FOXO3,全称为Forkhead box O3,是人类叉头框(FOX)基因家族中的一个成员。FOX基因家族是一类包含至少43个成员的转录因子家族,它们在细胞生长、分化、代谢和死亡中发挥关键作用。FOXO3在维持细胞内环境平衡、调节细胞凋亡和自噬、以及促进氧化应激耐受性方面具有重要作用。FOXO3蛋白的表达和活性受到多种信号通路的调控,包括胰岛素/胰岛素样生长因子-1(IGF-1)信号通路和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路等。
FOXO3基因表达和活性受到多种信号通路的调控。胰岛素/IGF-1信号通路通过磷酸化FOXO3蛋白的多个丝氨酸残基,促进其从细胞核转移到细胞质,从而抑制其转录活性。相反,mTOR信号通路通过磷酸化FOXO3蛋白的苏氨酸残基,促进其核滞留和转录活性。FOXO3蛋白的转录活性还受到表观遗传修饰的调控,包括组蛋白乙酰化和DNA甲基化等。
FOXO3基因表达和活性在多种疾病中发生改变。在癌症中,FOXO3基因表达下调或突变,导致其肿瘤抑制功能丧失。在糖尿病中,FOXO3基因表达上调,促进胰岛素抵抗和糖代谢紊乱。在心血管疾病中,FOXO3基因表达上调,促进细胞凋亡和心肌肥厚。
FOXO3基因多态性与多种疾病易感性相关。例如,FOXO3基因多态性与急性淋巴细胞白血病(ALL)的易感性相关。一项研究发现,FOXO3基因的rs17069665位点多态性与男性儿童和低血小板或中性粒细胞计数的ALL患者风险增加相关,而rs9400241位点多态性与年龄小于10岁的儿童、预B细胞ALL、阳性微小残留病、贫血或肝肿大的ALL患者风险降低相关[2]。
FOXO3基因的表达和活性还可以被一些小分子化合物所调控。例如,β-羟基丁酸(βOHB)是一种内源性的组蛋白脱乙酰酶(HDAC)抑制剂,可以增加组蛋白乙酰化水平,从而激活FOXO3基因的表达。此外,m6A修饰也可以影响FOXO3基因的表达和活性。一项研究发现,m6A阅读器YTHDF3通过识别FOXO3 mRNA的m6A修饰位点,促进FOXO3的翻译,从而诱导自噬[1]。
总之,FOXO3基因在维持细胞内环境平衡、调节细胞凋亡和自噬、以及促进氧化应激耐受性方面具有重要作用。FOXO3基因的表达和活性受到多种信号通路的调控,并且在多种疾病中发生改变。FOXO3基因多态性与多种疾病易感性相关,并且可以受到一些小分子化合物的调控。因此,FOXO3基因是一个重要的生物学和医学研究领域,对于深入理解疾病发生机制和开发新型治疗方法具有重要意义。
参考文献:
1. Hao, WeiChao, Dian, MeiJuan, Zhou, Ying, Sun, Yan, Xiao, Dong. 2022. Autophagy induction promoted by m6A reader YTHDF3 through translation upregulation of FOXO3 mRNA. In Nature communications, 13, 5845. doi:10.1038/s41467-022-32963-0. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36195598/
2. Yang, Xu, Wu, Xuedong, Fang, Na, Jiang, Hua, Xu, Ling. 2019. FOXO3 gene polymorphisms influence the risk of acute lymphoblastic leukemia in Chinese children. In Journal of cellular biochemistry, 121, 2019-2026. doi:10.1002/jcb.29436. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31691337/