激活转录因子 4；ATF4
环AMP反应元件结合蛋白2；CREB2
TAX-反应增强子元件结合蛋白 67; TAXREB67
HGNC 批准的基因符号：ATF4
细胞遗传学定位：22q13.1 基因组坐标（GRCh38）：22:39,520,559-39,522,686（来自 NCBI）
▼ 说明
ATF4 属于转录因子 ATF/CREB 大家族。这些蛋白质通过其碱性区域结合DNA，并通过其亮氨酸拉链结构域二聚化，形成多种同二聚体和异二聚体来调节基因转录（De Angelis et al., 2003）。
▼ 克隆与表达
激活转录因子（ATF）结合位点是存在于多种病毒和细胞基因中的启动子元件，包括E1A诱导型腺病毒基因和cAMP诱导型细胞基因。Hai等人（1989）鉴定了编码8种不同的人类ATF共有结合蛋白的cDNA，其中包括对应于ATF4的部分cDNA。他们发现该家族的成员在亮氨酸拉链 DNA 结合基序和相邻的碱性区域内具有显着的序列相似性。这些蛋白质在这些区域之外几乎没有相似之处。
cAMP 响应元件（CRE）是介导多种转录调控作用的八核苷酸基序。Karpinski等人（1992）通过筛选Jurkat T细胞系表达文库是否具有结合CRE的能力，孤立出了ATF4对应的全长cDNA，他们将其命名为CREB2（CRE结合蛋白2）。预测的蛋白质含有351个氨基酸。Northern印迹分析显示1.5-kb CREB2 mRNA在所有测试的人类肿瘤细胞系和小鼠器官中表达。
▼ 测绘
Hartz（2014）根据ATF4序列（GenBank BC008090）与基因组序列（GRCh37）的比对，将ATF4基因定位到染色体22q13.1。
▼ 基因功能
Karpinski et al.（1992）发现，与CREB（123810）从含有CRE的启动子激活转录不同，CREB2作为CRE依赖性转录的特异性抑制子。转录抑制活性位于 CREB2 蛋白的 C 端亮氨酸拉链和基本结构域区域内。
人类T细胞白血病病毒1型（HTLV-1）的p40tax基因产物通过长末端重复中的tax反应增强子激活HTLV-1病毒反式转录。Tsujimoto等人（1991）将ATF4鉴定为TAXREB67，一种与HTLV-1中的税务反应增强子元件结合的蛋白质。
He et al.（2001）利用酵母2-杂交实验发现小鼠Nrf2（NFE2L2; 600492）与大鼠Atf4相互作用。免疫共沉淀和哺乳动物 2 杂交分析证实了这种相互作用。Nrf2-Atf4二聚体结合了来自Nrf2靶基因Ho1（HMOX1; 141250）。CdCl2 是一种 Ho1 诱导剂，在诱导 Ho1 之前会增加小鼠肝癌细胞中 Atf4 的表达。显性失活的 Atf4 突变体抑制肝癌细胞中 StRE 依赖性构建体的基础表达和 CdCl2 诱导的表达，但它仅抑制人乳腺上皮细胞系中的基础表达。He et al.（2001）得出结论，ATF4 以细胞特异性方式调节 HO1 表达，可能与 NRF2 形成复合物。
Siu et al.（2002）提出证据表明ATF4与人天冬酰胺合成酶（ASNS；ASNS）中的营养感应反应元件1（NSRE1）结合。108370）基因并激活 ASNS 转录以响应营养胁迫。
Bagheri-Yarmand et al.（2003）发现Atf4在处女乳腺和怀孕乳腺中表达较高，但在哺乳期显着降低，断奶后升高。在乳腺上皮中过度表达 Atf4 的转基因小鼠在怀孕和哺乳期间表现出肺泡上皮细胞增殖减少和分化受损。此外，Atf4过表达会诱导细胞凋亡并加速乳腺复旧，表明ATF4在正常乳腺复旧的调节中发挥作用。
De Angelis et al.（2003）表明人类ATF4和RBP3（E2F1；189971）在体外和体内二聚化并且RBP3增强了ATF4反式激活活性。两种蛋白的表达在小鼠生肌细胞系的分化过程中增加。
ATF4有2个在脊椎动物中保守的上游ORF（uORF）。更多的 3 素数 uORF，uORF2，延伸到全长 ATF4 的编码区。Lu等人（2004）以及Vattem和Wek（2004）孤立地发现，扫描核糖体在Atf4的两个uORF处启动转录，并且有效翻译uORF1的核糖体在下游AUG处重新启动转录。在未受应激的小鼠成纤维细胞中，磷酸化的Eif2水平较低（参见EIF2S1；603907）有利于重新启动核糖体的早期获能，将它们引导至uORF1下游的抑制性uORF2，从而排除Atf4的转录并抑制综合应激反应。在应激细胞中，高水平的磷酸化 Eif2 延迟了重新启动核糖体的获能，与 uORF2 相比，更有利于 Atf4 编码序列的重新启动，从而允许 Atf4 表达并激活整合的应激反应。
Yang等人（2004）使用Rsk2（300075）-/-小鼠表明，RSK2是成骨细胞分化和功能所必需的。他们确定转录因子 ATF4 是 RSK2 的关键底物，是成骨细胞分化及时开始、成骨细胞终末分化以及成骨细胞特异性基因表达所必需的。此外，还发现 RSK2 和 ATF4 可以转录后调节 I 型胶原蛋白的合成（参见 120150），I 型胶原蛋白是骨基质的主要成分。因此，小鼠 Atf4 缺乏导致胚胎发育过程中骨形成延迟和出生后骨量低。Yang等人（2004）得出结论，ATF4是成骨细胞分化和功能的关键调节因子，RSK2缺乏ATF4磷酸化可能导致Coffin-Lowry综合征的骨骼表型（303600）。
