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白内障即晶状体浑浊，是一种常见的眼科疾病，近一半的人类失明由白内障引起。白内障具有较高的遗传异质性，目前已有30多个基因被报道与这种疾病相关联，涉及晶状体蛋白、结构蛋白、膜蛋白和转录因子等。HSF4是白内障的致病基因之一，已有20多个突变被发现导致先天性和老年性白内障，它是热休克因子家族的成员，在晶状体上皮细胞中特异性高表达，参与晶状体的分化和发育。晶状体是由上皮细胞和纤维细胞组成的特殊组织，其中纤维细胞由上皮细胞增殖分化而来，增殖分化过程持续终生。在小鼠中敲除HSF4可引起晶状体上皮细胞分化异常、小眼畸形和白内障等表型，表明上皮细胞分化异常或受阻可能是 HSF4突变导致白内障的原因之一。目前，HSF4突变导致晶状体上皮细胞异常分化和白内障形成的具体分子机制还不完全清楚，而且HSF4在上皮细胞的正常分化过程中的调控作用尚无研究报道。 我们在人晶状体上皮细胞系（HLECs）中表达野生型HSF4蛋白，研究HSF4在晶状体分化过程中的作用；同时分析三个负显性致病突变A20D、R74H和L115P导致白内障的分子机理。发现野生型HSF4能抑制晶状体上皮细胞的增殖，并且HSF4导致增殖抑制是通过改变细胞周期进程来实现的。HSF4能够导致上皮细胞G1/S期周期阻滞，而突变型A20D、R74H和L115P对上皮细胞增殖和周期进程基本都没有影响。进一步研究表明HSF4导致的周期阻滞依赖于肿瘤抑制蛋白p53，在p53缺失的细胞系中野生型HSF4和突变型一样，不能引起细胞周期和增殖的改变。 从HSF4和p53的定位入手，发现野生型HSF4在细胞核中点状聚集并募集p53，二者在细胞核中完全共定位。免疫共沉淀实验发现HSF4和p53蛋白存在相互作用。虽然三个突变型也能和 p53互作，但是互作能力减弱，定位方式亦发生明显改变。免疫印迹实验显示HSF4显著上调p53的蛋白水平，半衰期实验证明p53蛋白水平的上调是通过稳定性的增加实现的。MDM2是p53蛋白的负调控因子，我们发现HSF4通过抑制MDM2与p53的结合来降低p53的泛素化降解。p21是p53的下游靶基因，在细胞周期调控中扮演着重要角色。p53的转录活性随着其稳定性的增加而增强，进而增加靶基因p21转录和翻译，得到HSF4通过p21的上调促进晶状体上皮细胞的G1/S期阻滞的结论。而HSF4的三个突变型A20D、R74H和L115P失去了维持p53的稳定和促进p21的表达的能力，因此不能引起晶状体上皮细胞的G1/S期阻滞，导致分化不能顺利进行。由此揭示突变型导致分化受阻可能是白内障产生的主要原因。 本文首次发现热休克转录因子家族成员 HSF4在蛋白水平和重要的肿瘤抑制因子p53相互作用并将其束缚在细胞核中，提高p53蛋白的稳定性。稳定的p53通过激活p21的表达，引起晶状体上皮细胞G1/S期周期阻滞，使细胞退出周期，为分化做准备。这些结论表明HSF4在晶状体上皮细胞分化成纤维细胞过程中的关键节点起开关作用，同时证实了HSF4致病突变A20D、R74H和L115P不能调控晶状体上皮细胞的周期，丧失了调节分化的能力。本文对HSF4致病突变的研究有助于揭示突变导致白内障的分子机理，给治疗和预防提供了坚实的理论基础，为HSF4功能研究打开一条新的途径，也为晶状体分化调节机制的研究提供了新的思路。