激活 T 细胞的核因子，细胞质，钙调磷酸酶依赖性 1； NFATC1

NFAT 转录复合物，胞质成分； NFATC
NFAT2

HGNC 批准的基因符号：NFATC1

细胞遗传学位置：18q23 基因组坐标（GRCh38）：18:79,395,930-79,529,323（来自 NCBI）

▼ 说明

抗原特异性免疫反应是由 T 细胞抗原受体（TCR） 与抗原肽相互作用引发的，抗原肽与抗原呈递细胞表面的主要组织相容性复合体蛋白结合。李等人（1995） 指出，TCR 参与后发生的细胞内事件导致参与 T 淋巴细胞功能的基因转录激活。对 TCR 刺激后迅速激活的白细胞介素 2（IL2; 147680） 启动子的分析表明，有 2 个同源区域结合 TCR 刺激诱导的复合物，并且其诱导被免疫抑制剂环孢菌素 A 和 FK506 抑制。这种 DNA 结合复合物被命名为活化 T 细胞核因子（NFAT）。随后的研究表明，NFAT 复合物至少由 2 个成分组成：在 TCR 刺激下易位到细胞核的预先存在的胞质成分（NFATP、NFAT1 或 NFATC2；600490）和可诱导的核成分。 FOS（164810） 和 JUN（165160） 家族蛋白的同二聚体或异二聚体也结合形成 NFAT。参与 IL2 基因表达的常见转录因子包括 OCT1（164175）、AP1（165160） 和 NFKB（164011）。有关评论，请参见 Horsley 和 Pavlath（2002）。

▼ 克隆与表达

诺斯罗普等人（1994） 从牛胸腺中纯化了 NFATC，并使用确定的该蛋白质序列来分离人类 cDNA 克隆。 NFATC cDNA 编码 716 个氨基酸的蛋白质，预测质量为 77,870 Da。全长 cDNA 的表达会激活非 T 淋巴细胞中的 IL2 启动子。他们使用瞬时转染试验表明，仅编码氨基酸 1 至 418 的截短 NFATC cDNA 充当显性失活，特异性阻断 T 淋巴细胞中 IL2 启动子的激活。这向他们表明 NFATC 是 IL2 基因表达所必需的。

NFAT 的胞质成分由 Li 等人进行生化纯化（1995）。作者报道了 NFAT 转录复合物胞质成分的小鼠同源物（作者称为 NFATC）和小鼠预先存在形式的人类同源物（NFATP）的部分 cDNA 克隆。

帕克等人（1996） 从 Raji B 细胞系中分离并表征了另一种人类亚型，他们将其称为 NFATC-β（他们将 Northrop 等人（1994） 克隆的异构体称为 NFATC-α。）NFATC-β 的预测 827 个氨基酸序列与 NFATC-α 的前 N ​​端 29 个残基不同，并且包含C 末端有 142 个残基的附加区域。使用包含两种亚型共同区域的探针进行的 Northern 印迹分析显示，有 2.7 和 4.5 kb 的 2 个 mRNA 种类，而 NFATC-β 特异性探针仅检测到较大的 mRNA，该 mRNA 优先在脾脏中表达。

通过 Northern blot 分析，Masuda 等人（1995） 在几乎所有检查的组织中检测到 NFATC1 转录物在约 5.2 和 2.9 kb 处的可变表达。肌肉、胸腺和白细胞中表达最高，脾脏、前列腺、睾丸、卵巢、小肠、结肠、心脏、胎盘、肺和胰腺中表达中等。在大脑、肝脏或肾脏中未检测到 NFATC1。

▼ 基因功能

帕克等人（1996） 发现 NFATC-β 的瞬时表达激活了 IL2 NFAT 驱动的报告基因，但不与肿瘤坏死因子（TNF）-α 中的 kappa-3 元件（NFAT 结合位点）结合（191160）启动子，并且不激活 TNF-α 启动子的转录。帕克等人（1996）提出NFAT基因家族的不同成员或亚型可能调节不同细胞因子基因的诱导表达。

