bHLH轉錄因子，即鹼性螺旋—環—螺旋（basic helix-loop-helix，bHLH）蛋白，是廣泛存在於植物、動物和真菌中的轉錄因子超家族之一。bHLH超家族成員含有2個高度保守且功能不同的結構域：鹼性區域（basic region）和螺旋—環—螺旋（helix-loop-helix，HLH）區域。
基本介紹
- 中文名：bHLH轉錄因子
- 外文名：bHLH transcription factor(s)
- 類型：鹼性螺旋—環—螺旋蛋白
結構,分類,
結構
bHLH超家族成員含有2個高度保守且功能不同的結構域：鹼性區域（basic region）和螺旋—環—螺旋（helix-loop-helix，HLH）區域。其中鹼性區域由10～20個胺基酸組成，位於bHLH結構域N端，作為DNA結合區域，可識別E-box（5'-CANNTG-3'）和G-box；位於C端的HLH區依賴疏水胺基酸的相互作用，形成2個HLH蛋白的同源或異源二聚體，然後調節下游靶基因的表達。因此，bHLH轉錄因子常以二聚體的形式起作用。
HLH區域主要負責蛋白與蛋白間的相互作用，形成同型或異型二聚體。例如，擬南芥中bHLH轉錄因子PIF3（phytochrome interacting factor3）不僅能自身形成同型二聚體，還能與HFR1（long hypocotyl in far-red）蛋白結合形成異型二聚體，參與光敏色素A的信號轉導。
bHLH還可以與其他轉錄因子家族，如MYB類轉錄因子形成二聚體或三聚體發揮作用。例如，參與花青素合成的MBW（MYB-bHLH-WD40）三聚體轉錄因子複合物。還有一些缺少鹼性區的bHLH蛋白，能通過與其他bHLH蛋白形成二聚體，抑制目標基因的表達。此外，轉錄因子還可以形成非DNA結合二聚體。例如，擬南芥中的bHLH類轉錄因子MYC2與bZIP類轉錄因子GBF1在植物體內並不直接結合形成異型二聚體，而是分別與基因啟動子區鄰近但鹼基種類不同的E-box結合而產生相互拮抗作用。
分類
bHLH轉錄因子是植物第二大類轉錄因子家族，亞族十分豐富（Heim et al.,2003）。基因組測序技術的發展大大推進了bHLH蛋白家族的分離鑑定，研究者們利用進化分類的方法可將其分為A～F六類。主要依據為：E-box的結合區域、部分殘基的保守性以及是否存在額外的結構域（Miao et al.,2020;Yokoyama et al.,1993）。也可根據來源植物如擬南芥、土豆（Solanum tuberosum）、番茄、水稻等進行分類。按照系統發育的分類方法可將擬南芥中162個bHLH轉錄因子分為21個亞族（Qi et al.,2014），水稻中現有的167個bHLH轉錄因子可分為22個亞族（Ortolan et al.,2021）。其中Ⅰb、Ⅲa、Ⅳa、Ⅳb、Ⅷc亞族的bHLH轉錄因子功能與植物缺鐵調控關係密切。bHLH轉錄因子的基因結構和系統發育關係比較複雜，表明不同植物物種之間存在進化差異。隨著生物信息分析的發展，研究者可使用軟體通過基因家族分析鑑定出某物種的bHLH轉錄因子並對其進行功能驗證，bHLH轉錄因子將會在更多植物中被發現並得到更為深入的分析。
組別 | 特徵 | 數量 | 具體家族 |
|---|---|---|---|
A | 結合部位為具有CACCTG或CAGCTG特徵的E框 | 22 | ASCa，AS Cb，Atonal，Beta3，Delilah，esp，E12/E47，MyoRa，MyoRb，MyoD，Mist，Ngn，NeuroD，Net，NSCL，Hand，Oligo，Paraxis，PTFa，PTFb，SCL，Twist |
B | 結合部位為具有CACGTG或CATGTTG特徵的E框 | 12 | AP4，FIGα，Myc，Max，Mad，Mnt，Mlx，MITF，SRC，SREBP，TF4，USF |
C | 結合部位為具有ACGTG或GCGTG特徵的E框，且具有1個或2個PAS結構域 | 7 | AHR，ARNT，Bmal，Clock，HIF，Sim，Trh |
D | N端缺少鹼性區域，不能與DNA結合，主要通過與A組bHLH蛋白形成無DNA結合能力的二聚體而發揮作用 | 1 | Emc |
E | 鹼性區域富含脯氨酸或甘氨酸，可優先與具有CACGCG或CACGAG鹼基的N框（N-box）DNA序列結合 | 2 | Hes，Hey |
F | 具有IPT（immunoglobulin-likefold shared by plexins and tianscription factors）結構域結合部位 | 1 | COE |
