Nme7-flox 基因敲除小鼠

NME7（非转移细胞7，核苷二磷酸激酶7）是一种在健康与疾病状态中具有重要影响的基因家族成员。NME7是ciliome的已知成员，参与调节微管组织中心。为了进一步研究Nme7基因缺失的表型后果，研究人员创建了Sprague Dawley Nme7敲除大鼠模型，通过CRISPR/Cas9核酸酶系统针对Nme7基因的第4个外显子进行敲除。研究发现，纯合子Nme7基因缺失是半致死性的，因为大多数SDNme7-/-幼崽在断奶前死亡。幸存的SDNme7-/-动物最突出的表型是脑积水、完全性内脏逆位、出生后生长迟缓和两性不育。在妊娠13.5天时，新皮层的变薄在组织学上很明显，出生时所有脑室的扩张都被检测到，而脑积水的体外标志，即头骨隆起，通常在2周大时很明显。杂合子SDNme7+/-大鼠发育正常，没有检测到原发性纤毛运动障碍的任何症状。肝脏和肺部的转录组分析结果与组织学发现一致，揭示了细胞功能和活力的缺陷。总的来说，敲除大鼠Nme7基因导致了与原发性纤毛运动障碍一致的多种状况，这支持了先前提出的关于位于中心体上的Nme7基因在纤毛发生和控制纤毛运输中的作用[1]。

在另一个研究中，研究人员调查了两个同系兄弟姐妹中内脏逆位总症（SIT）的原因。基因分型和全外显子分析揭示了NME7中一个外显子的同质变化，导致蛋白质中NDK结构域中34个氨基酸的移码缺失，并与家庭中的缺陷侧位相关。NME7是一种重要的发育基因，NME7蛋白是γ-微管蛋白环复合物的组成部分。这种突变预计会影响NME7蛋白与该复合物的相互作用，因为它删除了与结合至关重要的氨基酸。与同质缺失相关的SIT与Nme7(-/-)突变小鼠表型一致，包括先天性脑积水和SIT，表明NME7在人类侧位模式形成中具有新的作用。需要进一步研究来阐述与NME7突变相关的完整人类表型[2]。

在肝细胞癌（HCC）中，NME7是Wnt/β-连环蛋白信号传导的正调节因子。NME7的上调与HCC的临床特征正相关。NME7的敲低抑制了HCC在体外和体内的生长，而NME7的过表达则与c-Myc合作在动物模型中促进肿瘤发生，并促进肿瘤来源的类器官的生长。机制上，NME7结合并磷酸化GSK3β的丝氨酸9，以促进β-连环蛋白的激活。此外，MTHFD2是β-连环蛋白的靶基因，也是一碳代谢的关键酶，介导了NME7的影响。NME7过表达的肿瘤来源的类器官表现出对MTHFD2抑制的敏感性增加。此外，NME7、β-连环蛋白和MTHFD2的表达水平与HCC患者的预后相关。总的来说，这项研究强调了NME7蛋白激酶活性在促进Wnt/β-连环蛋白信号传导和一碳代谢中的关键作用，表明NME7和MTHFD2是HCC的潜在治疗靶点[3]。

NME7与葡萄糖耐量和肥胖的病理发生有关。与野生型Nme7+/+大鼠相比，标准饮食喂养的杂合子Nme7+/-雄性大鼠表现出体重增加、脂肪量增加、胰岛素水平升高以及葡萄糖耐量降低。此外，它们还表现出胰岛纤维化和肾小管损伤。尽管没有明显的肝脏脂肪变性和血脂异常的迹象，但我们在Nme7+/-雄性大鼠的肝脏转录组中发现了显著变化，包括脂质生成酶Scd1、Fads1、Dhcr7的表达增加，以及Cyp7b1和Nme7的表达降低。网络分析表明，Nme7可能与Srebf1和Srebf2上游调节因子的激活有关。这些结果进一步支持了NME7在葡萄糖不耐受和肥胖症发病机制中的作用[4]。

在代谢综合征的实验模型中，Nme7的表达水平与基因表达变化有关，这些变化影响与碳水化合物和脂质代谢以及纤毛发生相关的网络。在Nme7表达最低的品种中，已经确定了Nme7互作组中属于转录本的表达显著富集。在随后的网络分析中，确定了三个主要的上游调节因子-Hnf4a、Ppara和Nr1h4，以及肝脏脂肪变性（p=0.0001）和肝脏坏死/细胞死亡（肝脏细胞的凋亡，p=0.0003）是富集度最高的毒理学类别。得分最高的机制网络与无运动纤毛的组装和葡萄糖代谢紊乱基因列表有显著重叠。总的来说，我们在遗传性代谢综合征的模型中表明，Nme7表达最低的大鼠品种表现出Nme7互作组基因表达的变化，这些变化干扰了与碳水化合物和脂质代谢以及纤毛发生相关的网络[5]。