NFAT 转录因子家族通过与抗原反应基因的启动子/增强子区域结合来调节细胞因子基因表达，通常与异源 DNA 结合伴侣配合。通过核磁共振波谱，周等人（1998） 确定了人 NFATC1 的核心 DNA 结合结构域和包含来自 IL2 启动子的 ARRE2 DNA 位点的 12 bp 寡核苷酸双链体之间形成的二元复合物的溶液结构。该结构表明，DNA 结合会诱导关键结构元件的折叠，这些元件是序列特异性识别和建立协同蛋白质-蛋白质接触所必需的。

NFAT 蛋白的激活由钙调神经磷酸酶（参见 114105）（钙调蛋白依赖性磷酸酶）控制。阿兰布鲁等人（1998） 在 NFATC1 蛋白中发现了一个短的保守序列（残基 114-126），该序列将钙调神经磷酸酶靶向 NFAT。该序列中单个残基的突变会损害钙调神经磷酸酶介导的 NFATC2 去磷酸化和核转位。跨越该区域的肽抑制钙调磷酸酶结合 NFAT 蛋白并使其去磷酸化的能力，而不影响钙调磷酸酶针对其他底物的磷酸酶活性。当在细胞内表达时，相应的肽会抑制 NFAT 去磷酸化、核转位和 NFAT 介导的刺激反应表达。因此，破坏将钙调神经磷酸酶引导至 NFAT 的酶-底物对接相互作用可以有效地阻断 NFAT 依赖性功能。

塞姆萨里安等人（1999） 和穆萨罗等人（1999） 孤立表明 IGF1（147440） 通过激活钙调神经磷酸酶和诱导转录因子 NFATC1 的核转位来刺激骨骼肌肥大和糖酵解代谢的转变。穆萨罗等人（1999） 证明 IGF1 或激活的钙调神经磷酸酶可诱导转录因子 GATA2（137295） 的表达，该转录因子在肌细胞核的子集中积累，并与钙调神经磷酸酶和 NFATC1 的特定去磷酸化亚型结合。

帕瓦等人（1989） 描述了一名患有严重联合免疫缺陷的儿童，其循环 T 细胞数量正常，T 淋巴细胞对有丝分裂原的增殖能力较差，通过重组 IL2 在体外和体内进行了纠正。进一步的研究表明，患者的T淋巴细胞IL2、IL3、IL4和IL5 mRNA的表达存在缺陷，表明相应基因的转录减少。 T 淋巴细胞表达的其他细胞因子，如粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子（CSF2; 138960） 和白细胞介素 6（IL6; 147620）（这两种细胞因子均不受 T 淋巴细胞限制）不受影响（Chatila 等） .，1990）。卡斯蒂格利等人（1993） 证明患者的 T 淋巴细胞 NFAT 结合活性异常，表明该复合物的主要缺陷可能是该患者多种淋巴因子缺乏的基础。

幽门螺杆菌空泡细胞毒素 VacA 诱导上皮细胞中的细胞空泡形成。格伯特等人（2003） 发现 VacA 可以通过诱导 G1/S 细胞周期停滞来有效阻止 T 细胞增殖。 VacA 在钙钙调蛋白依赖性磷酸酶钙调磷酸酶水平上干扰 T 细胞受体/IL2 信号通路。 NFAT 的核转位被废除，导致 IL2 转录下调。 VacA 部分模仿了免疫抑制药物 FK506 的活性，可能会诱导局部免疫抑制，这解释了幽门螺杆菌感染的非凡慢性性。

