Snx18-flox 基因敲除小鼠

Snx18，也称为Sorting nexin 18，是一种包含SH3-PX-BAR结构域的蛋白质，属于sorting nexin家族。该家族的成员在细胞内起着重要的调节作用，参与调控内吞途径的膜转运过程。Snx18在细胞内的定位和功能具有动态性，且在多种生物学过程中发挥着重要作用。

在Salmonella Typhimurium（S. Typhimurium）入侵上皮细胞的过程中，Snx18被证明是一个关键因素。S. Typhimurium通过其III型分泌系统将毒性蛋白质传递到宿主细胞膜上，诱导巨胞饮作用以进入细胞。研究显示，S. Typhimurium在定植于细胞膜后，迅速招募细胞质中的Snx18到细菌诱导的膜褶皱和新生成的沙门氏菌内吞小泡。Snx18的招募需要沙门氏菌效应蛋白SopB的肌醇磷酸酶活性以及Snx18的PX结构域中的完整磷脂酰肌醇结合位点，但与Rho-GTPases Rac1和Cdc42的激活无关。Snx18通过其SH3结构域作为支架，招募Dynamin-2和N-WASP，从而促进SCV从质膜的形成。定量细菌摄取实验表明，Snx18的过表达增加了细菌的内化，而在过表达磷脂酰肌醇结合位点突变的R303Q、ΔSH3突变体以及Snx18内源水平敲低细胞中，细菌内化水平显著降低。这一研究揭示了Snx18是SopB的一个新靶点，并表明S. Typhimurium通过在入侵部位局部操纵磷脂酰肌醇组成来与宿主因子相互作用，从而协调内化过程[1]。

Snx18在神经系统中也发挥着重要作用。研究发现，Snx18在鸡和小鼠胚胎脊髓中正在分化的运动神经元中特异性表达。在胚胎脊髓运动神经元中，Snx18的表达是短暂的，随着神经元的成熟而下调。进一步的研究表明，EGFP-SNX18在生长锥中的定位是动态调节的，尤其是在与允许性底物接触的区域积累。这些发现表明，Snx18可能在轴突延长中发挥积极作用[2]。

在Notch信号传导过程中，Snx18也发挥着关键作用。Notch信号调节正常发育和组织稳态。配体内吞在Notch信号激活中起着关键作用。内吞蛋白如epsin和dynamin参与Notch配体活性，通过介导Notch配体内吞。泛素连接酶Mib1也通过Notch配体泛素化在Notch信号传导中发挥着重要作用。研究发现，Mib1参与dynamin 2的招募到Dll1，而Snx18与dynamin 2相互作用，适度调节Dll1的内吞。此外，Mib1的泛素连接酶活性被Notch配体-受体相互作用所诱导。Mib1以泛素连接酶活性依赖的方式促进dynamin 2与Snx18之间的相互作用。这些结果表明，Mib1通过调节Snx18和dynamin 2之间的相互作用来调节dynamin的招募，从而有助于确保Notch配体的高效信号传导活性[3]。

Snx18还与HIV-1辅助蛋白Nef相互作用。HIV-1的Nef蛋白与多种细胞蛋白相互作用，操纵宿主膜转运机制以逃避免疫监视。使用一种名为病毒双分子荧光互补（viral BiFC）的新型病毒BiFC技术，研究发现Nef与宿主膜转运蛋白PACS-1的相互作用，并将这种复合物定位到LAMP-1阳性内溶体小泡中。此外，viral BiFC还定位了Nef/MHC-I相互作用到一个AP-1阳性的内体隔室中。最后，viral BiFC观察到Nef与膜转运调节因子SNX18之间的相互作用，并定位到AP-1阳性小泡中。这项研究展示了viral BiFC作为一种独特的工具，用于分析Nef与宿主细胞蛋白之间的相互作用，并通过在病毒感染过程中映射这些相互作用的亚细胞定位[4]。

此外，Snx18还与ADAM9的细胞表面水平调节有关。ADAM9是跨膜ADAMs家族的活性成员，参与骨形成和视网膜新生血管化等过程。ADAM9的表达与人类癌症的疾病阶段和不良预后相关。研究发现，ADAM9经历构成型网格蛋白依赖性内吞作用，随后进行降解或循环回到质膜。Snx18与ADAM9的相互作用对ADAM9内吞或循环没有明显影响，但Snx9和Snx18的双重敲低显著降低了ADAM9的内吞。此外，Snx9敲低揭示了Snx9在ADAM9蛋白水平调节中的非冗余作用，导致细胞表面ADAM9水平升高，并伴随着Ephrin受体B4的脱落增加。这些发现表明，细胞内Snx9介导的转运构成了ADAM9调节的一个重要途径[5]。

