OGFOD1,也称为2-氧戊二酸和铁依赖性双加氧酶结构域蛋白1,是2-氧戊二酸和铁依赖性双加氧酶家族的重要成员。这个家族的成员在细胞对氧气浓度变化的适应过程中发挥关键作用。OGFOD1在多种生物学过程中发挥重要作用,包括蛋白质翻译、细胞周期调控、应激颗粒形成和肿瘤发生等。OGFOD1在多种疾病中发挥重要作用,包括缺血性脑卒中、心脏肥大、癌症和神经质等。
研究发现,OGFOD1的抑制可以减轻缺血性脑损伤。FG4592是一种PHDs抑制剂,可以激活自噬和抑制凋亡,从而保护神经元。OGFOD1是FG4592的潜在靶点,可以激活未折叠蛋白反应(UPR)和自噬,抑制细胞凋亡,从而发挥神经保护作用[1]。OGFOD1在心脏肥大中也发挥重要作用。OGFOD1敲除小鼠可以抵抗异丙肾上腺素诱导的心脏肥大,支持OGFOD1在心脏对慢性应激反应中的作用[2]。OGFOD1在缺血信号传导中发挥重要作用。OGFOD1基因沉默的细胞对缺血诱导的细胞死亡具有抗性,并且OGFOD1敲除的人细胞中ATPAF1的表达下调。OGFOD1的催化失活突变体不能恢复ATPAF1的表达,而ATPAF1基因的重新引入可以诱导缺血性细胞死亡。因此,OGFOD1在缺血细胞存活中发挥重要作用,并且OGFOD1的铁结合残基对于ATPAF1基因表达是必需的[3]。
OGFOD1在肿瘤发生中也发挥重要作用。OGFOD1可以促进癌细胞增殖,通过调节细胞周期相关基因的表达。OGFOD1敲除可以导致细胞周期阻滞,通过特异性消耗CDK1、CDK2和CCNB1 mRNA,以及p21Cip1在细胞核中的积累。OGFOD1的敲除导致CDK1 mRNA的减少,反映了OGFOD1和RNA结合蛋白HuR对转录后的调节。CDK2和CCNB1的消耗是由于OGFOD1介导的转录减少。这些结果表明,OGFOD1在维持癌症细胞增殖过程中特定细胞周期调节因子的功能中是必需的[4]。OGFOD1在HPV感染的人喉乳头状瘤中也发挥重要作用。OGFOD1的转录和翻译水平在LP组织和细胞中显著上调。OGFOD1促进细胞活力和增殖,并抑制LP细胞凋亡。OGFOD1被miR-1224-5p直接靶向,而miR-1224-5p在LP中显著下调。miR-1224-5p的过表达抑制了OGFOD1诱导的细胞增殖和活力,并促进了LP的细胞凋亡。相反,miR-1224-5p的敲低逆转了这种抑制作用。OGFOD1在LP进展中发挥核心作用,靶向miR-1224-5p/OGFOD1途径可能为LP治疗提供新的策略[5]。OGFOD1在乳腺癌细胞增殖和不良预后中也发挥重要作用。OGFOD1敲除可以显著阻碍细胞增殖,并通过降低G1/S转换和G2/M相关转录因子及其靶基因的mRNA水平导致G1和G2/M细胞的积累。OGFOD1在乳腺癌组织中也高度表达。因此,OGFOD1是乳腺癌细胞增殖所必需的,并与乳腺癌的不良预后相关[6]。
OGFOD1在前列腺疾病中也发挥重要作用。BPH和前列腺癌(CaP)是前列腺最常见的疾病之一。当CaP进展为去势抵抗性前列腺癌(CRPC)时,预后较差。虽然CaP/CRPC和BPH经常在前列腺中共存,但它们之间的相互关系机制尚不清楚。研究发现,OGFOD1与BPH和CRPC中的转录组学特征显著相关。OGFOD1等基因标志物可能在前列腺癌的免疫治疗中具有潜在的治疗靶点[7]。OGFOD1催化RPS23的脯氨酰羟基化,并参与翻译控制和应激颗粒形成。OGFOD1是一种脯氨酰羟化酶,可以催化RPS23中高度保守残基(Pro-62)的翻译后羟基化。OGFOD1与羟基化的RPS23底物保持高亲和力,并形成稳定的复合物。OGFOD1的敲除或失活导致细胞类型依赖性的应激颗粒诱导、翻译阻滞和生长受损,野生型OGFOD1可以补偿这些表型,而失活的OGFOD1则不能。这项工作确定了一种人类脯氨酰羟化酶,它在翻译调节中发挥作用[8]。OGFOD1被细胞周期依赖性激酶7/9磷酸化,增强了RNA聚合酶II在乳腺癌细胞中的转录活性。OGFOD1直接与RNA聚合酶II的羧基末端结构域结合,以改变其磷酸化状态。OGFOD1的消除导致肿瘤发展减少。此外,细胞周期依赖性激酶7和细胞周期依赖性激酶9是激活RNA聚合酶II的关键酶,它们可以磷酸化OGFOD1的丝氨酸256,而非磷酸化的OGFOD1突变体无法增强转录激活和肿瘤生长。因此,OGFOD1通过增强RNA聚合酶II来促进肿瘤生长,而OGFOD1同时被CDK酶磷酸化对于刺激RNA聚合酶II介导的转录在体外和体内都是必需的[9]。
综上所述,OGFOD1是一种重要的2-氧戊二酸和铁依赖性双加氧酶家族成员,在多种生物学过程中发挥重要作用。OGFOD1在多种疾病中发挥重要作用,包括缺血性脑卒中、心脏肥大、癌症和神经质等。OGFOD1的研究有助于深入理解其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. Xie, Jian, Zhang, Yuan, Li, Bin, Yao, HongHong, Zhang, Zhijun. 2024. Inhibition of OGFOD1 by FG4592 confers neuroprotection by activating unfolded protein response and autophagy after ischemic stroke. In Journal of translational medicine, 22, 248. doi:10.1186/s12967-024-04993-3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38454480/
