在高转移潜力的细胞和肿瘤中表达。电泳迁移率变动、染色质免疫沉淀和报告基因检测表明，小鼠 Klf17 直接与小鼠 Id2 基因 5 素 UTR 中 2 个 CACCC 框中的 1 个结合，并抑制其表达。通过短发夹 RNA 敲低 KLF17 会引起上皮间质转化并增加体内转移，而 KLF17 和 ID2 的双重敲低使这些效应正常化。

丁等人（2010） 证明肝窦内皮细胞（LSEC） 构成了表型和功能上定义的独特 Vegfr3（136352）+/Cd34（142230）-/Vegfr2（191306）+/VE-钙粘蛋白（601120）+/因子 VIII（300841）+/Cd45（151460）- 内皮细胞群细胞，通过释放血管分泌营养原启动并维持 70% 部分肝切除术诱导的肝再生。部分肝切除术后，残留的肝脏脉管系统保持完整，不会出现缺氧或结构损伤，这使得研究生理性肝再生成为可能。使用这个模型，Ding 等人（2010） 表明，LSEC 中 Vegfr2 的诱导性基因消融通过抑制内皮细胞特异性转录因子 Id1 的上调，损害肝细胞增殖的最初爆发（部分肝切除术后第 1-3 天）和随后的肝血管质量重建（部分肝切除术后第 4-8 天）。因此，由于 LSEC 衍生的血管分泌因子（包括肝细胞生长因子（HGF；142409）和 Wnt2（147870））表达减少，Id1 缺陷小鼠在整个肝再生过程中也表现出缺陷。值得注意的是，在体外共培养中，LSEC 中的 Vegfr2-Id1 激活刺激了肝细胞增殖。事实上，用 Wnt2 和 Hgf 转导的 Id1 野生型或 Id1 缺失 LSEC 的脾内移植在 Id1 缺失小鼠的肝窦中重建了诱导性血管生态位。启动和恢复肝血管再生。因此，丁等人（2010） 得出结论，在生理性肝再生的早期阶段，VEGFR2-ID1 通过释放血管分泌因子 WNT2 和 HGF 介导 LSEC 中的诱导性血管生成，从而引发肝增殖。随后，VEGFR2-ID1 依赖性增殖性血管生成重建肝脏质量。

丁等人（2014） 将诱导性内皮细胞特异性小鼠基因缺失策略与急性和慢性肝损伤的互补模型相结合，表明来自肝窦内皮细胞的不同血管分泌信号在立即损伤后刺激再生，并在慢性损伤后引发纤维化。血管生态位的促纤维化转变是由肝窦内皮细胞中基质衍生因子 1 受体 CXCR7（610376） 和 CXCR4（162643） 的差异表达引起的。急性损伤后，肝窦内皮细胞中的 CXCR7 上调与 CXCR4 共同作用，诱导转录因子 ID1（600349），部署促再生血管分泌因子并触发再生。成年小鼠肝脏肝窦内皮细胞中 Cxcr7 的诱导缺失会通过减少 Id1 介导的血管分泌因子的产生来损害肝脏再生。相比之下，在反复注射肝毒素（四氯化碳）和胆管结扎造成慢性损伤后，肝窦内皮细胞中的组成型 Fgfr1（136350） 信号传导平衡了 Cxcr7 依赖性再生反应并增强了 Cxcr4 表达。Cxcr4 相对于 Cxcr7 表达的优势改变了肝窦内皮细胞的血管分泌反应，刺激结蛋白（125660） 阳性肝星状细胞增殖并强化促纤维化血管生态位。小鼠体内 Fgfr1 或 Cxcr4 的内皮细胞特异性消融恢复了促再生途径，并防止了 Fgfr1 介导的血管分泌因子的适应不良颠覆。同样，肝窦内皮细胞中选择性 Cxcr7 激活消除了纤维形成。丁等人（2014） 证明，为了应对肝损伤，血管生态位中促再生 CXCR7-ID1 与促纤维化 FGFR1-CXCR4 血管分泌通路的差异募集平衡了再生和纤维化。

▼ 基因结构

内林等人（1997）发现ID1基因含有2个外显子。

▼ 测绘

通过体细胞杂交分析和荧光原位杂交，Mathew 等人（1995） 将 ID1 基因定位到染色体 20q11。

▼ 动物模型

Id 蛋白可以通过干扰转录因子的 DNA 结合来控制细胞分化。莱登等人（1999） 证明，对小鼠中的 Id1 和 Id3（600277） 进行靶向破坏会导致神经母细胞过早退出细胞周期并表达神经特异性分化标记物。莱登等人（1999） 使 Id1 +/- 和 Id3 +/- 小鼠杂交。任何组合中缺乏 1 至 3 个 Id 等位基因的后代都与野生型无法区分，但没有出生缺乏所有 4 个 Id 等位基因的动物。到胚胎第12.5天时，双敲除胚胎出现颅出血，并且没有双敲除胚胎存活到胚胎第13.5天之后。Id1-Id3双敲除小鼠表现出前脑血管畸形，神经外胚层血管缺乏分支和萌芽。由于大脑和肿瘤中的血管生成都需要内皮细胞侵入无血管组织，Lyden 等人（1999） 检查了 Id 敲除小鼠支持肿瘤异种移植物生长的能力。三种不同的肿瘤在仅携带 1 个 Id1 等位基因的小鼠中未能生长和/或转移，并且任何存在的肿瘤生长都显示出不良的血管化和广泛的坏死。因此，莱登等人（1999） 得出结论，Id 基因对于维持胚胎中神经元分化的时间和脉管系统的侵袭性是必需的。由于 Id 基因在成人中的表达水平非常低，因此它们成为抗血管生成药物设计的有吸引力的目标。莱登等人。

在发育中的心脏中，从胚胎第 10.5 天到 16.5 天，在心内膜垫间充质中检测到 Id1、Id2（600386） 和 Id3，但不存在 Id4（600581）。弗莱登莱奇等人（2004）表明Id1至Id3也在心外膜和心内膜中表达，但在心肌中不表达。当房室心内膜垫组织心肌化时，Id1 至 Id3 的表达被限制在心脏瓣膜的小叶中。出生后第 7 天，Id1 和 Id3 表达持续存在于心脏瓣膜、心内膜、内皮和心外膜中（2004） 发现双 ID 和三 ID 敲除胚胎表现出严重的心脏缺陷并在妊娠中期死亡。胚胎尺寸减小 10% 至 30%。敲除胚胎显示出与心室小梁受损和致密心肌变薄相关的心室间隔缺陷。小梁具有杂乱的心肌细胞片，周围是不连续的心内膜细胞衬里。心肌壁的细胞增殖有缺陷。弗莱登莱奇等人（2004） 表明，通过将 15 个野生型胚胎干（ES） 细胞注射到突变囊胚中，可以挽救胚胎的妊娠中期致死率。Id突变细胞中改变的心肌标记在整个嵌合心肌中恢复至正常。在受孕前向雌性小鼠腹腔注射 ES 细胞也部分挽救了未掺入 ES 细胞的心脏表型。胰岛素样生长因子-1（IGF1; 147440），一种长程分泌因子，与 Wnt5a（164975） 组合，一种局部分泌的因子，被认为可能是心脏表型完全逆转的原因。弗莱登莱奇等人（2004） 得出的结论是，ES 细胞具有通过 Id 依赖性局部和远程效应逆转哺乳动物胚胎先天性缺陷的潜力。