ALDH1L1(醛脱氢酶1家族成员L1),也称为10-甲酰四氢叶酸脱氢酶,是一种重要的叶酸代谢调节酶。叶酸代谢在细胞中扮演着关键的角色,包括核苷酸生物合成、DNA修复、甲基化过程、氨基酸生物合成和能量平衡。ALDH1L1通过催化NADP+依赖性10-甲酰四氢叶酸向四氢叶酸和二氧化碳的转换,控制着叶酸代谢途径中一碳单位的整体流量。由于其在叶酸代谢中的关键作用,ALDH1L1在多种生物学过程中发挥着重要作用,包括细胞增殖、分化和肿瘤发生。
研究表明,ALDH1L1在多种肿瘤中下调或沉默,这与其作为潜在的肿瘤抑制因子和侵袭性癌症的生物标志物的作用相一致。例如,研究发现ALDH1L1在人类癌症中普遍下调,其中一种机制是ALDH1L1基因启动子的甲基化。此外,ALDH1L1的重新表达可以抑制癌细胞的增殖和迁移,并促进凋亡,表明其在肿瘤抑制中的作用。在癌症中,ALDH1L1的下调为肿瘤的进展提供了代谢优势,尤其是在肿瘤无限增殖和增强运动性成为肿瘤扩张的关键过程时[1,2,6]。
除了其在肿瘤中的作用,ALDH1L1还与神经管缺陷(NTDs)的发生有关。研究发现,ALDH1L1基因的SNPs与NTDs的易感性增加相关。具体来说,rs4646733、rs2305225和rs2276731位点的SNPs与NTDs的发生率显著相关,表明ALDH1L1在神经管发育中的重要作用[3]。
此外,ALDH1L1在神经系统中也发挥着重要作用。研究发现,ALDH1L1可以作为星形胶质细胞特异性标记物,用于研究星形胶质细胞在神经疾病中的作用。通过利用AAV病毒介导的基因传递技术,研究人员开发了ALDH1L1启动子驱动的Cre重组酶表达系统,用于选择性地在星形胶质细胞中表达基因。例如,AAV-hALDH1L1-Cre在注射到小鼠丘脑中后,可以特异性地在星形胶质细胞中表达Cre重组酶,而在杏仁核和海马体中则主要在神经元中表达,这表明ALDH1L1启动子在不同脑区具有不同的细胞类型特异性[4,5]。
综上所述,ALDH1L1是一种重要的叶酸代谢调节酶,在多种生物学过程中发挥着重要作用,包括细胞增殖、分化和肿瘤发生。研究表明,ALDH1L1在多种肿瘤中下调或沉默,这与其作为潜在的肿瘤抑制因子和侵袭性癌症的生物标志物的作用相一致。此外,ALDH1L1还与神经管缺陷的发生有关,并且可以作为星形胶质细胞特异性标记物,用于研究星形胶质细胞在神经疾病中的作用。对ALDH1L1的进一步研究有助于深入理解其在叶酸代谢、肿瘤发生和神经系统中的功能和机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Krupenko, Sergey A, Krupenko, Natalia I. 2019. Loss of ALDH1L1 folate enzyme confers a selective metabolic advantage for tumor progression. In Chemico-biological interactions, 302, 149-155. doi:10.1016/j.cbi.2019.02.013. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30794800/
2. Krupenko, Sergey A, Krupenko, Natalia I. . ALDH1L1 and ALDH1L2 Folate Regulatory Enzymes in Cancer. In Advances in experimental medicine and biology, 1032, 127-143. doi:10.1007/978-3-319-98788-0_10. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30362096/
3. Wu, Lihua, Lu, Xiaolin, Guo, Jin, Wang, Fang, Bao, Yihua. 2016. Association between ALDH1L1 gene polymorphism and neural tube defects in the Chinese Han population. In Neurological sciences : official journal of the Italian Neurological Society and of the Italian Society of Clinical Neurophysiology, 37, 1049-54. doi:10.1007/s10072-016-2527-8. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26993122/
4. Koh, Wuhyun, Park, Yongmin Mason, Lee, Seung Eun, Lee, C Justin. 2017. AAV-Mediated Astrocyte-Specific Gene Expression under Human ALDH1L1 Promoter in Mouse Thalamus. In Experimental neurobiology, 26, 350-361. doi:10.5607/en.2017.26.6.350. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29302202/
5. Mudannayake, Janitha M, Mouravlev, Alexandre, Fong, Dahna M, Young, Deborah. 2016. Transcriptional activity of novel ALDH1L1 promoters in the rat brain following AAV vector-mediated gene transfer. In Molecular therapy. Methods & clinical development, 3, 16075. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27990448/
6. Krupenko, Sergey A, Horita, David A. 2019. The Role of Single-Nucleotide Polymorphisms in the Function of Candidate Tumor Suppressor ALDH1L1. In Frontiers in genetics, 10, 1013. doi:10.3389/fgene.2019.01013. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31737034/