REN1基因编码一种在哺乳动物中发挥关键生理作用的蛋白质——肾素。肾素是一种作为肾素-血管紧张素系统(RAS)的一部分的酶,负责将血管紧张素原转化为血管紧张素I。血管紧张素I随后被血管紧张素转换酶(ACE)转化为血管紧张素II,这是一种强大的血管收缩剂,在调节血压和体液平衡中起重要作用。
在葡萄中,REN1基因也扮演了重要的角色。它是一种抗白粉病基因,在'Kishmish vatkana'和'Dzhandzhal kara'两种中亚葡萄品种中被自然发现。这些葡萄品种具有与抗病性相关的NBS-LRR基因簇,这些基因簇在进化上具有丰富的结构复杂性,并通过片段复制、串联基因复制和同源基因之间的基因内重组产生遗传变异。这些变异使得REN1基因能够提供对白粉病的抵抗力[1]。
在人类中,REN1基因的启动子区域与小鼠REN1和REN2基因的启动子区域之间存在着片段同源性。尽管人类和小鼠REN1序列之间没有总体上的同源性,但在序列上发现了非常短的、高度同源的片段。这些发现表明,尽管REN1基因在不同物种中存在,但其结构和功能可能有所不同[2]。
REN1基因的表达和调节受到多种因素的影响,包括Gata3转录因子。Gata3在维持肾素细胞的特性和定位中起着至关重要的作用。在Gata3缺失的小鼠中,肾素细胞表现出异常的定位和功能,导致肾脏结构和功能的改变,并可能导致体液平衡和血压调节的紊乱[4]。
在植物病原真菌Fusarium oxysporum中,REN1基因对分生孢子的形成至关重要。REN1基因编码一个与转录调节因子相似的蛋白质,它控制着微分生孢子和大型分生孢子的正确分化。REN1基因的突变会导致分生孢子形成缺陷,但不会影响厚壁孢子(即厚垣孢子)的形成[3]。
在怀孕期间,REN1基因的表达也会发生变化。在怀孕小鼠中,REN1基因的表达水平在母体循环中显著升高,表明REN1在维持妊娠期间的体液平衡中可能发挥作用。这些变化可能通过调节母体循环中的肾素水平来实现[5]。
最后,REN1基因的表达受到表观遗传调控。通过抑制与REN1转录相关的PKA、p300/CBP和Brd4蛋白质的通路,可以导致REN1表达的显著降低。这些变化与染色质可及性的减少和组蛋白H3K27乙酰化水平的降低有关,表明REN1的表达受到一种从活性状态到准备状态的表观遗传开关的调控[6]。
综上所述,REN1基因在不同的生物体中发挥着多种功能。在哺乳动物中,它参与血压和体液平衡的调节。在植物中,它提供对病原体的抗性。此外,REN1基因的表达受到复杂的调控,包括转录因子和表观遗传机制的影响。这些发现对于理解REN1基因的功能和它在不同生物学过程中的作用具有重要意义。
参考文献:
1. Coleman, Courtney, Copetti, Dario, Cipriani, Guido, Testolin, Raffaele, Di Gaspero, Gabriele. 2009. The powdery mildew resistance gene REN1 co-segregates with an NBS-LRR gene cluster in two Central Asian grapevines. In BMC genetics, 10, 89. doi:10.1186/1471-2156-10-89. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20042081/
2. Soubrier, F, Panthier, J J, Houot, A M, Rougeon, F, Corvol, P. . Segmental homology between the promoter region of the human renin gene and the mouse ren1 and ren2 promoter regions. In Gene, 41, 85-92. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3516796/
3. Ohara, Toshiaki, Inoue, Iori, Namiki, Fumio, Kunoh, Hitoshi, Tsuge, Takashi. . REN1 is required for development of microconidia and macroconidia, but not of chlamydospores, in the plant pathogenic fungus Fusarium oxysporum. In Genetics, 166, 113-24. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15020411/
4. Neyra, Jesus S, Medrano, Silvia, Goes Martini, Alexandre De, Sequeira-Lopez, Maria Luisa S, Gomez, R Ariel. 2023. The role of Gata3 in renin cell identity. In American journal of physiology. Renal physiology, 325, F188-F198. doi:10.1152/ajprenal.00098.2023. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37345845/
5. Xia, Yang, Wen, Hong, Prashner, Heather R, Catanzaro, Daniel F, Kellems, Rodney E. . Pregnancy-induced changes in renin gene expression in mice. In Biology of reproduction, 66, 135-43. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11751275/
6. Smith, Jason P, Paxton, Robert, Medrano, Silvia, Sequeira-Lopez, Maria Luisa S, Gomez, R Ariel. 2024. Inhibition of Renin Expression Is Regulated by an Epigenetic Switch From an Active to a Poised State. In Hypertension (Dallas, Tex. : 1979), 81, 1869-1882. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.124.22886. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38989586/