Hpd基因,也称为4-羟基苯丙酮酸双加氧酶基因,是人类酪氨酸代谢中一个重要的酶编码基因。该基因编码的酶在肝脏中表达,参与酪氨酸的代谢途径。Hpd基因的突变或缺失会导致遗传性酪氨酸血症类型3(HT3),这是一种罕见的遗传性疾病,患者体内酪氨酸代谢紊乱,导致酪氨酸及其代谢产物的积累,从而引起肝脏和肾脏损伤[4][6]。
Hpd基因的转录和表达受到多种因素的调控。研究发现,Hpd基因的启动子区域包含多个潜在的转录因子结合位点,如CRE、AP-2和Sp1等,这些转录因子可能参与Hpd基因的转录调控[4][6]。此外,Hpd基因的表达还受到肝细胞特异性转录因子的调控,如肝细胞核因子(HNF)和CCAAT增强子结合蛋白(C/EBP)等,这些转录因子在肝脏发育和功能中发挥重要作用[4][6]。
在遗传性酪氨酸血症类型1(HT1)的治疗研究中,Hpd基因成为一个重要的靶点。HT1是一种由酪氨酸代谢酶Fumarylacetoacetate hydrolase(FAH)缺乏引起的遗传性疾病。研究通过基因编辑技术,如CRISPR-Cas9,可以精确地删除Hpd基因,从而纠正FAH缺乏导致的代谢紊乱。这种基因编辑技术可以用于体外培养的肝细胞,然后将这些基因编辑后的肝细胞移植到患者体内,以恢复正常的酪氨酸代谢[3]。
除了在遗传性酪氨酸血症治疗中的应用,Hpd基因的研究还涉及到其他生物学过程和疾病。例如,研究发现,Hpd基因的缺失会导致酪氨酸代谢产物的积累,进而影响细胞内NAD+的水平,进而影响SIRT1介导的β-catenin去乙酰化和乙酰化过程,从而影响肿瘤干细胞的重编程[1]。此外,Hpd基因的缺失还与免疫治疗中的超进展性疾病(HPD)的发生相关,HPD是指在接受免疫治疗时肿瘤快速进展的现象[1][5]。研究发现在HPD患者中,Hpd基因的缺失与肿瘤的FGF2和β-catenin信号通路异常相关,通过靶向Hpd基因可以阻止HPD的发生[1]。
此外,Hpd基因的研究还涉及到其他生物学过程和疾病。例如,研究发现,高蛋白低热量饮食可以改变肥胖患者的肠道菌群组成,而Hpd基因的缺失与肠道菌群的多样性增加相关[2]。这表明Hpd基因可能参与了肠道菌群的调节,进而影响肥胖的发生和发展[2]。
综上所述,Hpd基因在酪氨酸代谢、遗传性疾病治疗、肿瘤发生和发展、免疫治疗和肠道菌群调节等方面具有重要的生物学功能和潜在的应用价值。通过对Hpd基因的研究,我们可以更好地理解酪氨酸代谢的调控机制,为遗传性酪氨酸血症等疾病的治疗提供新的思路和策略,同时也可以为其他生物学过程和疾病的研究提供重要的参考和启示[1][2][3][4][6]。
参考文献:
1. Li, Gaopeng, Choi, Jae Eun, Kryczek, Ilona, Chinnaiyan, Arul M, Zou, Weiping. 2023. Intersection of immune and oncometabolic pathways drives cancer hyperprogression during immunotherapy. In Cancer cell, 41, 304-322.e7. doi:10.1016/j.ccell.2022.12.008. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36638784/
2. Dong, Tien S, Luu, Kayti, Lagishetty, Venu, Pisegna, Joseph R, Jacobs, Jonathan P. 2020. A High Protein Calorie Restriction Diet Alters the Gut Microbiome in Obesity. In Nutrients, 12, . doi:10.3390/nu12103221. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33096810/
3. Ates, Ilayda, Stuart, Callie, Rathbone, Tanner, Bissig, Karl-Dimiter, Cottle, Renee N. 2024. Ex vivo gene editing and cell therapy for hereditary tyrosinemia type 1. In Hepatology communications, 8, . doi:10.1097/HC9.0000000000000424. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38668730/
4. Awata, H, Endo, F, Matsuda, I. . Structure of the human 4-hydroxyphenylpyruvic acid dioxygenase gene (HPD). In Genomics, 23, 534-9. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7851880/
5. Zhang, Yao, Yang, Jiayao, Shao, Tianyu, Shu, Qijin, Shou, Liumei. 2024. Exploration of genetic characterization in hyperprogressive disease after immunotherapy retreatment in a patient with LCNEC: A case report. In Human vaccines & immunotherapeutics, 20, 2313281. doi:10.1080/21645515.2024.2313281. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38348622/
6. Tanaka, Yasuhiko, Nakamura, Kimitoshi, Matsumoto, Shirou, Tsujimoto, Gozoh, Endo, Fumio. 2006. Gene expression profiles of homogentisate-treated Fah-/- Hpd-/-mice using DNA microarrays. In Molecular genetics and metabolism, 89, 203-9. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16899383/