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Hypoxie induzierter Faktor HIF ist ein Transkriptionsfaktor und Hypoxie induzierbarer Faktor der die Versorgung der Zell

Hypoxie-induzierter Faktor

Hypoxie-induzierter Faktor (HIF) ist ein Transkriptionsfaktor und Hypoxie-induzierbarer Faktor, der die Versorgung der Zelle mit Sauerstoff reguliert, indem er eine Balance zwischen Sauerstoffbedarf und Sauerstoffversorgung herstellt. Seine Entdeckung wurde 2019 mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin prämiert.

Hypoxie-induzierter Faktor 1, α-Untereinheit
nach PDB 1H2K

Vorhandene Strukturdaten: 1d7g, 1h2k, 1h2l, 1h2m, 1l3e, 1l8c, 1lm8, 1lq8, 2ilm, 4ZPR

Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 826 Aminosäuren; 92,7 kDa
Isoformen 2
Bezeichner
Gen-Namen HIF1A ; HIF-1alpha; HIF1-ALPHA; MOP1; PASD8
Externe IDs
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon Chordatiere
Orthologe
Mensch Maus
Entrez 3091 15251
Ensembl ENSG00000100644 ENSMUSG00000021109
UniProt Q16665 Q61221
Refseq (mRNA) NM_001530 NM_010431
Refseq (Protein) NP_001521 NP_034561
Genlocus Chr 14: 61.23 – 61.28 Mb Chr 12: 75 – 75.05 Mb
PubMed-Suche 3091 15251

Nobelpreis für Physiologie/ Medizin 2019: Zelluläre Anpassungsmechanismen an die Verfügbarkeit von Sauerstoff. Bei normaler zellulärer Verfügbarkeit von Sauerstoff wird Hif-1 alpha an zwei Prolin-Resten hydroxyliert und nach der Bindung an VHL und Ubiquitin im Proteasom abgebaut. Bei Sauerstoffmangel transloziert Hif-1 alpha in den Zellkern, wo es als Komplex mit Hif-1 beta an HRE bindet und Gene aktiviert, die z. B. Erythropoese, Glykolyse und Angiogenese steuern.

HIF besteht aus einer labilen α-Untereinheit, die in den drei Isoformen HIF-1α, HIF-2α und HIF-3α existiert, und einer β-Untereinheit.

Bei normaler Sauerstoffversorgung (Normoxie) ist die α-Untereinheit an zwei spezifischen Prolyl-Resten hydroxyliert. Diese Hydroxylierung führt dazu, dass HIFα über das Von-Hippel-Lindau-Tumorsuppressor-Protein (pVHL) abgebaut wird.

Bei mangelnder Sauerstoffversorgung (Hypoxie) ist die Hydroxylierung von HIF-α gehemmt. Der so stabilisierte Transkriptionsfaktor aktiviert das Erythropoetin-Gen und eine Reihe weiterer Gene, die zur Anpassung der Zelle an eine mangelnde Sauerstoffversorgung erforderlich sind. Weiterhin deuten verschiedene Experimente auf HIF-induzierte Expression von Wachstumsfaktoren der Gruppe Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) hin.

Gewebereparatur, Regeneration und Verjüngung Bearbeiten

Unter normalen Umständen wird HIF-1a nach einer Verletzung oder bei Zellstress aller Art durch Prolylhydroxylasen (PHDs) abgebaut. Im Juni 2015 fanden Wissenschaftler heraus, dass die fortgesetzte Hochregulierung von HIF-1a über PHD-Inhibitoren verlorenes oder beschädigtes Gewebe bei Säugetieren mit einer Reparaturreaktion regeneriert. Die Herunterregulierung von Hif-1a hingegen führt zu einer Heilung mit einer Narbenreaktion bei Säugetieren mit einer vorherigen regenerativen Reaktion auf den Gewebeverlust. Die Regulierung von HIF-1a kann entweder den Schlüsselprozess der Regeneration von Säugetieren ausschalten oder einschalten. Wenig später wurde die regenerative Wirkung einer HIF-1a Modulation auf gealterte Hautzellen beschrieben und an Patienten ein verjüngender Effekt gealterter Gesichtshaut belegt. HIF Modulation wurde auch mit einer positiven Wirkung bei anlagebedingtem Haarausfall in Verbindung gebracht. Das 2016 vom Mediziner Dominik Duscher und Pharmakologen Dominik Thor in Wien gegründete Biotech Unternehmen Tomorrowlabs GmbH macht sich diesen Mechanismus zunutze. Basierend auf dem zum Patent angemeldeten HSF ("HIF stärkender Faktor") Wirkstoff wurden Produkte entwickelt, die Haut- und Haarregeneration fördern sollen.