Neal 和 Clipstone（2003） 发现，组成型活性 Nfatc1 突变体（caNfatc1） 的表达通过阻止关键的促脂肪生成转录因子 Ppar-γ（PPARG; 601487） 和 Cebpa（116897） 的表达，抑制小鼠 3T3-L1 细胞分化为成熟脂肪细胞。 ）。表达 caNfatc1 的 3T3-L1 细胞发生形态学变化和转化的细胞表型，包括接触依赖性生长的丧失、血清生长需求的减少以及免受生长因子撤除诱导的细胞凋亡的影响。作者发现 caNfatc1 诱导产生一种或多种不耐热因子，这些因子以自分泌方式发挥作用，促进细胞存活和增殖，并抑制最终分化为成熟脂肪细胞的能力。此外，caNfatc1在3T3-L1细胞中的表达促进了无胸腺裸鼠中贴壁孤立的细胞生长和肿瘤的形成。

池田等人（2004） 培育了在破骨细胞谱系中特异性表达显性失活 c-Jun 的转基因小鼠，发现它们由于破骨细胞生成受损而出现严重的骨硬化症。阻断 c-Jun 信号传导还可显着抑制可溶性 RANKL（602642） 诱导的体外破骨细胞分化。即使在缺乏 RANKL 的情况下，NFATC2 或 NFATC1 的过表达也能促进破骨细胞前体细胞分化为抗酒石酸酸性磷酸酶阳性（TRAP 阳性）多核破骨细胞样细胞。 NFAT 的这些破骨细胞活性被显性失活 c-Jun 的过度表达所消除。池田等人（2004） 得出结论，c-Jun 信号传导与 NFAT 的配合对于 RANKL 调节的破骨细胞分化至关重要。

科加等人（2005） 发现 Nfatc1 的过度表达会刺激小鼠中 osterix（OSX 或 SP7；606633）依赖性的 Col1a1（120150）启动子激活。电泳迁移率变动测定检测到 Nfat 和 Osx 之间的复合物，该复合物与含有 SP1（189906） 结合位点的 DNA 结合。科加等人（2005） 得出结论，NFAT 和 OSX 协同控制成骨细胞骨形成。

金等人（2005） 发现 Nfatc1 在小鼠破骨细胞分化过程中通过直接结合到其启动子区域的特定位点来诱导 Oscar（606862） 的表达。 Nfatc1、Mitf（156845） 和 Pu.1（SPI1; 165170） 在 Mkk6（MAP2K6; 601254）/p38（MAPK14; 600289） 信号通路的参与下协同刺激 Oscar 启动子活性。

阿伦等人（2006） 报道，位于人类 21 号染色体唐氏综合症（190685） 关键区域内的 2 个基因 DSCR1（RCAN1; 602917） 和 DYRK1A（600855） 协同作用，防止 NFATc 转录因子占据核，而 NFATc 转录因子是脊椎动物的发育。阿伦等人（2006） 使用数学模型预测通路内的自动调节会加剧 DSCR1 和 DYRK1A 三体性的影响，导致在特定条件下无法激活 NFATc 靶基因。作者的对钙调磷酸酶和 Nfatc 缺陷小鼠、Dscr1 和 Dyrk1a 过表达小鼠、唐氏综合症小鼠模型和人类 21 三体性小鼠模型的观察结果与这些预测一致。阿伦等人（2006） 表明，DSCR1 和 DYRK1A 剂量增加 1.5 倍会协同破坏调节回路的稳定性，导致 NFATc 活性降低和唐氏综合症的许多特征。阿伦等人（2006）得出的结论是，更一般地说，他们的观察表明调节回路的不稳定可能是人类疾病的根源。

黄等人（2008） 发现 Homer2（604799） 和 Homer3（604800） 是细胞质支架蛋白 Homer 家族的成员，是 T 细胞活化的负调节因子。这是通过结合 NFAT 并与钙调神经磷酸酶竞争来实现的（参见 114105）。 Homer-NFAT 结合也被活性丝氨酸-苏氨酸激酶 AKT（AKT1; 164730） 拮抗，从而通过 NFAT 的钙调磷酸酶依赖性去磷酸化增强 TCR 信号传导。这与 Homer 缺陷小鼠中细胞因子表达的变化和效应记忆 T 细胞群的增加相对应，这些小鼠也出现了类似自身免疫的病理学。黄等人（2008） 得出的结论是，他们的结果证明了通过调节共刺激信号来控制自身反应性的进一步方法。

