Bmi1-flox 基因敲除小鼠

BMI1，也称为B细胞特异性Mo-MLV插入位点1，是一种在多种生物学过程中发挥重要作用的基因。BMI1属于多梳抑制复合物1（PRC1）的成员，PRC1是一种表观遗传调控因子，参与调控基因表达和染色质结构。BMI1在维持干细胞的自我更新和多能性中起着关键作用，同时在多种癌症的发生和发展中也发挥着重要作用。

BMI1在精子发生过程中起着重要作用。研究表明，BMI1是维持未分化精原细胞命运所必需的，它通过抑制和激活目标基因来精细调节基因表达。BMI1还通过维持PI3K-Akt信号通路来促进精原细胞的增殖。此外，BMI1与Sal-like 4（SALL4）转录因子相互作用，共同调节基因表达[1]。

BMI1在人红细胞生成过程中也发挥着重要作用。BMI1是维持红细胞前体自我更新的必要和充分条件。BMI1过表达导致红细胞前体自我更新显著增加。BMI1和RING1B的占据以及抑制性组蛋白标记在已知的BMI1靶基因位点被检测到，这与BMI1抑制后细胞周期的改变一致。此外，还鉴定了上调的BMI1靶基因，这些基因具有低抑制性组蛋白修饰，包括胆固醇稳态的关键调节因子。功能研究表明，胆固醇的摄取和合成对于BMI1相关的自我更新至关重要。这些发现支持BMI1不仅通过基因抑制，还通过基因激活来调节红细胞自我更新的假设[2]。

BMI1在癌症发生和发展中也发挥着重要作用。研究表明，BMI1基因沉默可以抑制肝癌细胞的增殖和侵袭性，并提高它们对5-氟尿嘧啶（5-FU）的敏感性。BMI1基因沉默在HCC细胞中抑制了BMI1的表达，降低了HCC细胞的增殖和迁移能力。此外，BMI1基因沉默还增加了5-FU处理后凋亡细胞的百分比，并降低了5-FU的IC50值。这些结果表明，BMI1基因沉默可以抑制HCC细胞的增殖和侵袭性，并提高它们对化疗药物的敏感性[3]。

BMI1还与EB病毒蛋白EBNA3C介导的宿主基因激活有关。BMI1是PRC1的一个亚基，它在EBNA3C介导的宿主基因激活中发挥重要作用。当BMI1被敲低时，EBNA3C仍然可以有效地抑制基因表达，但宿主基因的激活却被损害。这推翻了关于BMI1/PRC1在EBNA3C介导的调节中功能的先前假设，并首次直接确定了参与EBNA3介导的激活的宿主因子[4]。

BMI1在组蛋白H2A泛素化和Hox基因沉默中也起着重要作用。BMI1刺激H2A泛素化，这对于Hox基因沉默和正常细胞生长是必需的。BMI1通过同时与其他亚基相互作用来维持复合物的完整性。BMI1的敲低导致全局和位点的H2A泛素化丢失，HoxC5基因的上调以及细胞生长减慢。这些研究表明，BMI1对于H2A泛素化是必需的，并且H2A泛素化调节BMI1介导的基因表达[5]。

BMI1在神经母细胞瘤（NB）的发生和发展中也发挥着重要作用。BMI1是MYCN的一个靶基因，它通过抑制KIF1Bbeta和TSLC1来调节肿瘤发生。BMI1的表达导致NB细胞增殖和集落形成的加速。BMI1相关的NB细胞表型的调节似乎不仅仅通过p14ARF/p16INK4a在NB细胞中起作用。使用肿瘤特异性cDNA微阵列的表达分析表明，BMI1依赖性抑制了KIF1Bbeta和TSLC1，这些基因在预测NB预后中起着重要作用。染色质免疫沉淀分析显示，KIF1Bbeta和TSLC1是NB细胞中BMI1的直接靶点。这些发现表明，MYCN诱导BMI1的表达，导致通过多梳组基因介导的表观遗传染色体修饰来抑制肿瘤抑制因子。NB细胞的增殖和分化似乎部分依赖于MYCN/BMI1/肿瘤抑制因子途径[6]。

BMI1在记忆CD4 T细胞存活中也发挥着重要作用。在没有BMI1的情况下，记忆CD4+ T辅助（Th）1/Th2细胞数量显著减少。在体内和体外，都观察到BMI1缺失的记忆Th2细胞死亡增加。在由BMI1调节的各种促凋亡基因中，促凋亡BH3-only蛋白Noxa在BMI1缺失的效应Th1/Th2细胞中的表达增加。通过删除Noxa，而不是Ink4a和Arf，恢复了记忆Th2细胞的生成。BMI1直接结合到Noxa基因位点，伴随着组蛋白H3-K27甲基化。其他PcG基因产物和Dnmt1对Noxa基因的募集高度依赖于BMI1的表达。此外，BMI1对于Noxa基因的DNA CpG甲基化是必需的。因此，BMI1通过直接抑制Noxa基因来控制记忆CD4+ Th1/Th2细胞的存活和功能[7]。

BMI1还与Dnmt1相关蛋白1（Dmap1）相互作用，参与基因沉默。BMI1直接与Dmap1相互作用，并与Dnmt1形成三元复合物，其中Dmap1位于中心位置。染色质免疫沉淀证实了BMI1靶位点上的三元复合物形成。Dmap1与BMI1靶位点结合的丧失与BMI1-/-细胞中基因表达的解除抑制密切相关。Dmap1的敲低表现出与BMI1敲除相同的效应，包括Hox基因的表达。这些发现表明，BMI1将Dmap1纳入多梳基因沉默[8]。

BMI1在人胶质母细胞瘤干细胞中也发挥着重要作用。BMI1在CD133+脑肿瘤起始细胞（BTICs）中调节不同的基因网络，从而调节GBM干细胞的特性。BMI1在CD133+细胞中具有不同的作用，涉及细胞代谢。此外，还确定了BMI1下游的关键靶点，如整合素α2（ITGA2），这些靶点可能有助于调节GBM干细胞的特性。这项工作阐明了三个基因与CD133-BMI1电路的关系，它们作为BMI1信号通路下游效应因子的重要性，以及它们作为解决GBM治疗耐药细胞群体的未来靶点的潜力[9]。

BMI1在成人和胚胎小鼠神经干细胞（NSCs）的基因表达中也发挥着重要作用。BMI1的敲低导致分离的NSCs的增殖和自我更新缺陷，而BMI1的过表达增强了这些特性。在BMI1水平扰动下，NSCs中表达改变的基因与其他多能干细胞/祖细胞中的基因大多不同，例如来自肝脏和肺的细胞，除了一个富集与细胞迁移和运动相关的基因的小核心靶点。此外，BMI1过表达不影响分离的静息和激活NSCs之间表达差异的基因。相比之下，BMI1过表达在eNSCs和aNSCs中显示的基因表达改变存在相当大的重叠，尽管它们来自大脑的不同来源，并且具有不同的发育程序[10]。

综上所述，BMI1是一种在多种生物学过程中发挥重要作用的基因。BMI1在维持干细胞的自我更新和多能性中起着关键作用，同时在多种癌症的发生和发展中也发挥着重要作用。BMI1通过抑制和激活目标基因来精细调节基因表达，并在表观遗传调控中发挥着重要作用。BMI1的研究有助于深入理解基因表达和表观遗传调控的生物学功能和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。