在帕金森病（PD）的大脑中，NME7的表达发生变化。在PD的不同阶段，黑质、壳核和大脑皮层区域8中22个参与嘌呤代谢的基因的mRNA表达分析显示，黑质在3-6阶段AKA2、AK3、AK4、腺嘌呤磷酸核糖转移酶、ENTPD1、ENTPD3、非转移细胞3、NME1、NME7和PNP1的mRNA表达降低；在3-4阶段，额叶皮层区域8的ADA mRNA上调，在5-6阶段，AK1、AK5、NME4、NME5、NME6、5'-核苷酸酶（NT5E）、PNP1和 prune homolog Drosophila的mRNA上调。在3-5阶段的壳核中，这些基因的表达没有变化。黑质中基因的下调可以解释为多巴胺能细胞死亡的后果，因为ENTPD3、NME1、NME7、AK1和PNP1主要在神经元中表达。然而，黑质中也下调的ENTPD1和NT5E分别在星形胶质细胞、可能的周细胞和巨噬细胞中表达。相反，疾病晚期额叶皮层区域8中基因的上调表明，该区域嘌呤代谢的改变可能是原发性表现，也可能是对改变嘌呤代谢的补偿[6]。

通过孟德尔随机化分析，研究人员发现了与胃食管反流病（GERD）和巴雷特食管（BE）相关的潜在药物靶点。该研究使用了最近发表的GWAS中获得的GERD、BE和2004种血浆蛋白的遗传工具，并使用孟德尔随机化（MR）来探索潜在的药物靶点。他们进一步通过复制、反向因果关系测试、共定位分析、表型扫描和全表型MR来缩小MR优先的蛋白质。此外，他们还从另一个包括四种不同组织的GWAS中获得了mRNA表达数量性状位点（eQTL）数据，以确定其他药物靶点。同时，他们还搜索了药物数据库来评估这些靶点。在Bonferroni校正（P<4.8×10-5）下，他们发现了与GERD显著相关的11种血浆蛋白。在这些蛋白质中，7种是保护性蛋白质（MSP、GPX1、ERBB3、BT3A3、ANTR2、CCM2和DECR2），而4种是有害蛋白质（TMEM106B、DUSP13、C1-INH和LINGO1）。最终，C1-INH和DECR2成功通过了筛选过程，并且在BE上表现出相似的因果效应。eQTL的进一步分析强调了4个潜在的药物靶点，包括EDEM3、PBX3、MEIS1-AS3和NME7。药物数据库的搜索进一步支持了他们的结论。该研究表明，血浆蛋白C1-INH和DECR2，以及4个基因（EDEM3、PBX3、MEIS1-AS3和NME7），可能是GERD和BE的潜在药物靶点，值得进一步研究[7]。

内脏异位的缺陷与复杂的先天性心脏病有关，这些心脏病包括不对称的胸腔和腹部器官的正常一致性被破坏。在过去十年中，对胚胎左右轴形成的细胞和分子机制进行了广泛的研究。这导致了至少33个不同基因的突变在人类异位和内脏异位缺陷中的鉴定。这些突变影响广泛的分子成分，包括转录因子、信号分子、染色质修饰因子和纤毛蛋白。这些基因与如法洛四联症和双出口右心室、大动脉d-转位和房室隔缺损等其他先天性心脏疾病相关的基因有显著的交集。在这章中，我们介绍了内脏异位缺陷的广泛遗传异质性，包括最近的人类基因组学研究[8]。

NME蛋白家族由10个异构体组成，分别为NME1-10，它们在酶活性亚细胞定位方面各不相同。每个异构体都包含一个与核苷二磷酸激酶（NDPK）功能相关的保守结构域，尽管并非所有异构体都具有催化活性。NME蛋白家族中的几个异构体（NME1、NME5、NME7和NME8）还表现出3'-5'外切酶活性，表明它们在DNA校对和修复中发挥作用。NME1和NME2已被证明可以转移到细胞核，尽管它们缺乏典型的核定位信号。NME1和NME2与DNA的结合似乎不是严格意义上的序列特异性，而是针对单链区域和/或其他非B型结构。NME1和NME2已被确定为潜在的典型转录因子，它们通过DNA结合活性调节基因转录。事实上，NME1和NME2异构体已被证明可以调节许多细胞环境中基因表达程序，并且这种调节功能已被提出是其抑制癌细胞转移表型的能力的基础。此外，NME1和最近发现的NME3已被证实参与修复DNA的单链和双链断裂。这表明NME蛋白表达的降低可能有助于推动癌症进展的基因组不稳定性。显然，更好地了解NME1和可能的其他NME异构体的核功能，可以为我们提供关于癌症恶性进展机制的深入了解。事实上，临床数据表明，NME1的亚细胞定位可能是某些癌症的重要预后标志。这篇综述总结了核NME蛋白在DNA结合、转录和DNA损伤修复中的假设功能，并强调了它们在癌症进展中可能的作用[9]。

综上所述，NME7是一种重要的基因，其功能涉及多个生物学过程，包括纤毛发生、发育、代谢和疾病发生。NME7的突变与多种疾病有关，包括原发性纤毛运动障碍、内脏逆位总症、肝细胞癌和葡萄糖不耐受。此外，NME7还与Wnt/β-连环蛋白信号传导和一碳代谢有关，表明它可能在癌症进展中发挥作用。进一步的研究将有助于深入了解NME7的生物学功能和疾病发生机制，并为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。