霍斯利等人（2008） 表明 Nfatc1 仅在小鼠毛囊干细胞中表达，并使用功能获得和丧失的方法，他们表明 Nfatc1 抑制干细胞活化。 Nfatc1 介导的静止涉及 Cdk4（123829） 的转录抑制，Cdk4 是细胞周期进入 G1/S 期所需的基因。 Nfatc1 表达由 BMP 信号传导激活（参见 BMP1；112264）。

卡拉布里亚等人（2009） 表明，所有 4 个 NFAT 家族成员，包括 Nfatc1，都在大鼠骨骼肌中表达。 NFAT 蛋白响应质膜电活动在细胞核和细胞质之间穿梭，NFAT 蛋白的不同组合控制慢肌纤维或快肌纤维的特定转录。

吴等人（2010） 报道，钙调神经磷酸酶（601302）/NFAT 功能的遗传和药理学抑制促进了小鼠皮肤和免疫受损小鼠的异种移植物中表达 H-ras（V12）（190020.0001） 的原代人角质形成细胞的肿瘤形成，或角质细胞衍生的鳞状细胞癌细胞。钙调神经磷酸酶/NFAT 抑制可抵消 p53（191170） 依赖性癌细胞衰老，从而增加致瘤潜力。 ATF3（603148），“扩大”成员无论是在实验条件下还是在临床发生的肿瘤中，AP1 家族均由钙调神经磷酸酶/NFAT 抑制选择性诱导，ATF3 表达增加可抑制 p53 依赖性衰老并增强致瘤潜力。因此，吴等人（2010） 得出的结论是，完整的钙调神经磷酸酶/NFAT 信号传导对于 p53 和防止皮肤鳞状癌发展的衰老相关机制至关重要。

Lee 等人使用综合基因组学方法（2010） 将 DSCR1（RCAN1） 鉴定为小鼠平滑肌细胞（SMC） 中的 NFAT 依赖性损伤反应基因。 DSCR1 的诱导通过负反馈机制抑制钙调神经磷酸酶/NFAT 信号传导。 DSCR1 过表达减弱了 NFAT 转录活性和 COX2（PTGS2; 600262） 蛋白表达，而内源性 DSCR1 的敲低则增强了 NFAT 转录活性。李等人（2010） 得出结论，DSCR1 是一种新型 NFAT 依赖性、损伤诱导型早期基因，可能有助于负向调节 SMC 表型转换。

Youn 等人使用实时 RT-PCR（2012） 发现 Jmjd5（611917） 表达在小鼠 RAW264 细胞的破骨细胞分化过程中降低。 Jmjd5 的敲低加速了破骨细胞的成熟。 Jmjd5 直接与破骨细胞转录因子 Nfatc1 相互作用并下调其转录活性。体外测定表明，Jmjd5 通过诱导 Nfatc1 C 末端结构域的羟基化、靶向 Nfatc1 与 E3 泛素连接酶 Vhl（608537） 相互作用以及蛋白酶体介导的降解来下调 Nfatc1。

▼ 测绘

通过使用人类/中国仓鼠和小鼠/啮齿动物细胞杂交的绘图面板，Li 等人（1995） 将人类和小鼠 NFATC1 基因对应到各自的 18 号染色体上。通过对 18 号染色体辐射杂交组的分析，人类 NFATC1 基因定位于 18q 末端，与 STS 标记 D18S497 紧密连锁。通过荧光原位杂交将小鼠 Nfatc 基因亚定位于染色体带 18E4。