2. Rodriguez, Rebeca, Harris, Michael, Murphy, Elizabeth, Kennedy, Leslie M. 2023. OGFOD1 modulates the transcriptional and proteomic landscapes to alter isoproterenol-induced hypertrophy susceptibility. In Journal of molecular and cellular cardiology, 179, 42-46. doi:10.1016/j.yjmcc.2023.04.002. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37084634/
3. Saito, Ken, Adachi, Noritaka, Koyama, Hideki, Matsushita, Masayuki. 2010. OGFOD1, a member of the 2-oxoglutarate and iron dependent dioxygenase family, functions in ischemic signaling. In FEBS letters, 584, 3340-7. doi:10.1016/j.febslet.2010.06.015. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20579638/
4. Fujisaki, Toshiya, Saito, Ken, Kikuchi, Toshiaki, Kondo, Eisaku. 2022. The prolyl hydroxylase OGFOD1 promotes cancer cell proliferation by regulating the expression of cell cycle regulators. In FEBS letters, 597, 1073-1085. doi:10.1002/1873-3468.14547. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36464654/
5. Yin, Danhui, Wang, Qin, Wang, Shuhui, Tang, Qinglai, Liu, Jiajia. 2020. OGFOD1 negatively regulated by miR-1224-5p promotes proliferation in human papillomavirus-infected laryngeal papillomas. In Molecular genetics and genomics : MGG, 295, 675-684. doi:10.1007/s00438-020-01649-x. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32002629/
6. Wu, Xin-Rui, Li, Ze-Yu, Yang, Liu, Cheng, Wei, Yu, Jin-Tai. 2024. Large-scale exome sequencing identified 18 novel genes for neuroticism in 394,005 UK-based individuals. In Nature human behaviour, 9, 406-419. doi:10.1038/s41562-024-02045-w. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39511343/
7. Kim, Jae-Hwan, Lee, Soon-Min, Lee, Jong-Hyuk, Cho, Eun-Jung, Youn, Hong-Duk. . OGFOD1 is required for breast cancer cell proliferation and is associated with poor prognosis in breast cancer. In Oncotarget, 6, 19528-41. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25909288/
8. Wu, Fei, Ning, Hao, Sun, Yang, Wu, Haihu, Lyu, Jiaju. . Integrative exploration of the mutual gene signatures and immune microenvironment between benign prostate hyperplasia and castration-resistant prostate cancer. In The aging male : the official journal of the International Society for the Study of the Aging Male, 26, 2183947. doi:10.1080/13685538.2023.2183947. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36974949/
9. Singleton, Rachelle S, Liu-Yi, Phebee, Formenti, Fabio, Ratcliffe, Peter J, Cockman, Matthew E. 2014. OGFOD1 catalyzes prolyl hydroxylation of RPS23 and is involved in translation control and stress granule formation. In Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 111, 4031-6. doi:10.1073/pnas.1314482111. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24550447/