Chl1-flox 基因敲除小鼠

CHL1（Close Homologue of L1或Cell Adhesion Molecule L1 like），也称为CALL，是免疫球蛋白超家族中L1基因家族的成员。CHL1基因位于人类染色体3p26.3，编码一种单次跨膜细胞粘附分子（CAM），在神经系统中高度表达。CHL1在神经元的迁移和神经突的过度生长中起调节作用，并在成熟神经元中积聚在轴突膜上，通过依赖clathrin的途径调节突触功能。

CHL1基因在植物中作为硝酸盐传感器发挥作用。研究表明，T101磷酸化的CHL1是高亲和力的硝酸盐转运蛋白，而T101去磷酸化的CHL1是低亲和力转运蛋白。研究发现，硝酸盐转运蛋白CHL1在植物中作为硝酸盐传感器发挥作用。CHL1T101D和CHLT101A转基因植物中的初级硝酸盐反应表明，磷酸化和去磷酸化的CHL1分别导致低和高水平的反应。体外和体内研究显示，在低硝酸盐浓度下，蛋白激酶CIPK23可以磷酸化CHL1的T101来维持低水平的初级反应。因此，CHL1利用双亲和力结合和磷酸化开关来感知土壤中广泛的硝酸盐浓度，从而在高等植物中作为离子传感器发挥作用[1]。

CHL1基因在卵巢子宫内膜异位症（EM）中异常表达。研究显示，与正常子宫内膜组织相比，异位子宫内膜组织中CHL1 mRNA表达上调。CHL1的两个反义长非编码RNA（lncRNA），CHL1-AS1和CHL1-AS2，也表现出相同的表达模式。通过生物信息学计算，CHL1、CHL1-AS1和CHL1-AS2之间显著相关。基因集富集分析（GSEA）显示，CHL1-AS1和CHL1-AS2与基因集“WAMUNYOKOLI_OVARIAN_CANCER_LMP”呈负相关。qPCR证实，与正常子宫内膜组织相比，异位子宫内膜组织中CHL1和CHL1-AS2的表达水平显著升高。免疫印迹和免疫组化（IHC）检测到异位子宫内膜组织中CHL1蛋白表达升高。这些结果表明，CHL1、CHL1-AS1和CHL1-AS2之间的显著相关性可能涉及卵巢EM的发展，并可能成为未来研究的 novel targets[2]。

CHL1基因表达降低会损害胰岛素分泌。研究显示，沉默CHL1基因表达会降低胰岛素分泌。RNA测序数据表明，与肝脏和肌肉组织相比，CHL1在胰腺胰岛和脂肪组织中高表达。与正常胰岛相比，糖尿病胰岛的CHL1表达降低。CHL1表达与胰岛素分泌指数、GLP1R呈正相关，与HbA1c和BMI呈负相关。沉默CHL1会显著降低胰岛素含量和分泌。CHL1沉默的细胞中，β细胞功能的关键分子（胰岛素、Pdx1、Gck、Glut2和Insrβ）的表达在转录和翻译水平上下调。细胞活力、凋亡和增殖率没有受到影响。GSEA表明，胰岛素信号通路受到CHL1沉默细胞的影响。沉默CHL1通过破坏胰岛素生物合成和分泌的关键信号通路来损害β细胞功能[3]。

CHL1基因在人类神经母细胞瘤中起肿瘤抑制因子作用。神经母细胞瘤是一种侵袭性强、易复发的儿童交感神经系统肿瘤，占儿童癌症死亡的15%。研究发现，人类染色体3p远端的一个区域常在神经母细胞瘤中被删除，该区域可能包含一个或多个潜在的肿瘤抑制基因。在3p26.3的2.54 Mb区域中，包含最小的删除区域，确定了CHL1基因，这是L1神经元细胞粘附分子近似的基因座。研究发现，CHL1表达低预示神经母细胞瘤患者的预后不良。研究使用两个可诱导的细胞模型来分析CHL1对神经母细胞瘤生物学的影响。CHL1过表达诱导神经母细胞瘤细胞中神经突样出芽和神经元分化标记物的表达，阻止肿瘤进展，抑制非锚定依赖性集落形成，并抑制人肿瘤异种移植的生长。相反，CHL1敲低导致神经突回缩和Rho GTPases的激活，增强细胞增殖和迁移，触发集落形成和非锚定依赖性生长，加速正位异种移植小鼠模型中的生长。这些发现明确表明，CHL1通过抑制MAPKs和Akt通路来调节神经母细胞瘤细胞的增殖和分化。CHL1是神经母细胞瘤中的新型候选肿瘤抑制因子，其相关通路可能代表未来治疗干预的 promising targets[4]。

CHL1基因多态性增加肺癌易感性。肺癌是一种复杂和恶性的癌症。L1的近亲（CHL1）基因在癌症进展中起着重要作用。研究旨在探讨CHL1 rs425366多态性与中国东北部肺癌易感性之间的关系。研究结果表明，rs425366的GT基因型和TT基因型之间存在统计学上的显著差异，与肺癌易感性相关。分层分析显示，rs425366的TT基因型可能增加肺腺癌的风险。研究还发现，携带T等位基因的非吸烟者更容易患肺癌。总体而言，该研究表明，CHL1基因可能增加中国东北部肺癌的易感性[5]。