▼ 动物模型

Nfatc1 缺陷小鼠的增殖和 Th2 样反应受损，而 Nfatc2 缺陷小鼠的 Th2 样特征反应略有增强。通过在 Rag2（179616） 缺陷宿主中进行胎儿肝脏嵌合，Peng 等人（2001） 培育出淋巴细胞缺乏两种转录因子的小鼠。功能分析表明，双敲除（DKO） 小鼠具有合理的增殖反应和激活标记的表达，但无法产生多种细胞因子，除了 IL5（147850） 的产生较弱和表达 CD40 配体（CD40LG） ; 300386） 和 CD95 配体（CD95L; 134638） 或同种异体细胞毒性。血清免疫球蛋白分析显示，DKO 小鼠中 IgG1 和 IgE 的含量显着升高，这两种同种型通常与 Th2 样免疫反应相关。结果表明，NFATC1 和 NFATC2 对于 B 细胞稳态和分化的维持至关重要，但对于 T 细胞炎症活动（通过淋巴增殖和激活标记物表达来测量）而言是可有可无的。

张等人（2004） 表明，小鼠心脏瓣膜形态发生的启动需要 Cnb1（601302）、Nfatc2、Nfatc3（602698） 和 Nfatc4（602699） 来抑制预期瓣膜形成部位下方心肌中的 Vegf（192240） 表达。在小鼠胚胎第 9 天（E9） 抑制 Vegf 对于心内膜细胞转化为间充质细胞至关重要。后来，在 E11，心内膜需要 Cnb1/Nfatc1 信号传导，邻近 NFAT 作用的早期心肌部位，以指导瓣膜伸长和细化。张等人（2004） 得出结论，NFAT 信号在瓣膜形态发生场内从心肌到心内膜依次发挥作用，启动并维持胚胎瓣膜形成。他们发现这种机制也在斑马鱼中发挥作用，表明钙调神经磷酸酶/NFAT 信号在脊椎动物心脏瓣膜形态发生中发挥保守作用。

温斯洛等人（2006） 发现表达组成性核 Nfatc1 变体（Nfatc1-nuc） 的小鼠出现异常高的骨量。 Nfatc1-nuc 小鼠具有大量成骨细胞过度生长、成骨细胞增殖增强以及 Wnt 信号成分表达的协调变化。相比之下，存活的 Nfatc1 缺陷小鼠表现出颅骨形成缺陷和破骨细胞发育受损。尽管 Rankl 和 Opg 水平正常，但 Nfatc1-nuc 小鼠的破骨细胞生成增加（TNFRSF11B；602643），表明额外的 NFAT 调节机制影响体内破骨细胞生成。温斯洛等人（2006）发现成骨细胞中的钙调神经磷酸酶/Nfatc信号控制化学引诱剂的表达并吸引单核细胞破骨细胞前体，从而耦合骨形成和骨吸收。

海特等人（2006） 表明，β 细胞特异性缺失钙调神经磷酸酶调节亚基 Cnb1 的小鼠会患上年龄依赖性糖尿病，其特征是 β 细胞增殖和质量减少、胰腺胰岛素含量减少和低胰岛素血症。此外，缺乏 Cnb1 的 β 细胞中已建立的 β 细胞增殖调节因子的表达降低。在 Cnb1 缺陷的 β 细胞中条件性表达活性 Nfatc1 可以挽救这些缺陷并预防糖尿病。

Hsiao 等人通过生成 Dtx1 -/- 小鼠（2009） 确定 Dtx1 在 T 细胞无反应性中很重要，并且它是 Nfat 的靶标。免疫印迹分析显示无能 T 细胞中 Dtx1 上调。 Dtx1 N 端或 C 端部分缺失的突变分析表明，Dtx1 在 E3 依赖性和 E3 孤立机制中均抑制 T 细胞活化。缺乏 Dtx1 的小鼠 T 细胞活化和系统性自身免疫性疾病增加。萧等人（2009） 得出结论，DTX1 有助于 T 细胞耐受。