异黄酮类植物雌激素通过雌激素受体对靶基因的转录调节作用

中 西 医 结 合 学 报 2007 年 9 月 第 5 卷 第 5 期 Journ al o f C hinese Int egra tiv e M edicin e , Se ptem ber 2007 ; V o l .5 , N o .5
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异 黄 酮 类 植 物 雌 激 素 通 过 雌 激 素 受 体 对 靶 基 因 的 转 录 调 节 作 用
孟 庆 书 , 朱 晓 燕 , 唐 晓 露 , 马 蓓 , 倪 鑫
第 二 军 医 大 学 基 础 部 生 理 学 教 研 室 , 上 海 200433
目 的 : 观 察 异异 黄 酮 类 植 物 雌 激 素 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 通 过 雌 激 素 受 体 (est rog en receptor , E R) 对 靶 基 因 的
转 录录 调 节 作 用 。
方 法 : 采 用 磷 酸 钙 瞬 时 转 染 的 方 法 , 利 用 转 染 雌 激 素 受 体 表 达 质 粒 的 H ela 细 胞 , 观 察 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 对
雌 激 素 反 应 元 件 (estrogen response element , ER E) 报 告 基 因 的 转 录录 激 活 作 用 ; 此 外 还 观 察 ER 拮 抗 剂 ICI
182780 对 这 两 种 植 物 雌 激 素 转 录录 激 活 作 用 的 影 响 。
结 果 : 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 均 可 通 过 ER 的 两 种 亚 型 ERα 和 ERβ 激 活 ERE 报 告 基 因 的 转 录录 , 且 这 种 转 录录 激
活 作 用 能 被 ICI 182780 所 阻 断 。
结 论 : 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 均 能 产 生 类 雌 激 素 样 作 用 , 通 过 E Rα 和 ERβ 激 活 E R 靶 基 因 的 转 录录 。
关 键 词 : 异异 黄 酮 类 ; 染 料 木 素 ; 大 豆 苷 元 ; 雌 激 素 受 体
中 图 分 类 号 : R349 .64 ; 文 献 标标 识 码 : A ; 文 章 编编 号 : 16721977(2007)05057704
Effect of isoflavones in regulating the transcription of target genes
through estrogen receptors
Qingshu MENG , Xiaoyan ZHU , Xiaolu TANG , Bei MA , Xin NI
Depa rtment of Physiolo gy , College of Basic M edical Science , Second Military Medical University , Shang hai 200433 , China
Objective : To observe the transcriptional regulation of the two isoflavones genistein and daidzein on target
genes .
Methods : In this study , we used ERα or ERβ overexpressing Hela cells to observe the transcriptional
regulation of genistein and daidzein on ERE reporter gene with calciumphosphate method , and furthermore
observing the effects of phytoestrogen antagonist ICI 182780 on their activation .
Results : Our results showed that both genistein and daidzein could activate ERE receptor gene through ERα
and ERβ ,and these effects could be blocked by ICI 182780 .
Conclusion : Both genistein and daidzein can mimic estrogen's effect to activate the transcription of target
genes through binding to the ERs .
Keywords : isoflavones ; genistein ; daidzein ; receptor ,estrogen
Meng Q S , Zhu XY , Tang XL , Ma B , Ni X . J Chin Inte gr Me d / Zhong X i Y i J ie H e X ue Bao .2007 ; 5(5) : 577580 .