HIF1a(rot) durch CoCl2 induziert, sammelt sich im Zellkern an. Immunfluoreszenz mit Maus Endothelzellen

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Medizin-Nobelpreis 2019: Der Sauerstoffsensor des Lebens. Abgerufen am 3. Dezember 2020.
  2. K. M. Mohamed, A. Le u. a.: Correlation between VEGF and HIF-1alpha expression in human oral squamous cell carcinoma. In: Experimental and molecular pathology Band 76, Nummer 2, April 2004, S. 143–152. doi:10.1016/j.yexmp.2003.10.005. PMID 15010293.
  3. D. Shweiki, A. Itin u. a.: Vascular endothelial growth factor induced by hypoxia may mediate hypoxia-initiated angiogenesis. In: Nature Band 359, Nummer 6398, Oktober 1992, S. 843–845. doi:10.1038/359843a0. PMID 1279431.
  4. Scientist at LIMR leads study demonstrating drug-induced tissue regeneration. Abgerufen am 3. Dezember 2020 (englisch).
  5. Andrea Pagani, Matthias M. Aitzetmüller, Elizabeth A. Brett, Viktoria König, Raphael Wenny: Skin Rejuvenation through HIF-1α Modulation. In: Plastic and Reconstructive Surgery. Band 141, Nr. 4, April 2018, ISSN 0032-1052, S. 600e, doi:10.1097/PRS.0000000000004256 (lww.com [abgerufen am 3. Dezember 2020]).
  6. Andrea Pagani, B. Manuela Kirsch, Ursula Hopfner, Matthias M. Aitzetmueller, Elizabeth A. Brett: Deferiprone Stimulates Aged Dermal Fibroblasts Via HIF-1α Modulation. In: Aesthetic Surgery Journal. 1. Juni 2020, ISSN 1527-330X, doi:10.1093/asj/sjaa142, PMID 32479616.
  7. Dominik Duscher, Zeshaan N. Maan, Michael S. Hu, Dominik Thor: A single-center blinded randomized clinical trial to evaluate the anti-aging effects of a novel HSF™-based skin care formulation. In: Journal of Cosmetic Dermatology. Band 19, Nr. 11, 2020, ISSN 1473-2165, S. 2936–2945, doi:10.1111/jocd.13356.
  8. Khosrow Siamak Houschyar, Mimi R. Borrelli, Christian Tapking, Daniel Popp, Behrus Puladi: Molecular Mechanisms of Hair Growth and Regeneration: Current Understanding and Novel Paradigms. In: Dermatology. Band 236, Nr. 4, 2020, ISSN 1018-8665, S. 271–280, doi:10.1159/000506155, PMID 32163945.
  9. Hoffungsvoller Ansatz für Anti-Aging Skin Care und Haarregeneration. Abgerufen am 3. Dezember 2020.
  10. Tomorrowlabs: Tomorrowlabs. Abgerufen am 3. Dezember 2020.
  11. (Nicht mehr online verfügbar.) In: Lifechange.AT. 2. Oktober 2017, archiviert vom Original am 24. November 2020; abgerufen am 3. Dezember 2020 (deutsch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.lifechange.at
  12. Kosmetikbranche: Wie das Beauty-Start-up Tomorrowlabs den Markt erobert. Abgerufen am 3. Dezember 2020.
  13. Ein Protein gegen das Altern und für das Geldverdienen. Abgerufen am 3. Dezember 2020.

Literatur Bearbeiten

  • Percy, Melanie J. et al.: A Gain-of-Function Mutation in the HIF2A Gene in Familial Erythrocytosis. In: N Engl J Med. Nr. 358, 2008, S. 162–168 (Abstract).
  • Frontiers in Nephrology: Thomas O. Daniel et al.: Integrating Renal Hypoxic Signals in Development and Disease. In: J Am Soc Nephrol. Nr. 14, 2003, S. 2693–2694 (Artikel). – Serie von Übersichtsartikeln zu Grundlagen und medizinischer Bedeutung des Sauerstoff-Sensor-Systems.

