Septin4是一种属于Septin蛋白家族的GTP结合蛋白,Septin蛋白家族是一类重要的细胞骨架蛋白,参与多种细胞功能,如细胞膜分隔、囊泡运输、有丝分裂和细胞骨架重塑等。Septin4在多种生物学过程中发挥重要作用,包括细胞凋亡、肿瘤发生和心血管疾病等。
在男性不育方面,Septin4的表达与精子质量、DNA损伤和氧化应激水平相关。研究表明,Septin4基因表达与精子活力、正常形态、存活率、功能和精子线粒体膜电位呈显著正相关,而与精子DNA片段化呈显著负相关。这表明Septin4基因表达可以作为诊断男性不育的指标,有助于区分生育能力和不育患者[1]。
Septin4蛋白的另一个重要功能是参与细胞凋亡。Septin4蛋白存在多种剪接变体,其中一种变体称为Apoptosis-related protein in TGF-β signaling pathway (ARTS),定位于线粒体并促进细胞凋亡。ARTS可以通过促进BCL-2和XIAP的蛋白酶体降解来触发细胞凋亡。p53是一种重要的肿瘤抑制因子,可以通过转录依赖和非转录依赖机制诱导细胞凋亡。研究表明,ARTS是p53的一个新靶基因,在基因毒性应激下,ARTS可以与p53结合,促进线粒体凋亡[2]。
此外,Septin4蛋白还参与心血管疾病的发病机制。NEDD4家族是一类E3泛素连接酶,可以识别不同的底物蛋白,包括PTEN、ENaC、Nav1.5、SMAD2、PARP1、Septin4等,通过泛素化作用参与多种心血管疾病的发生,如高血压、心律失常、心肌梗死、心力衰竭、心肌毒性、心脏肥大、心肌纤维化、心脏重塑、动脉粥样硬化、肺动脉高压和心脏瓣膜疾病等[3]。WWP2是HECT型E3泛素连接酶家族成员之一,研究发现,WWP2可以与Septin4的GTP酶结构域结合,通过泛素-蛋白酶体系统降解Septin4,抑制Septin4-PARP1内皮损伤复合物,从而在氧化应激内皮损伤中发挥重要作用[5]。
Septin4蛋白还与某些疾病的发生和发展相关。例如,在结直肠癌中,Septin4表达降低与不良预后相关。研究发现,Septin4可以与BAX结合,促进细胞凋亡和ROS产生,从而抑制结直肠癌的发生和发展[4]。此外,Septin4还与血吸虫病相关。研究发现,在血吸虫感染的小鼠肝脏中,Septin4表达升高,而经过抗血吸虫药物治疗后,Septin4表达降低,这表明Septin4可能与血吸虫病的炎症反应和纤维化发生相关[6]。
综上所述,Septin4是一种重要的细胞骨架蛋白,参与多种生物学过程,包括细胞凋亡、肿瘤发生和心血管疾病等。Septin4基因表达与男性不育相关,可以作为诊断男性不育的指标。此外,Septin4蛋白还可以与其他蛋白相互作用,如BAX和WWP2,影响细胞凋亡和心血管疾病的发病机制。Septin4的研究有助于深入理解其在细胞生物学和疾病发生中的作用,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略[1-10]。
参考文献:
1. Jannatifar, Rahil, Piroozmanesh, Hamid, Jalalabadi, Fahimeh Naghi, Momeni, Hamid Reza. 2023. The correlation of Septin4 gene expression with sperm quality, DNA damage, and oxidative stress level in infertile patients. In Anatomy & cell biology, 56, 518-525. doi:10.5115/acb.22.222. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37907380/
2. Hao, Qian, Chen, Jiaxiang, Lu, Hua, Zhou, Xiang. . The ARTS of p53-dependent mitochondrial apoptosis. In Journal of molecular cell biology, 14, . doi:10.1093/jmcb/mjac074. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36565718/
3. Zhang, Ying, Qian, Hao, Wu, Boquan, Zhang, Naijin, Sun, Yingxian. 2020. E3 Ubiquitin ligase NEDD4 family‑regulatory network in cardiovascular disease. In International journal of biological sciences, 16, 2727-2740. doi:10.7150/ijbs.48437. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33110392/
4. Zhao, Xin, Feng, Hao, Wang, Yang, Han, Shuai, Cao, Liu. 2020. Septin4 promotes cell death in human colon cancer cells by interacting with BAX. In International journal of biological sciences, 16, 1917-1928. doi:10.7150/ijbs.44429. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32398959/
5. Zhang, Naijin, Zhang, Ying, Wu, Boquan, You, Shilong, Sun, Yingxian. 2020. Role of WW domain E3 ubiquitin protein ligase 2 in modulating ubiquitination and Degradation of Septin4 in oxidative stress endothelial injury. In Redox biology, 30, 101419. doi:10.1016/j.redox.2019.101419. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31924572/
6. Zhu, Dandan, Song, Ke, Chen, Jinling, Qin, Yongwei, Duan, Yinong. 2015. Expression of Septin4 in Schistosoma japonicum-infected mouse livers after praziquantel treatment. In Parasites & vectors, 8, 19. doi:10.1186/s13071-015-0640-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25582427/