Received November 28 , 2006 ; published online July 15 , 2007 . F ree full tex t ( PDF) is available at w w w .jcimjo urnal .com
雌 激 素 具 有 广 泛泛 的 生 物 学 效 应 , 它 不 仅 在 女 性
生 殖 器 官 的 发 育 和 第 二 性 征 的 维 持 中 具 有 不 可 替 代
的 作作 用 , 而 且 对 骨 质 代 谢 、 脂 类 代 谢 、 心 血 管 和 神 经
系 统统 等 也 有 着 重 要 的 调 节 作作 用 。
女 性 进 入 绝 经 期 后 , 体体 内 雌 激 素 水 平 明 显 下 降 ,
不 仅 可 导 致 一 系 列 植 物 神 经 系 统统 功 能 紊 乱 的 症 状 ,
还 可 能 引 起 冠 心 病 、 动 脉 粥 样 硬 化 和 骨 质 疏 松 等 疾
病 。 传 统统 的 雌 激 素 替 代 治 疗 (estrogen replacement
t reat ment , E RT) 虽 然 可 治 疗 或 缓 解 由 于 雌 激 素 不
足 所 带 来 的 疾 病 , 但但 大 型 临 床 实 验 表 明 ,E RT 使使 得
[ 1 ]
患 乳 腺 癌 和 子 宫 内 膜 癌 的 风 险 明 显 增 加
。 因 此 ,
寻 求 更 为 安 全 的 替 代 疗 法法 的 药 物 , 一 直 是 医 学 界 关
注注 的 课 题 。 近 年 来 , 存 在 于 植 物 中 具 有 雌 激 素 样 作作
用 的 非 甾 体体 类 化 合 物 ——— 植 物 雌 激 素 , 被 认 为 更 加
基 金 项 目 : 上 海 市 科 技 发 展 基 金 资 助 项 目 (No . 06 jc14083)
Correspondence : Xin NI , MD , P rofesso r ; T el : 02125070308 ; Email : nxljq2003 @ ya hoo .com .cn

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安 全 而 有 望 成 为 雌 激 素 的 替 代 品 。
植 物 雌 激 素 天 然 存 在 于 豆 类 、 谷 物 、 水 果 、 蔬 菜
和 中 草 药 等 植 物 中 , 是 一 类 具 有 弱 雌 激 素 样 作作 用 的
杂 环 多 酚 类 化 合 物 , 通 常 分 为 异 黄 酮 类 、 木 酚 素 类 和
香 豆 雌 酚 三 大 类 。 这 三 类 植 物 雌 激 素 中 , 异 黄 酮 类
的 雌 激 素 样 活活 性 最 强 , 其 中 的 染 料 木 素 ( genistein ,
G ST) 和 大 豆 苷 元 (daidzein , DDZ) 是 两 种 主 要 的 异
黄 酮 物 质 。 本 研 究 利 用 雌 激 素 受 体体 (estrogen re
cept or , ER) 表 达 缺缺 失 的 H ela 细 胞 , 采 用 磷 酸 钙 瞬
时 转 染 的 方 法法 , 对 两 种 异 黄 酮 类 物 质 染 料 木 素 和 大
豆 苷 元 通 过 雌 激 素 受 体体 对 靶 基 因 的 转 录 调 节 作作 用 进
行 了 初 步 的 探探 讨 。
1 材 料 和 方 法
1 .1 药 品 染 料 木 素 、 大 豆 苷 元 ( 纯 度 99 % 以 上 ) ,
上 海 同 田 生 化 技 术 有 限 公 司 产 品 ;ICI 182780 ,T oc
ris Cookson 公 司 产 品 。
1 .2 细 胞 培 养 Hela 细 胞 培 养 于 含 10 % 无 激 素 小
牛 血 清 的 D ME M 培 养 基 中 , 置置 于 37 ℃ 、5 % C O2 培
养 箱 中 孵 育 , 每 周 传 代 2 ~ 3 次 。
1 .3 质 粒 雌 激 素 反 应 元 件 (estrogen response
elem ent , E RE ) 的 荧 光 素 酶 报 告 基 因 2ER E39
PRLluc , 由 美美 国 弗 吉 尼 亚 大 学 Rich Day 教 授授 惠 赠 ;
内 参 照 质 粒 PRLT K V ,Promega 公 司 产 品 ;ERα 表
达 载 体体 , 由 美美 国 Illinois 大 学 B .S . Kazenellenbogen
教 授授 惠 赠 ;ERβ 表 达 载 体体 , 由 澳 大 利 亚 Prince H enry
研 究 院 P . Fuller 博 士 惠 赠 。
1 .4 转 染 将 H ela 细 胞 以 5 × 10 4 个 细 胞 / 孔 接接 种
于 24 孔 板 , 在 含 10 % 无 激 素 小 牛 血 清 的 D M E M 培
养 基 中 培 养 24 h , 向 含 有 3 .5 μ g/ 孔 DN A 以 及
0 .1 μg/ 孔 PR LT KV 的 CaCl2 溶 液液 中 加 入 等 体体 积
2 × H BS , 上 下 颠 倒 两 次 , 室 温 孵 育 30 min 以 形 成 沉
淀淀 , 按按 与 培 养 基 的 体体 积 比 为 1 ∶ 3 的 比 例例 均 匀 加 入