Weblinks Bearbeiten

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Veröffentlichungsdatum:
Hypoxie induzierter Faktor HIF ist ein Transkriptionsfaktor und Hypoxie induzierbarer Faktor der die Versorgung der Zelle mit Sauerstoff reguliert indem er eine Balance zwischen Sauerstoffbedarf und Sauerstoffversorgung herstellt Seine Entdeckung wurde 2019 mit dem Nobelpreis fur Physiologie oder Medizin pramiert 1 Hypoxie induzierter Faktor 1 a Untereinheitnach PDB 1H2KVorhandene Strukturdaten 1d7g 1h2k 1h2l 1h2m 1l3e 1l8c 1lm8 1lq8 2ilm 4ZPREigenschaften des menschlichen ProteinsMasse Lange Primarstruktur 826 Aminosauren 92 7 kDaIsoformen 2BezeichnerGen Namen HIF1A HIF 1alpha HIF1 ALPHA MOP1 PASD8Externe IDs OMIM 603348 MGI 106918VorkommenUbergeordnetes Taxon ChordatiereOrthologeMensch MausEntrez 3091 15251Ensembl ENSG00000100644 ENSMUSG00000021109UniProt Q16665 Q61221Refseq mRNA NM 001530 NM 010431Refseq Protein NP 001521 NP 034561Genlocus Chr 14 61 23 61 28 Mb Chr 12 75 75 05 MbPubMed Suche 3091 15251Nobelpreis fur Physiologie Medizin 2019 Zellulare Anpassungsmechanismen an die Verfugbarkeit von Sauerstoff Bei normaler zellularer Verfugbarkeit von Sauerstoff wird Hif 1 alpha an zwei Prolin Resten hydroxyliert und nach der Bindung an VHL und Ubiquitin im Proteasom abgebaut Bei Sauerstoffmangel transloziert Hif 1 alpha in den Zellkern wo es als Komplex mit Hif 1 beta an HRE bindet und Gene aktiviert die z B Erythropoese Glykolyse und Angiogenese steuern HIF besteht aus einer labilen a Untereinheit die in den drei Isoformen HIF 1a HIF 2a und HIF 3a existiert und einer b Untereinheit Bei normaler Sauerstoffversorgung Normoxie ist die a Untereinheit an zwei spezifischen Prolyl Resten hydroxyliert Diese Hydroxylierung fuhrt dazu dass HIFa uber das Von Hippel Lindau Tumorsuppressor Protein pVHL abgebaut wird Bei mangelnder Sauerstoffversorgung Hypoxie ist die Hydroxylierung von HIF a gehemmt Der so stabilisierte Transkriptionsfaktor aktiviert das Erythropoetin Gen und eine Reihe weiterer Gene die zur Anpassung der Zelle an eine mangelnde Sauerstoffversorgung erforderlich sind Weiterhin deuten verschiedene Experimente auf HIF induzierte Expression von Wachstumsfaktoren der Gruppe Vascular Endothelial Growth Factor VEGF hin 2 3 Inhaltsverzeichnis 1 Gewebereparatur Regeneration und Verjungung 2 Einzelnachweise 3 Literatur 4 WeblinksGewebereparatur Regeneration und Verjungung BearbeitenUnter normalen Umstanden wird HIF 1a nach einer Verletzung oder bei Zellstress aller Art durch Prolylhydroxylasen PHDs abgebaut Im Juni 2015 fanden Wissenschaftler heraus dass die fortgesetzte Hochregulierung von HIF 1a uber PHD Inhibitoren verlorenes oder beschadigtes Gewebe bei Saugetieren mit einer Reparaturreaktion regeneriert Die Herunterregulierung von Hif 1a hingegen fuhrt zu einer Heilung mit einer Narbenreaktion bei Saugetieren mit einer vorherigen regenerativen Reaktion auf den Gewebeverlust Die Regulierung von HIF 1a kann entweder den Schlusselprozess der Regeneration von Saugetieren ausschalten oder einschalten 4 Wenig spater wurde die regenerative Wirkung einer HIF 1a Modulation auf gealterte Hautzellen beschrieben 5 6 und an Patienten ein verjungender Effekt gealterter Gesichtshaut belegt 7 HIF Modulation wurde auch mit einer positiven Wirkung bei anlagebedingtem Haarausfall in Verbindung gebracht 8 9 Das 2016 vom Mediziner