Grm3基因编码的是一种名为mGlu3(或mGluR3)的蛋白,属于代谢型谷氨酸受体家族。该家族成员在哺乳动物的中枢神经系统中广泛表达,并参与多种生理过程,包括突触传递、神经发育、学习和记忆。mGlu3受体是一种G蛋白偶联受体,能够与谷氨酸结合,并通过激活下游的信号传导通路影响细胞功能。由于其在神经系统中扮演的关键角色,Grm3基因的变异可能与多种神经精神疾病相关。
研究表明,Grm3基因的启动子区域缺乏典型的TATA框,但包含CCAAT盒和Sp1结合位点,这些元件对基因的表达调控至关重要。通过报告基因实验,研究者发现这些元件对应于Grm3基因的核心启动子区域,并能够调节其在神经母细胞瘤和星形胶质瘤细胞系中的表达。此外,还发现Grm3基因的5'-非翻译区包含一个负性调节元件,能够抑制基因的转录[1]。
Grm3基因的变异与精神分裂症的发生发展有关。一项研究发现,Grm3基因的SNPs与认知功能和前额叶皮层脑活动相关,并在首次发作的精神分裂症患者中表现出与工作记忆和临床症状对抗精神病药物治疗的反应相关的药效遗传学关系[2]。另一项Meta分析也支持了GWAS研究发现的Grm3基因变异与精神分裂症风险之间的联系,并指出这些风险等位基因可能具有人群特异性[4]。然而,也有研究并未发现Grm3基因变异与精神分裂症之间的显著关联[8]。
Grm3基因的变异还与结肠癌的发生发展有关。研究发现,Grm3基因的表达在多数人类结肠腺癌和结肠癌细胞系中显著上调,且Grm3基因的敲低或抑制能够抑制肿瘤生长。Grm3基因通过拮抗TGFβ介导的蛋白激酶A激活和蛋白激酶B(AKT)抑制来发挥其作用。此外,miR-487b-3p能够直接靶向Grm3,过表达miR-487b-3p能够抑制结肠癌细胞的致瘤性[3]。
除了在神经系统和肿瘤中的作用外,Grm3基因还与自身免疫性疾病相关。研究发现,Grm3基因的配体能够下调B细胞数量,并改善小鼠的狼疮样疾病症状。相反,Grm3基因的拮抗剂会增加B细胞数量并加剧疾病[7]。这表明Grm3基因在调节免疫系统功能中发挥作用,可能是自身免疫性疾病治疗的潜在靶点。
Grm3基因的变异还与黑色素瘤的发生发展有关。研究发现,肿瘤相关的Grm3基因变异能够干扰黑色素体转运和cAMP信号传导,进而影响黑色素瘤的进展和药物抵抗性[6]。
此外,Grm3基因的变异还与精神分裂症患者对治疗的反应有关。研究发现,Grm3基因的某些变异与精神分裂症患者对治疗的反应相关,包括工作记忆的改善和阴性症状的减轻[2,5]。这表明Grm3基因的变异可能影响精神分裂症患者对治疗的反应,为个体化治疗提供了潜在的靶点。
综上所述,Grm3基因编码的代谢型谷氨酸受体mGlu3在多种生物学过程中发挥重要作用,包括神经传递、肿瘤发生发展和免疫系统功能调节。Grm3基因的变异与多种神经精神疾病和肿瘤相关,并可能影响患者对治疗的反应。这些发现为深入理解Grm3基因的功能和疾病发生机制提供了重要线索,并为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。
参考文献:
1. Corti, C, Xuereb, J H, Corsi, M, Ferraguti, F. . Identification and characterization of the promoter region of the GRM3 gene. In Biochemical and biophysical research communications, 286, 381-7. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11500049/
2. Bishop, Jeffrey R, Reilly, James L, Harris, Margret S H, Keshavan, Matcheri S, Sweeney, John A. 2014. Pharmacogenetic associations of the type-3 metabotropic glutamate receptor (GRM3) gene with working memory and clinical symptom response to antipsychotics in first-episode schizophrenia. In Psychopharmacology, 232, 145-54. doi:10.1007/s00213-014-3649-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25096017/
3. Yi, H, Geng, L, Black, A, Berim, L, Wang, J. 2017. The miR-487b-3p/GRM3/TGFβ signaling axis is an important regulator of colon cancer tumorigenesis. In Oncogene, 36, 3477-3489. doi:10.1038/onc.2016.499. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28114282/
4. Saini, S M, Mancuso, S G, Mostaid, Md S, Everall, I P, Bousman, C A. 2017. Meta-analysis supports GWAS-implicated link between GRM3 and schizophrenia risk. In Translational psychiatry, 7, e1196. doi:10.1038/tp.2017.172. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28786982/
5. Bishop, Jeffrey R, Miller, Del D, Ellingrod, Vicki L, Holman, Timothy. . Association between type-three metabotropic glutamate receptor gene (GRM3) variants and symptom presentation in treatment refractory schizophrenia. In Human psychopharmacology, 26, 28-34. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21344500/
6. Neto, Ana, Ceol, Craig J. 2017. Melanoma-associated GRM3 variants dysregulate melanosome trafficking and cAMP signaling. In Pigment cell & melanoma research, 31, 115-119. doi:10.1111/pcmr.12610. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28646617/
7. Ma, Ning, Liu, Xiaoling, Xing, Chen, Xiao, He, Wang, Renxi. 2015. Ligation of metabotropic glutamate receptor 3 (Grm3) ameliorates lupus-like disease by reducing B cells. In Clinical immunology (Orlando, Fla.), 160, 142-54. doi:10.1016/j.clim.2015.05.016. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26071318/
8. Norton, Nadine, Williams, Hywel J, Dwyer, Sarah, O'Donovan, Michael C, Owen, Michael J. 2005. No evidence for association between polymorphisms in GRM3 and schizophrenia. In BMC psychiatry, 5, 23. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15892884/