從分子演化及系統生物學角度探討胚胎發育時期低氧細胞訊息路徑的功能與調控機制以生物資訊與蛋白質體學研究-子計畫1---研究斑馬魚胚胎發育時期低氧誘發因子抑制因子(FIH)的下游反應蛋白質基質與HIF訊息傳遞的關連性(III)

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簡歷

基本資料

Code/計畫編號

NSC101-2627-B019-002

Translated Name/計畫中文名

從分子演化及系統生物學角度探討胚胎發育時期低氧細胞訊息路徑的功能與調控機制以生物資訊與蛋白質體學研究-子計畫1---研究斑馬魚胚胎發育時期低氧誘發因子抑制因子(FIH)的下游反應蛋白質基質與HIF訊息傳遞的關連性(III)

Project Coordinator/計畫主持人

Han-Jia Lin

Funding Organization/主管機關

National Science and Technology Council

Department/Unit

Department of Bioscience and Biotechnology

Website

https://www.grb.gov.tw/search/planDetail?id=2665278

Year

2012

Start date/計畫起

01-08-2012

Expected Completion/計畫迄

01-07-2013

Bugetid/研究經費

1500千元

ResearchField/研究領域

生物技術(理)

當動物細胞遭逢低氧的緊迫時，最典型的對應機制是啟動低氧誘發因子(hypoxia-inducible factor, HIF) 的訊息傳導途徑。HIF 的 α 次單元體在正常氧氣環境中極易被降解，但在缺氧的環境中會變得穩定，因而能激活低氧應答元件 (hypoxia response element, HRE) 調控之相關下游基因的轉錄。此一轉錄因子不只為生物體調節和適應低氧逆境所必需，也在胚胎發育的過程中扮演著重要的角色。例如小鼠一共有三種 HIF α 次單元體基因，其中 HIF1α 和 HIF2α 基因被剔除的小鼠都會在胚胎發育期間或出生後不久死亡；而HIF3α的基因剔除鼠雖然可存活但也有肺部發育不全的問題。目前已知 HIFα 的訊息調控可藉由多種轉譯後修飾 (post-translational modification, PTM) 的機轉進而對其下游基因的表現產生複雜的調節作用，例如脯胺酸氫氧? (prolyl hydroxylase, PHD) 和 FIH (factor inhibiting HIF) 這兩種酵素可以利用環境中的分子態氧來對 HIF-α 進行氫氧基化的修飾反應以達到調節 HIF活性的目的。本子計畫今年度的研究重點是希望能瞭解 HIF 轉譯後修飾機制的演化情形。我們主要使用斑馬魚為研究的模式生物，因為其演化地位屬低等脊椎動物，可承接無脊椎動物和高等脊椎動物的演化過程。此外斑馬魚在演化過程中曾發生 genome duplication，因而產生了更多天然變異的酵素可提供生物資訊和實驗的分析應用。最後，經由對 PHD 和 FIH 酵素與氧氣的親和性分析也將可協助定義水生動物對氧的需求程度。 The hypoxia-inducible factor (HIF) is a key regulator in response to the low oxygen situation in all species of animal. The α-subunit of HIF (HIFα) is the target of many effectors, which not only cause several kinds of posttranslational modification, such as hydroxylation, ubiquitination, acetylation, sumoylation, phosphorylation, and nitrosylation, but also regulate the hypoxia signaling by changing the protein stability of HIFα. HIF is a transcription factor, which is not only necessary for the organism adjusted to adapt to hypoxia, but also plays an important role in the process of embryonic development. Therefore, deletion of HIF genes in mice will cause serious defects in development. For evolution point of view, HIF could be found in all metazoa but the duplicated HIF genes are only observed in the lineage of vertebrates. Comparing with mammals, we found zebrafish contains more HIFα paralogs as well as HIFα modification enzymes, such as HIFα prolyl hydroxylases (PHDs) and the factor inhibiting HIF (FIH) isogenes. Since protein-protein interaction pairs of these natural variant proteins and the oxygen affinities of these modification enzymes will have great impacts on hypoxia signaling regulation. It would be helpful to improve our understanding in the hypoxia metabolism pathways and the hypoxia physiology in aquatic animal by characterizing the biochemical properties of these genes.

Keyword(s)

缺氧誘導因子
斑馬魚
演化
轉譯後修飾

DSpace CRIS

從分子演化及系統生物學角度探討胚胎發育時期低氧細胞訊息路徑的功能與調控機制以生物資訊與蛋白質體學研究-子計畫1---研究斑馬魚胚胎發育時期低氧誘發因子抑制因子(FIH)的下游反應蛋白質基質與HIF訊息傳遞的關連性(III)

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