Dominik Duscher und Pharmakologen Dominik Thor in Wien gegrundete Biotech Unternehmen Tomorrowlabs GmbH 10 macht sich diesen Mechanismus zunutze Basierend auf dem zum Patent angemeldeten HSF HIF starkender Faktor Wirkstoff wurden Produkte entwickelt die Haut und Haarregeneration fordern sollen 11 12 13 nbsp HIF1a rot durch CoCl2 induziert sammelt sich im Zellkern an Immunfluoreszenz mit Maus EndothelzellenEinzelnachweise Bearbeiten Medizin Nobelpreis 2019 Der Sauerstoffsensor des Lebens Abgerufen am 3 Dezember 2020 K M Mohamed A Le u a Correlation between VEGF and HIF 1alpha expression in human oral squamous cell carcinoma In Experimental and molecular pathology Band 76 Nummer 2 April 2004 S 143 152 doi 10 1016 j yexmp 2003 10 005 PMID 15010293 D Shweiki A Itin u a Vascular endothelial growth factor induced by hypoxia may mediate hypoxia initiated angiogenesis In Nature Band 359 Nummer 6398 Oktober 1992 S 843 845 doi 10 1038 359843a0 PMID 1279431 Scientist at LIMR leads study demonstrating drug induced tissue regeneration Abgerufen am 3 Dezember 2020 englisch Andrea Pagani Matthias M Aitzetmuller Elizabeth A Brett Viktoria Konig Raphael Wenny Skin Rejuvenation through HIF 1a Modulation In Plastic and Reconstructive Surgery Band 141 Nr 4 April 2018 ISSN 0032 1052 S 600e doi 10 1097 PRS 0000000000004256 lww com abgerufen am 3 Dezember 2020 Andrea Pagani B Manuela Kirsch Ursula Hopfner Matthias M Aitzetmueller Elizabeth A Brett Deferiprone Stimulates Aged Dermal Fibroblasts Via HIF 1a Modulation In Aesthetic Surgery Journal 1 Juni 2020 ISSN 1527 330X doi 10 1093 asj sjaa142 PMID 32479616 Dominik Duscher Zeshaan N Maan Michael S Hu Dominik Thor A single center blinded randomized clinical trial to evaluate the anti aging effects of a novel HSF based skin care formulation In Journal of Cosmetic Dermatology Band 19 Nr 11 2020 ISSN 1473 2165 S 2936 2945 doi 10 1111 jocd 13356 Khosrow Siamak Houschyar Mimi R Borrelli Christian Tapking Daniel Popp Behrus Puladi Molecular Mechanisms of Hair Growth and Regeneration Current Understanding and Novel Paradigms In Dermatology Band 236 Nr 4 2020 ISSN 1018 8665 S 271 280 doi 10 1159 000506155 PMID 32163945 Hoffungsvoller Ansatz fur Anti Aging Skin Care und Haarregeneration Abgerufen am 3 Dezember 2020 Tomorrowlabs Tomorrowlabs Abgerufen am 3 Dezember 2020 Tomorrowlabs Anti Aging mit patentiertem Wirkprinzip Nicht mehr online verfugbar In Lifechange AT 2 Oktober 2017 archiviert vom Original am 24 November 2020 abgerufen am 3 Dezember 2020 deutsch nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www lifechange at Kosmetikbranche Wie das Beauty Start up Tomorrowlabs den Markt erobert Abgerufen am 3 Dezember 2020 Ein Protein gegen das Altern und fur das Geldverdienen Abgerufen am 3 Dezember 2020 Literatur BearbeitenPercy Melanie J et al A Gain of Function Mutation in the HIF2A Gene in Familial Erythrocytosis In N Engl J Med Nr 358 2008 S 162 168 Abstract Frontiers in Nephrology Thomas O Daniel et al Integrating Renal Hypoxic Signals in Development and Disease In J Am Soc Nephrol Nr 14 2003 S 2693 2694 Artikel Serie von Ubersichtsartikeln zu Grundlagen und medizinischer Bedeutung des Sauerstoff Sensor Systems Weblinks BearbeitenAnimation von HIF 1a ARNT Komplex auf DNA basierend auf 4ZPR Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Hypoxie induzierter Faktor amp oldid 228032564