血红素加氧酶2

血红素加氧酶是血红素降解途径中的限速酶。该降解过程有2种重要产物,即胆绿素胆红素的前体biliverdin和推定的神经递质一氧化碳。血红素加氧酶有2种同功酶形式,一种是可诱导的血红素加氧酶-1(HMOX1; 141250),另一种是组成型血红素加氧酶2(HMOX2)(Kutty等,1994年总结)。

细胞遗传学位置:16p13.3
基因座标(GRCh38):16:4,474,696-4,510,346

▼ 基因结构
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杨等(2016)报道HMOX2基因包含6个外显子,跨度约为35.6 kb。

▼ 测绘
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使用聚合酶链反应分析人/啮齿动物的体细胞杂种,Kutty等(1994年)将HMOX2基因分配给16号染色体。他们通过荧光原位杂交(FISH)将分配区域划分为16p13.3。

由鱼,斋藤大原等(1997)将Hmox2基因定位于小鼠16B1染色体。

▼ 基因功能
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Zakhary等(1996年)血红素加氧酶2定位于内皮细胞和血管外膜神经,定位于自主神经节的神经元,包括神经节,结节神经节和结节神经节,以及肠肌层神经丛中的神经节。Zakhary等(1996年)通过酶研究证明锡原卟啉IX是血红素加氧酶的选择性抑制剂,对血红素加氧酶的选择性是内皮一氧化氮合酶的10倍左右(NOS3;163729)和可溶性鸟苷酸环化酶。锡原卟啉IX抑制血红素加氧酶活性可逆转内皮源性舒张猪远端肺动脉的成分,而NOS抑制剂则不能逆转该成分。因此,作者得出的结论是,一氧化碳(CO)像一氧化氮(NO)一样,可能具有内皮衍生的舒张活性。此外,NOS和血红素加氧酶2在血管和植物神经系统中的定位和功能的相似性暗示这两种介体的互补性和协调性生理作用。

使用免疫沉淀研究,高桥等(2000)显示淀粉样蛋白前体蛋白(APP; 104760)和淀粉样蛋白前体样蛋白(APLP1; 104775)与内质网中的HMOX1和HMOX2结合,并在体外抑制血红素加氧酶活性25至35%。家族性阿尔茨海默病(AD; 104300)相关的APP突变显示血红素加氧酶的抑制作用更大(45%至50%)。由于血红素加氧酶具有抗氧化作用,因此作者推测APP介导的血红素加氧酶抑制作用可能导致AD的氧化神经毒性增加。

威廉姆斯等(2004)证明了hemoxygenase-2是BK通道复合物的一部分(600150),并增强了常氧状态下的通道活性。敲低hemoxygenase-2表达的表达降低了通道活性,而hemoxygenase-2活性的产物一氧化碳挽救了这种功能丧失。缺氧对BK通道的抑制取决于血氧合酶2的表达,并被血氧合酶2刺激增强。此外,颈动脉体细胞表现出依赖于血氧合酶2的低氧BK通道抑制,这表明血氧合酶2是在缺氧过程中控制通道活性的氧传感器。

▼ 分子遗传学
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通过测序HMOX2基因的完整45.6-kb的基因组区域,其中包括8 kb的上游和2kb的下游,在西藏,接着协会在2个孤立的藏种群分析(1250个个体总数)家里的4200和5100米,立面图羊等(2016)在藏人中发现了与血红蛋白水平相关的适应性变体(见609070)。具有SNP rs4786504的C等位基因的男性显示出比T等位基因携带者更低的血红蛋白水平。在rs4786504 SNP位于推定的SP1内(189906)结合位点在HMOX2基因的内含子1中。EMSA和荧光素酶分析表明,产生2个SP1结合位点的C等位基因比T等位基因具有更高的转录因子结合亲和力,后者仅产生1个SP1结合位点,并增加HMOX2表达。来自西藏所有地理区域的藏族人口的基因分型显示,rs4786504的C等位基因存在于76%至84%的藏族人口中,但rs4786504与海拔之间没有显着相关性。C等位基因也是主要的等位基因rs4786504在lowlander群体,存在于非洲的81%和中国,其他东亚人,和欧洲人的66〜70%。杨等(2016年)结论是,HMOX2在藏族中处于阳性选择状态,导致功能性SNP rs4786504的频率升高,并可能有助于高海拔地区对血红蛋白水平的适应性调节。

▼ 动物模型
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血红素加氧酶活性导致抗氧化剂胆红素的积累和预氧化剂血红素的降解。可诱导形式HMOX1的适度过表达与抗氧化损伤相关。为了评估HMOX2(作者称HO-2)在氧化应激中的作用,Dennery等人(1998)Hmox2 null'敲除'小鼠与野生型对照相比暴露于95%O(2)以上。观察到相似的基础水平的肺抗氧化剂,除了敲除的谷胱甘肽总含量增加了2倍。尽管通过Hmox1诱导增加了Hmox1表达,但基因敲除动物对高氧引起的氧化损伤和死亡率敏感,并且在高氧暴露前也有明显增加的氧化损伤标记物。结果表明,Hmox2的功能是在氧化应激过程中增加肺铁的周转率,并且该功能似乎不能通过在敲除物中诱导Hmox1来补偿。