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HIF-1 (Hypoxia-Inducible Factor 1)란 무엇인가?
HIF-1 (저산소 유도 인자 1)은 기본적인 헬릭스-루프-헬릭스-PAS 도메인을 가진 전사 인자로, 낮은 산소 농도(저산소 상태)에 대한 신체의 반응에서 중요한 역할을 합니다.
HIF-1의 구조
HIF-1은 두 개의 서브유닛으로 구성됩니다: 산소에 의해 조절되는 α-서브유닛과 지속적으로 발현되는 β-서브유닛입니다. HIF-1은 모든 다세포 생물에서 발현됩니다.
HIF-1의 기능
정상적인 산소 농도(nomoxia)에서, HIF-1α는 특정 프롤린 잔기에서 수산화 반응을 겪으며, 이는 즉시 유비퀴틴화되어 이후 프로테아좀에 의해 분해됩니다. 반면, 저산소 상태에서는 HIF-1은 세포 유형에 특이적인 방식으로 수백 개의 유전자의 전사를 조절합니다.
HIF-1α 서브유닛은 프롤린 잔기 402번, 564번 또는 두 가지 모두에서 산소 의존적인 수산화 반응을 통해 조절됩니다. 이는 Von Hippel-Lindau 단백질(VHL)과 결합하여 유비퀴틴화 및 프로테아좀 분해를 촉진합니다. 또한, 아스파라긴 잔기 803번에서 산소 의존적인 수산화 반응이 일어나며, 이는 HIF-1의 300kDa 공동활성화 단백질(p300)과 CREB 결합 단백질(CBP)의 결합을 차단합니다. 결국 HIF-1은 저산소 상태에서 수많은 저산소 유도 유전자의 마스터 조절자로 작용합니다. HIF-1의 타겟 유전자들은 산소 공급을 증가시키고 산소 결핍에 대한 적응 반응을 매개하는 단백질들을 암호화합니다. 이름에도 불구하고, HIF-1은 산소 농도가 감소하는 반응 외에도 질산화물(NO)이나 다양한 성장 인자와 같은 다른 자극에 의해서도 유도됩니다.
HIF-1과 그 신호 전달 경로
저산소 환경에서는 HIF-1α가 세포 내에서 축적되어 HIF-1β와 결합하여 HIF-1을 형성합니다. 그 후, HIF-1은 HRE(저산소 반응 요소)와 결합하여 다양한 신호 전달 경로에 참여하며, 세포가 저산소 상태에 반응하도록 유도합니다.
현재 주요한 HIF 신호 전달 경로는 다음과 같습니다:
또한, pVHL, 열충격 단백질 90(Hsp90), 사이클로옥시제네이스 2(COX-2)와 같은 단백질들도 HIF-1α와 함께 저산소 신호 전달을 매개할 수 있습니다.
HIF-1 signaling pathway 리스트
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