B4GALT1,也称为β-1,4-半乳糖基转移酶1,是一种关键的基因,在N-糖基化生物合成中发挥重要作用。N-糖基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰过程,影响蛋白质的功能和稳定性。B4GALT1通过将半乳糖转移到受体糖上,参与N-连接的糖链的合成,从而影响蛋白质的糖基化状态和功能。这种修饰过程在许多生物学过程中发挥着重要作用,包括细胞信号传导、蛋白质折叠、蛋白质稳定性、细胞粘附和细胞识别等。
B4GALT1在多种疾病的发生发展中发挥着重要作用。在肺癌中,B4GALT1的表达与肿瘤的侵袭性和转移性相关。研究表明,B4GALT1通过调节程序性死亡配体1(PD-L1)的表达,促进肿瘤细胞的免疫逃逸。PD-L1是一种免疫检查点分子,能够抑制T细胞的活化和功能,从而抑制机体对肿瘤细胞的免疫反应。B4GALT1通过直接介导PD-L1蛋白的N-连接糖基化,防止PD-L1的降解,从而稳定PD-L1的表达,促进肿瘤细胞的免疫逃逸[1]。
在白血病中,B4GALT1的表达与多药耐药性相关。研究表明,B4GALT1基因在多药耐药的白血病细胞系中高表达,抑制B4GALT1基因的表达可以增加白血病细胞对化疗药物的敏感性。B4GALT1通过调节Hedgehog信号通路的活性,影响白血病细胞的化疗敏感性。抑制B4GALT1基因的表达可以下调Hedgehog信号通路的活性,从而逆转白血病细胞的多药耐药性[2]。
B4GALT1还与特发性肺纤维化(IPF)的发生发展相关。IPF是一种以肺组织进行性瘢痕形成为特征的疾病,预后较差。研究表明,B4GALT1在IPF患者和IPF相关细胞中高表达,与上皮间质转化(EMT)途径的基因相关。B4GALT1的过表达可能参与IPF的发病机制,可以作为IPF的潜在生物标志物[3]。
此外,B4GALT1的5'-调节区域具有独特的结构和功能。研究表明,B4GALT1的5'-调节区域包含一个双向启动子,可以同时驱动B4GALT1基因和其长链非编码RNA(lncRNA)反义配对物B4GALT1-AS1的转录。B4GALT1的5'-调节区域还包含多个转录因子结合位点(TFBSs)和CpG岛,这些结构特征可能参与B4GALT1基因的表达调控,影响细胞基质相互作用、肿瘤发生发展、化疗药物敏感性和个性化治疗[4]。
B4GALT1的基因多态性也与牛奶生产性状相关。研究表明,B4GALT1基因在牛奶生产性状中具有重要候选基因的作用。B4GALT1基因的基因多态性与非同义单核苷酸变异(T94A)在牛奶生产性状中具有显著关联,这表明B4GALT1基因的基因多态性可能影响牛奶生产性状[5]。
B4GALT1的基因变异还与低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和纤维蛋白原的水平相关。研究表明,B4GALT1基因中的一个错义变异(p.Asn352Ser)与LDL-C和纤维蛋白原水平的降低相关。这种变异导致B4GALT1蛋白的半乳糖基转移酶活性降低,进而影响蛋白质的糖基化状态和功能,降低LDL-C和纤维蛋白原的水平,降低心血管疾病的风险[6]。
B4GALT1在胶质母细胞瘤中也发挥重要作用。研究表明,B4GALT1在胶质母细胞瘤组织中高表达,抑制B4GALT1基因的表达可以抑制胶质母细胞瘤的生长和转移。B4GALT1通过调节细胞凋亡和自噬过程,影响胶质母细胞瘤的发生发展。抑制B4GALT1基因的表达可以增加胶质母细胞瘤细胞的凋亡和自噬,从而抑制胶质母细胞瘤的生长和转移[7]。
B4GALT1在急性髓系白血病(AML)中也发挥重要作用。研究表明,B4GALT1在AML中高表达,与不良预后相关。B4GALT1通过调节细胞凋亡信号通路,抑制AML细胞的凋亡,促进AML的发生发展。抑制B4GALT1基因的表达可以促进AML细胞的凋亡,从而抑制AML的发生发展[8]。
B4GALT1在胰腺导管腺癌(PDAC)中也发挥重要作用。研究表明,B4GALT1在PDAC中高表达,与化疗耐药性相关。B4GALT1通过上调CDK11p110蛋白的N-连接糖基化,稳定CDK11p110蛋白,从而促进PDAC的发生发展和化疗耐药性。抑制B4GALT1基因的表达可以逆转PDAC细胞的化疗耐药性,为胰腺癌的治疗提供新的策略[9]。
B4GALT1在骨髓增殖性肿瘤(MPN)中也发挥重要作用。研究表明,B4GALT1在MPN中高表达,与血小板表面半乳糖基化增加和肝细胞生成素(TPO)水平升高相关。B4GALT1通过调节血小板表面半乳糖基化,影响TPO的合成和血小板生成,从而影响MPN的发生发展。抑制B4GALT1基因的表达可以降低MPN患者的血小板表面半乳糖基化和TPO水平,为MPN的治疗提供新的策略[10]。
综上所述,B4GALT1是一种重要的基因,在多种疾病的发生发展中发挥重要作用。B4GALT1通过调节蛋白质的糖基化状态和功能,影响细胞信号传导、细胞粘附、细胞识别、细胞凋亡和自噬等生物学过程。B4GALT1的异常表达与多种疾病的发生发展相关,包括肺癌、白血病、IPF、胶质母细胞瘤、AML、PDAC和MPN等。B4GALT1的研究有助于深入理解糖基化修饰的生物学功能和疾病发生机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Cui, Yanan, Li, Jun, Zhang, Pengpeng, Zhang, Erbao, Guo, Renhua. 2023. B4GALT1 promotes immune escape by regulating the expression of PD-L1 at multiple levels in lung adenocarcinoma. In Journal of experimental & clinical cancer research : CR, 42, 146. doi:10.1186/s13046-023-02711-3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37303063/
2. Zhou, Huimin, Zhang, Zhaohai, Liu, Chunqing, Miao, Xiaoyan, Jia, Li. 2012. B4GALT1 gene knockdown inhibits the hedgehog pathway and reverses multidrug resistance in the human leukemia K562/adriamycin-resistant cell line. In IUBMB life, 64, 889-900. doi:10.1002/iub.1080. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23024026/
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