H ela 细 胞 培 养 上 清 中 。 转 染 后 10 ~ 12 h , 给给 予 不 同
的 药 物 处 理 24 h , 对 照 组 ( Ctr 组 ) 用 相 应 药 物 的 溶
剂 处 理 , 最 后 用 DualLuciferase Repor ter Assay
System( 购 自 Promega 公 司 ) 检检 测测 荧 光 素 酶 活活 性 。
报 告 基 因 与 内 参 照 的 荧 光 素 酶 活活 性 之 比 代 表 报 告 基
因 的 转 录 活活 性 , 以 去 除 由 于 转 染 效 率 不 同 而 带 来 的
误 差 。
1 .5 统统 计 学 方 法 所 有 数 据据 均 以 x ± s 表 示 , 多 组
间 的 差 别 用 方 差 分 析 进 行 统统 计 分 析 。
2 结 果
2 .1 不 同 浓 度 的 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 对 ERE 报 告
基 因 转 录 的 影 响 将 带 有 2 个 ERE 的 ER 荧 光 素
酶 报 告 基 因 (2 E RE39 PRLLuc) 单 独 转 染 H ela 细
胞 后 , 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 对 E R 报 告 基 因 的 转 录
无 明 显 影 响 。 当 将 ERα 或 E Rβ 与 E RE 报 告 基 因
共 转 染 H ela 细 胞 后 , 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 均 可 明 显
诱 导 E RE 报 告 基 因 转 录 激 活活 , 且 呈 现 明 显 的 剂 量 依依
赖 效 应 。 而 低 浓浓 度 植 物 雌 激 素 (10 8 ~ 10 7 m ol/L 的
染 料 木 素 ,10 7
mol/L 大 豆 苷 元 ) 只 能 通 过 激 活活 E Rβ
激 活活 ERE 报 告 基 因 的 转 录 , 而 对 过 表 达 ERα 的
H ela 细 胞 则 没 有 明 显 作作 用 , 提 示 染 料 木 素 和 大 豆 苷
元 与 E Rβ 亲 和 力 更 高高 的 特 性 。 见 图 1 和 2 。
2 .2 雌 激 素 受 体 拮 抗 剂 ICI 182780 对 染 料 木 素 和
大 豆 苷 元 转 录 激 活 的 影 响 在 E Rα 或 ERβ 过 表 达
的 H ela 细 胞 中 , 雌 激 素 受 体体 拮 抗 剂 ICI 182780
(10 6 mol/L) 能 够 完 全 阻 断 染 料 木 素 (10 5 m ol/L)
和 大 豆 苷 元 (10 5
m ol/L) 对 过 表 达 ERα 的 Hela 细
胞 中 ER E 报 告 基 因 的 转 录 激 活活 作作 用 ; 而 在 过 表 达
E Rβ 的 H ela 细 胞 中 ,ICI 182780 同 样 能 完 全 阻 断 大
豆 苷 元 的 转 录 激 活活 作作 用 , 而 对 染 料 木 素 的 转 录 激 活活
则 只 能 部 分 阻 断 。 见 图 3 。
图 1 染 料 木 素 对 ERE 报 告 基 因 的 转 录 激 活 作 用
Figure 1 The activation on ERE reporter gene by genistein
P < 0 .01 , vs cont rol gro up ; n = 4 .

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图 2 大 豆 苷 元 对 ERE 报 告 基 因 的 转 录 激 活 作 用 .
Figure 2 The activation on ERE reporter gene by daidzein .
P < 0 .01 , vs cont rol gro up ; n = 4 .
图 3 ICI 182780 对 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 转 录 激 活 作 用 的 影 响
Figure 3 The transcriptional regulation of ICI182780 on activation induced by genistein and daidzein
A : Cells w ere co tra nsf ected with E Rα a nd E R E rep ort er gene . B : Cells w ere c ot ra nsf ect ed w it h ERβ a nd ER E repor ter g en e . Ct r : c ont r ol ;
G S T : genist ein ; DD Z : da idzein ; I CI :ICI 182780 . P < 0 .05 , P < 0 .01 , vs co ntro l ; △ △ P < 0 .01 , vs genist ein or d aidzein ; ▲ ▲ P < 0 .01 ,
vs ICI ; n = 4 .
