Igf1r,即胰岛素样生长因子1受体基因,编码了一种细胞表面受体,该受体在调节细胞生长、分化和代谢中发挥着关键作用。Igf1r与胰岛素受体同源,能够结合胰岛素样生长因子1(IGF-1)和胰岛素样生长因子2(IGF-2),并激活下游信号通路,包括PI3K/AKT和Ras/MAPK通路。Igf1r的异常表达和功能与多种疾病相关,包括癌症、生长障碍和代谢疾病。
Igf1r的表达受到复杂的转录和表观遗传调控。转录因子如BRCA1、p53、WT1和VHL等肿瘤抑制因子通过直接或间接的方式调节Igf1r的基因表达。此外,刺激性的核蛋白如Sp1、EWS-WT1、E2F1和KLF6等也参与调控Igf1r的转录。肿瘤抑制基因的功能丧失,通常由突变引起,可能导致非功能性蛋白无法控制Igf1r启动子的活性,进而影响细胞分裂、染色体的稳定性和癌症的发生率[1]。
Igf1r在肿瘤生长中起着重要作用。研究发现,Igf1r在多种人类肿瘤中高水平表达,包括乳腺癌、结肠癌和Wilms瘤等。在缺氧条件下,Igf1r可以磷酸化PYCR1蛋白,从而促进PYCR1与ELK4结合,并招募PYCR1到ELK4靶向基因的启动子上。PYCR1的ELK4结合能力和酶活性对于维持细胞生长和抑制基因转录至关重要。Igf1r对PYCR1 Tyr-135位点的磷酸化在肿瘤生长中发挥支持作用,并且PYCR1 Tyr-135位点的磷酸化水平与结直肠癌的恶性程度相关[2]。
Igf1r的异常表达也与心血管疾病相关。研究发现,Igf1r在主动脉瘤样本中激活,并且在两种小鼠模型中,通过平滑肌细胞或成纤维细胞特异性敲除Igf1r基因可以减弱主动脉瘤的形成。全身给予IGF1C,一种IGF1的肽片段,可以抑制主动脉瘤的进展。这些发现表明,通过竞争性抑制IGF1与其受体的结合,并调节下游AKT/mTOR信号通路,可以减少主动脉瘤的形成[3]。
Igf1r的突变也与生长障碍相关。研究发现,Igf1r基因突变可以导致宫内和出生后的生长迟缓、小头畸形、智力障碍和听力丧失等。这些突变可能影响IGF-IGF1R系统的多效性功能,包括生长控制、代谢稳态的维持和神经发育[4][5][6]。
Igf1r的基因多态性也与肾脏功能相关。研究发现,Igf1r基因的SNPs与肾脏功能相关,包括血尿素氮、肌酐和估算的肾小球滤过率。这些研究结果表明,Igf1r的遗传多态性可能影响肾脏功能相关的性状[7]。
Igf1r的基因敲除小鼠研究表明,Igf1r对于正常生长和发育至关重要。肝脏特异性敲除Igf1r基因会导致循环IGF-1水平显著降低,但不会影响出生后的生长和发育。这表明,局部组织IGF-1的产生可以补偿肝脏IGF-1的缺乏[8]。
综上所述,Igf1r是一个重要的基因,参与调节细胞生长、分化和代谢。Igf1r的异常表达和功能与多种疾病相关,包括癌症、生长障碍和代谢疾病。Igf1r的研究对于深入理解生长和发育的调控机制,以及疾病的发生和发展具有重要意义。
参考文献:
1. Werner, Haim, Sarfstein, Rive. 2014. Transcriptional and epigenetic control of IGF1R gene expression: implications in metabolism and cancer. In Growth hormone & IGF research : official journal of the Growth Hormone Research Society and the International IGF Research Society, 24, 112-8. doi:10.1016/j.ghir.2014.03.006. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24863809/
2. Zheng, Ke, Sha, Nannan, Hou, Guofang, Jiang, Yuhui, Chen, Tao. 2023. IGF1R-phosphorylated PYCR1 facilitates ELK4 transcriptional activity and sustains tumor growth under hypoxia. In Nature communications, 14, 6117. doi:10.1038/s41467-023-41658-z. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37777542/
3. Wei, Yongzhen, Jiang, Huan, Li, Fengjuan, Wang, Yuan, Zhao, Qiang. 2024. Extravascular administration of IGF1R antagonists protects against aortic aneurysm in rodent and porcine models. In Science translational medicine, 16, eadh1763. doi:10.1126/scitranslmed.adh1763. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38691618/
4. Forbes, Briony E, Blyth, Andrew J, Wit, Jan M. 2020. Disorders of IGFs and IGF-1R signaling pathways. In Molecular and cellular endocrinology, 518, 111035. doi:10.1016/j.mce.2020.111035. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32941924/
5. Klammt, J, Kiess, W, Pfäffle, R. . IGF1R mutations as cause of SGA. In Best practice & research. Clinical endocrinology & metabolism, 25, 191-206. doi:10.1016/j.beem.2010.09.012. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21396585/
6. Leal, Andréa de Castro, Canton, Ana Pinheiro Machado, Montenegro, Luciana Ribeiro, Arnhold, Ivo Jorge Prado, Jorge, Alexander Augusto de Lima. . [Mutations in insulin-like growth factor receptor 1 gene (IGF1R) resulting in intrauterine and postnatal growth retardation]. In Arquivos brasileiros de endocrinologia e metabologia, 55, 541-9. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22218435/
7. Park, Sangjung, Jin, Hyun-Seok. 2023. Association of IGF1R polymorphisms with kidney function-related traits. In Genes & genomics, 45, 1509-1515. doi:10.1007/s13258-023-01430-5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37477779/
8. Butler, A A, LeRoith, D. . Minireview: tissue-specific versus generalized gene targeting of the igf1 and igf1r genes and their roles in insulin-like growth factor physiology. In Endocrinology, 142, 1685-8. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11316729/