Blais et al.（2004）确定EIF2-α（EIF2S1）、PERK（EIF2AK3；604032）、ATF4、GADD34（PPP1R15A；611048）参与HeLa细胞对缺氧应激的综合适应性反应。
Sayer et al.（2006）对人胎脑表达库进行了酵母2杂交筛选，并鉴定出ATF4是CEP290（NPHP6；NPHP6；610142）。蛋白质相互作用结构域对应到 CEP290 的 N 端三分之一（由外显子 2 至 21 编码）和 ATF4 的 C 端三分之二。为了证实CEP290和ATF4在体内生理上相互作用，Sayer等人（2006）使用牛视网膜提取物进行了共免疫沉淀实验。免疫印迹分析表明，可以使用 CEP290 抗体对内源 ATF4 进行免疫沉淀，但不能使用对照 IgG。反向免疫共沉淀实验表明，ATF4 抗体也可以沉淀内源性 CEP290。
Lin等人（2010）表明，虽然Skp2（601436）失活本身不会诱导细胞衰老，但异常的原癌信号以及肿瘤抑制基因的失活确实会在小鼠和缺乏细胞的细胞中引发有效的肿瘤抑制性衰老反应。的 Skp2。值得注意的是，Skp2失活和致癌应激驱动的衰老既不会引起p19（Arf）（见600160）-p53（191170）途径的激活，也不会引起DNA损伤，而是依赖于Aft4、p27（600778）和p21（116899）。Lin et al.（2010）进一步证明，即使在p19（Arf）-p53反应受损的致癌条件下，遗传性Skp2失活也会引起细胞衰老，而Skp2-SCF复合物抑制剂可以引发p53/Pten细胞衰老（601728） ）-临床前研究中的缺陷细胞和肿瘤消退。Lin等人（2010）得出的结论是，他们的研究结果提供了原理证明证据，表明药物抑制Skp2可能代表癌症预防和治疗的一般方法。
Ben-Sahra et al.（2016）发现mTOR复合物-1（mTORC1; 参见 601231），它刺激细胞生长的合成代谢过程，增加各种小鼠和人类细胞中通过从头嘌呤合成途径的代谢通量，从而影响可用于核酸合成的核苷酸库。mTORC1 对多种嘌呤合成酶具有转录作用，其中线粒体四氢叶酸循环酶 MTHFD2（604887）的表达与正常细胞和癌细胞中的 mTORC1 信号传导密切相关。MTHFD2 表达和嘌呤合成受到 ATF4 的刺激，ATF4 被 mTORC1 激活，孤立于 EIF2A（609234）磷酸化下游的经典诱导。因此，mTORC1 刺激线粒体四氢叶酸循环，该循环贡献 1-碳单位以增强响应生长信号的嘌呤核苷酸的产生。
Guy et al.（2020）表明HRI（613635）是eIF2-α激酶，对于转录因子ATF4的诱导是必要且充分的。在全基因组CRISPR干扰筛选中，Guo等（2020）鉴定出了HRI上游的因子：OMA1（617081）和DELE1（615741）。线粒体应激刺激 OMA1 依赖性 DELE1 裂解，导致 DELE1 在细胞质中积累，在细胞质中与 HRI 相互作用并激活 HRI 的 eIF2-α 激酶活性。此外，DELE1 是 eIF2-α 磷酸化下游 ATF4 所必需的。阻断 OMA1-DELE1-HRI 通路会触发另一种反应，诱导特定的分子伴侣。
▼ 动物模型
Tanaka et al.（1998）利用基因打靶技术产生了缺乏Atf4的小鼠。他们发现 Atf4 缺陷小鼠表现出严重的小眼症。Atf4缺陷的眼睛在胚胎14.5天之前都显示出正常的总体晶状体结构，此后晶状体由于细胞凋亡而退化，而没有形成晶状体次级纤维细胞。突变小鼠的视网膜发育正常。Atf4在突变小鼠中的晶状体特异性表达不仅导致晶状体次级纤维的恢复，而且还诱导这些纤维的增生。Tanaka et al.（1998）得出结论，ATF4对于晶状体纤维细胞分化的后期阶段至关重要。
Xiao等（2013）发现，与野生型相比，Atf4缺失小鼠的空腹血浆甘油三酯（TG）和极低密度脂蛋白（VLDL）-TG水平显着降低，并且在脂肪耐受性测试中餐后TG谱得到改善老鼠。Atf4缺失小鼠还表现出显着降低的空腹血糖水平和增强的葡萄糖耐量。Atf4耗竭降低了脂肪生成基因的肝脏表达，但不显着影响参与脂肪酸氧化或VLDL-TG产生的基因的表达。此外，Atf4缺失小鼠的肝脏脂肪生成减少可以预防因饮用高果糖（30%）水而引起的脂肪变性和高甘油三酯血症。相比之下，原代小鼠肝细胞中 Atf4 的过度表达与脂肪生成增加继发的 TG 合成和分泌增加有关。Shaw et al.（2013）得出结论，ATF4是响应营养信号调节肝脏脂质代谢的重要因素。
▼ 命名法
Karpinski等人（1992）将ATF4基因称为CREB2，不应与ATF2基因（123811）相混淆，ATF2基因以前称为CREB2。