Snx18在细胞形态发生中也发挥着重要作用。在果蝇中，Snx9家族由一个基因sh3px1编码，该家族包括三个旁系同源物：Snx9、Snx18和Snx33。Snx9含有N-末端的Sh3结构域，并通过该结构域与Dynamin和肌动蛋白核化因子相互作用。除了Sh3结构域外，Snx9还包含C-末端的BAR结构域。BAR结构域已知可以感知和/或诱导膜曲率。除了内吞作用外，最近的研究还表明，Snx9家族参与自噬、巨胞饮作用、吞噬作用和有丝分裂等多样过程。研究发现，从果蝇Schneider 2（S2）细胞中耗尽Sh3px1导致缺陷的片状伪足形成。此外，过表达Sh3px1在S2细胞中导致管状结构和长突起的形成。这些结构的形成需要Sh3px1的C端BAR结构域以及相邻的Phox同源（PX）结构域。此外，Sh3px1有效地形成突起需要肌动蛋白核化因子Wasp。在S2细胞中过表达哺乳动物同源物Snx18和Snx33也生成了管状结构和突起。相比之下，过表达Snx9主要诱导长管状结构[6]。

此外，Snx18还与Botrylloides leachi（被囊类动物）的冬眠状态相关。研究发现，冬眠的Botrylloides leachi在形态、细胞和分子水平上发生了变化。冬眠的Botrylloides leachi的基因表达谱与活跃的Botrylloides leachi存在显著差异。在冬眠的Botrylloides leachi中，观察到233个上调基因，包括NR4A2、EGR1、MUC5AC、HMCN2和SNX18。此外，27个转录因子在冬眠的Botrylloides leachi中上调，包括ELK1、HDAC3、RBMX、MAZ、STAT1、STAT4和STAT6。有趣的是，在冬眠的Botrylloides leachi中也观察到发育过程中涉及基因的上调，如SPIRE1、RHOA、SOX11、WNT5A和SNX18。进一步的研究通过qPCR验证了22个基因在冬眠过程中的失调。免疫组化发现，这些基因在循环细胞中表达较高。WNT激动剂处理导致80%的冬眠Botrylloides leachi早期苏醒，而在活跃的Botrylloides leachi中，WNT激动剂触发了冬眠状态[7]。

在系统性红斑狼疮（lupus）患者中，Snx18的DNA甲基化水平与疾病活动度相关。研究发现，DNA甲基化水平在2个CpG位点与lupus疾病活动度的变化显著相关。在非洲裔美国患者中，随着疾病活动度的增加，观察到SNX18的进行性脱甲基。此外，位于GALNT18内的一个CpG位点的脱甲基与活动性lupus肾炎的发生相关。非洲裔美国人和欧洲裔美国lupus患者之间差异甲基化的基因包括I型干扰素反应基因，如IRF7和IFI44，以及与NF-κB通路相关的基因。TREML4在TLR信号传导中发挥重要作用，在非洲裔美国患者中低甲基化，并在研究中鉴定的8855个顺式-甲基化数量性状位点（cis-meQTL）关联中表现出强烈的顺式-meQTL效应[8]。

在抑郁症患者中，Snx18与睡眠障碍相关。睡眠障碍影响约75%的抑郁症患者，并与患者预后较差相关。研究发现，在标准GWAS芯片数据中，SNX18附近的一个间基因标记与睡眠变化相关（p = 1.06 × 10-6）。此外，在假设驱动的分析中，Neuronal PAS结构域蛋白2的rs13019460与睡眠变化相关（p = 0.0009）。尽管在适度样本中没有检测到显著的关联，但仍然发现了一些有趣的初步关联，值得进一步探索[9]。

最后，Snx18与微绒毛包涵体病（MVID）的发生相关。研究发现，MYO5B的失活突变导致严重的先天性腹泻。在CaCo2-BBE细胞中稳定敲低MYO5B导致微绒毛丢失、连接蛋白的改变以及顶膜和基底外侧转运的破坏，但没有观察到微绒毛包涵体。过表达野生型MYO5B恢复了MYO5B敲低细胞的微绒毛，而过表达MVID相关突变体MYO5B-P660L没有挽救MYO5B敲低表型，反而诱导了微绒毛包涵体的形成。微绒毛的形成需要RAB8A和MYO5B之间的相互作用，而RAB11A和MYO5B之间的相互作用丧失导致微绒毛包涵体的形成。使用表面生物素化和双免疫荧光染色在MYO5B敲低细胞中发现，早期微绒毛包涵体对分选标记SNX18呈阳性，并来源于顶膜内吞。在MVID患者中，MYO5B-P660L导致绒毛尖端的极性发生全局变化，这可能导致MVID的临床表型，即新生儿分泌性腹泻[10]。

综上所述，Snx18是一种重要的sorting nexin家族成员，在多种生物学过程中发挥着重要作用。Snx18参与调节内吞途径的膜转运，与细菌入侵、神经发育、Notch信号传导、细胞形态发生、冬眠状态、系统性红斑狼疮、睡眠障碍和微绒毛包涵体病的发生密切相关。Snx18的研究有助于深入理解细胞内膜转运的机制和功能，以及其在多种疾病发生中的作用，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。