3 讨 论
雌 激 素 的 经 典 作作 用 机 制 认 为 , 雌 激 素 首 先 与 雌
激 素 受 体体 上 的 配 体体 结 合 区 (ligand binding dom ain ,
L BD) 结 合 使使 得 受 体体 分 子 形 成 二 聚 体体 , 从 而 使使 得 ER
的 DN A 结 合 区 (D N A binding domain , DBD) 与 靶
基 因 启 动 子 上 的 雌 激 素 反 应 元 件 ( est rogen
res ponse element , E RE) 结 合 , 启 动 基 因 转 录 。 染
料 木 素 和 大 豆 苷 元 是 两 种 主 要 的 异 黄 酮 类 植 物 雌 激
素 , 它 们们 与 雌 激 素 结 构 相 似似 , 都 含 有 二 酚 羟羟 基 结 构 的
活活 性 基 团 , 可 与 ER 结 合 发 挥挥 雌 激 素 样 的 作作 用 。 有
报 道 表 明 , 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 与 ER 的 亲 和 力 均
小 于 雌 激 素 , 而 且 二 者 对 于 ER 的 不 同 亚 型 E Rα 和
E Rβ 的 结 合 能 力 也 不 同 。 如 染 料 木 素 对 E Rα 的 亲
和 力 比 雌 激 素 低 25 倍 , 而 对 ERβ 的 亲 和 力 与 雌 激
素 相 当 , 染 料 木 素 对 ERβ 的 亲 和 力 约 为 ERα 的 22
倍 ; 大 豆 苷 元 与 ERα 和 E Rβ 的 亲 和 力 则 分 别 比 雌
激 素 低 1 000 倍 和 200 倍 , 大 豆 苷 元 对 ERβ 的 亲 和
[ 2 ]
力 约 为 E Rα 的 5 倍
。 近 年 来 , 在 不 同 的 细 胞 如 乳
腺 癌 ( M CF7) 、 神 经 母 细 胞 瘤 ( Neuro2 A ) 以 及 成 骨
肉 瘤 细 胞 ( M G63) 均 观 察 到 了 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元
通 过 E Rα 和 E Rβ 对 ER E 报 告 基 因 的 转 录 调 节 作作
[ 3 ~ 6 ]
用
。 本 研 究 的 结 果 表 明 , 在 H ela 细 胞 这 一 缺缺 乏
E R 的 细 胞 中 , 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 对 ERE 报 告 基
因 没 有 转 录 调 节 作作 用 ; 而 在 过 表 达 ERα 或 E Rβ 的
H ela 细 胞 中 , 二 者 均 可 明 显 诱 导 报 告 基 因 的 转 录 ;
而 且 雌 激 素 受 体体 拮 抗 剂 ICI 182780 可 阻 断 染 料 木
素 和 大 豆 苷 元 的 转 录 激 活活 作作 用 。 这 些 实 验 结 果 表
明 , 这 两 种 植 物 雌 激 素 的 转 录 激 活活 作作 用 是 依依 赖 于
E R 存 在 的 。 本 实 验 结 果 表 明 , 低 浓浓 度 植 物 雌 激 素
(10 8 ~ 10 7 m ol/L 染 料 木 素 ,10 7 m ol/L 大 豆 苷 元 )
只 能 通 过 激 活活 E Rβ 激 活活 E RE 报 告 基 因 的 转 录 , 而
对 过 表 达 E Rα 的 H ela 细 胞 则 没 有 明 显 作作 用 , 提 示
染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 与 E Rβ 亲 和 力 更 高高 , 这 与
[ 5 ]
Schreihofer 等 研 究 的 结 果 是 一 致 的 。 异 黄 酮 类
植 物 雌 激 素 由 于 具 备 选 择择 性 结 合 E Rβ 并 介 导 E Rβ
依依 赖 的 转 录 激 活活 的 特 性 , 因 此 被 推 荐 为 天 然 的 选 择择
性 雌 激 素 受 体体 调 节 剂 ( selective est ro gen recept or
modulators , SER M s) 。 关 于 异 黄 酮 类 物 质 尤 其 是
[ 7 ]
染 料 木 素 选 择择 性 结 合 E Rβ 的 机 制 ,Routledge 等
的 研 究 表 明 染 料 木 素 结 合 ER 后 , 使使 得 ERβ 募 集 共
激 活活 因 子 SRC1a 和 TIF2 的 能 力 比 ERα 分 别 高高 出
[ 8 ]
12 000 倍 和 33 倍 。 A n 等 在 人 的 血 癌 细 胞 U937
细 胞 发 现 异 黄 酮 类 物 质 能 使使 ERβ 的 A F2 表 面 更 易

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于 结 合 许 多 共 调 节 因 子 如 糖 皮 质 激 素 受 体体 作作 用 蛋 白
1 ( glucocor ticoid interacting receptor protein 1 ,
GPI P1) , 从 而 对 靶 基 因 具 有 ERβ 依依 赖 性 的 转 录 调
节 作作 用 , 然 而 其 具 体体 机 制 尚 待 进 一 步 的 研 究 。
大 量 的 流流 行 病 学 研 究 表 明 , 膳 食 植 物 雌 激 素 尤
其 大 豆 及 谷 类 食 品 中 含 有 的 植 物 雌 激 素 能 降 低 激 素
依依 赖 型 癌 症 乳 腺 癌 和 前 列 腺 癌 的 发 生 率 , 因 其 潜 在
的 抗 癌 、 抗 氧 化 及 对 心 血 管 和 骨 质 的 保 护 作作 用 , 近 年
来 备 受 人 们们 的 关 注注 。 本 研 究 的 结 果 提 示 , 异 黄 酮 类
植 物 雌 激 素 染 料 木 素 和 大 豆 苷 元 可 以 模 拟拟 雌 激 素 的
作作 用 调 节 E RE 下 游 靶 基 因 的 转 录 , 有 关 这 方 面 还 有
待 更 加 深 入 的 研 究 。
REFERENCES
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