CHL1基因杂合缺失的临床特征。CHL1基因定位于3p26.3，编码免疫球蛋白超家族中高度表达于脑部的细胞粘附分子。CHL1在发育脑中的神经元迁移和神经突过度生长中起调节作用，而在成熟神经元中积聚在轴突膜上，通过依赖clathrin的途径调节突触功能。研究发现，迄今为止，仅报道了三个家族性病例，表现为3p26.3染色体带的杂合缺失，仅包括CHL1基因。所有患者都表现出认知障碍，表现为学习和语言困难。研究发现了一个6岁男孩的详细病例，其array-CGH分析显示3p26.3的末端缺失。缺失从其正常的母亲遗传而来，仅包括CHL1基因。患者表现为小头畸形、身材矮小、轻度智力迟钝、学习和语言延迟以及斜视。研究发现，语言功能发育延迟似乎是CHL1基因缺失病例的共同关键发现。遗传和表型改变的同时发生可能是与CHL1基因缺失相关的新兴综合征的有力证据，尽管需要确定新的病例[6]。

CHL1基因对神经母细胞瘤细胞活力、侵袭能力和凋亡的影响。研究发现，过表达CHL1会抑制神经母细胞瘤的细胞活力和侵袭能力，并诱导细胞凋亡。过表达CHL1后，CHL1蛋白的表达水平高于未转染的细胞和空白对照组。CHL1过表达细胞在转染后的吸光度值低于对照组。侵袭细胞的数量在CHL1过表达组中较低。CHL1过表达细胞的凋亡率高于对照组。CHL1过表达组的PCNA、MMP-2、Bax和p-STAT3蛋白表达水平低于对照组。这些结果表明，CHL1过表达会抑制神经母细胞瘤的细胞活力和侵袭能力，并诱导细胞凋亡，其机制与抑制STAT3信号通路有关[7]。

CHL1、ITGB3和SLC6A4基因表达与抗抑郁药反应。研究发现，抑郁症患者LCLs中CHL1和ITGB3的基线表达与临床缓解相关。LCLs表达更高水平CHL1或ITGB3的个体在AD治疗后表现出显著更好的缓解。具有CHL1 rs1516338 TT基因型的个体在5周AD治疗后比携带CC基因型的个体表现出显著更好的缓解。CHL1在患者来源的LCLs中的表达与临床结果相关。因此，它可能是预测抗抑郁药治疗成功性的有效生物标志物[8]。

CHL1基因在主要人类癌症发展过程中的差异表达。CHL1基因（也称为CALL）位于3p26.3，编码一种单次跨膜细胞粘附分子（CAM）。以前的研究表明，这种类型的CAM，包括L1，参与癌症生长和转移。研究发现，CHL1基因在主要人类癌症发展过程中存在差异表达。在大多数原发性肿瘤中，CHL1基因下调/沉默，而在侵袭性/转移性生长中上调。在11种癌症（乳腺癌、肾脏、直肠、结肠、甲状腺、胃、皮肤、小肠、膀胱、阴唇和胰腺癌）中，频繁下调（>40%的病例）被检测到，而在5种癌症（肺、卵巢、子宫、肝脏和气管）中频繁上调（>40%的病例）。使用实时定量PCR（RT-qPCR）发现，在61%的乳腺癌、60%的肺癌、87%的肾透明细胞癌和89%的肾乳头状癌标本中，CHL1表达降低（所有病例的P<0.03）。与肺腺癌相比，肺鳞状细胞癌中CHL1 mRNA的降低频率更高（81% vs. 38%，P=0.02），且与肿瘤进展无关。结果表明，CHL1参与不同人类癌症的发展。最初，在原发肿瘤生长过程中，CHL1可能作为潜在的肿瘤抑制因子并被沉默，以促进原位肿瘤生长。还提出，肿瘤边缘的基因重新表达可能促进卵巢、结肠和乳腺癌的局部侵袭生长，并使进一步转移播散成为可能。数据还支持CHL1作为两种主要组织学类型的肾癌早期发病机制中潜在的特异性生物标志物的作用[9]。

CHL1在胶质瘤细胞中表达并作为恶性促进因子发挥作用。具有与L1CAM（L1细胞粘附分子）同源性的细胞粘附分子（CHL1）是细胞粘附分子L1（L1CAM）基因家族的成员。尽管CHL1的表达和功能已在多种肿瘤中被报道，但CHL1在胶质瘤发展中的作用尚不清楚。研究发现，siRNA靶向CHL1显著下调了CHL1 mRNA和蛋白的表达，伴随着细胞增殖和迁移侵袭能力的降低。下调CHL1表达还降低了细胞存活率，并增加了caspase-3的激活。在裸鼠皮下U-87 MG细胞异种移植瘤中，siRNA靶向CHL1治疗显著下调了CHL1的表达，并伴随着激活的caspase-3水平的增加。这些结果首次证实，与CHL1在大多数其他癌症类型中的发现相反，CHL1在人类胶质瘤细胞中起促进细胞增殖、转移和迁移的作用，并在体外和体内发挥作用。这些结果表明，CHL1是胶质瘤/胶质母细胞瘤临床管理中的治疗靶点[10]。

综上所述，CHL1基因在植物、神经系统和肿瘤等多个领域发挥着重要的作用。在植物中，CHL1作为硝酸盐传感器，参与调节植物对土壤中硝酸盐浓度的感知和响应。在神经系统中，CHL1参与调节神经元的迁移和神经突的生长，并在成熟神经元中调节突触功能。在肿瘤中，CHL1的表达和功能与多种癌症的发生和发展密切相关，包括卵巢子宫内膜异位症、神经母细胞瘤、肺癌和胶质瘤等。CHL1基因的表达和功能受到多种因素的调控，包括基因多态性、磷酸化和去磷酸化等。CHL1基因的研究有助于深入理解其在不同生物学过程中的作用机制，并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。