Ccn3-flox 基因敲除小鼠

CCN3，也称为NOV或Nephroblastoma Overexpressed Gene，是细胞通信网络因子（CCN）家族的一员。CCN家族是一类多功能蛋白，参与调节多种生物学过程，包括细胞增殖、分化、迁移、凋亡、细胞粘附和细胞外基质（ECM）的形成。CCN3在多种组织和器官中表达，包括肾脏、神经系统、肺、肌肉和软骨等。它在正常生理和病理过程中都发挥着重要作用。

CCN3在骨骼肌癌中的表达上调，尤其是肺泡横纹肌肉瘤（aRMS）亚型。aRMS细胞中CCN3水平的升高与PAX3-FKHR表达相关。PAX3-FKHR是一种由染色体易位产生的融合转录因子，在超过80%的aRMS病例中存在。研究发现，PAX3-FKHR可以直接结合到CCN3基因启动子区域的配对结构域DNA序列，从而激活CCN3基因的转录。此外，CCN3在aRMS细胞中的过表达可以促进细胞存活和运动能力，表明CCN3可能作为aRMS细胞自分泌/旁分泌因子，通过正反馈循环来促进aRMS细胞的侵袭性。因此，CCN3可能成为aRMS治疗的一个有吸引力的靶点[1]。

CCN2和CCN3是CCN家族的两个成员，尽管它们在结构上非常相似，但它们在分子功能和时空表达上却存在明显的差异。CCN2促进细胞生长，而CCN3则抑制细胞生长。然而，这两种蛋白质在组织中协同工作，以阴阳方式执行其功能。它们之间的功能相互对抗可以归因于它们之间的直接分子相互作用和对共享辅助因子的干扰。研究发现，CCN2和CCN3之间存在相互负调控系统，并且它们还同时双向调控。这些调控与糖酵解密切相关，糖酵解是能量代谢的基本过程。在软骨发育/再生和纤维化中，CCN2和CCN3的阴阳协同作用是通过它们之间的分子相互作用和代谢基因调控实现的[2]。

肿瘤抑制因子p53可以转录上调CCN3基因。p53是一种重要的转录因子，通过调节众多靶基因来促进细胞周期停滞和细胞凋亡。研究发现，p53的表达可以上调CCN3 mRNA和蛋白水平。DNA结合缺陷的p53突变体无法调节CCN3。CCN3蛋白在细胞核周围区域聚集，并分泌到细胞外基质中。此外，p53可以诱导CCN3启动子的活性，并且p53结合位点位于CCN3基因的第一个外显子。染色质免疫沉淀实验表明，p53在体内结合到CCN3启动子上。由于CCN3具有抗增殖特性，p53的转录诱导可能作为细胞外基质中的抗增殖信号。此外，CCN3的耗竭也被发现可以降低黑色素细胞的IV型胶原依赖性粘附。因此，p53调控的CCN3蛋白水平的升高可能会影响细胞粘附[3]。

CCN3在神经干细胞（NSCs）中也发挥着重要作用。研究发现，在培养的NSCs中，补充CCN3可以改善细胞活力，并增加Ki-67和SOX2阳性细胞数量，同时减少Tuj1和DCX阳性细胞数量。此外，CCN3可以促进Notch1的表达，抑制PTEN的表达，并最终促进AKT的激活。相反，CCN3的敲低抑制了Notch/PTEN/AKT通路的激活。这些发现表明，CCN3在促进NSC增殖的同时，抑制了神经元的分化，并且Notch/PTEN/AKT通路可能是CCN3的潜在细胞内靶点。这些发现可能有助于开发增强大脑再生潜力的策略，特别是针对海马相关疾病的治疗[4]。

CCN3在肝脏纤维化中也发挥着重要作用。研究发现，在肝星状细胞激活后，ccn3/nov mRNA的表达显著增加，并在完全转分化的肌成纤维细胞中达到峰值。在实验性肝纤维化模型中，CCN3/NOV在mRNA和蛋白水平上显著增加。与CCN2/CTGF相比，CCN3/NOV主要在非实质细胞中表达，这些细胞位于组织损伤和修复的区域。与CCN2/CTGF不同，促纤维化细胞因子血小板衍生生长因子-B和-D以及转化生长因子-β抑制了CCN3/NOV的表达。在体外，CCN3/NOV siRNA可以抑制CFSC细胞系的迁移。此外，CCN2/CTGF的腺病毒过表达抑制了CCN3/NOV的表达，而CCN3/NOV的过表达以及通过靶向siRNAs对CCN3/NOV的抑制都导致了CCN2/CTGF表达的增强。这些结果表明，CCN家族成员的作用远比经典的阴阳相互作用复杂[5]。

CCN3在前列腺癌中表达下调。研究发现，雄激素受体（AR）可以抑制CCN3基因的表达。AR占据CCN3增强子并与CCN3启动子通过DNA环形成相互作用。AR激活招募多梳蛋白EZH2，进而催化组蛋白H3赖氨酸27三甲基化，导致组蛋白重塑和表观遗传沉默。研究发现，AR和EZH2的抑制可以协同恢复CCN3的表达。在人类前列腺癌中，CCN3表达下调，而AR和EZH2表达上调。功能上，CCN3可以抑制前列腺癌细胞在体外和体内的生长。CCN3的补充可以逆转雄激素诱导的细胞生长，而CCN3的敲低则促进雄激素非依赖性细胞生长。此外，激素剥夺疗法可以在小鼠和前列腺癌患者中恢复CCN3的表达。因此，CCN3作为模型基因，为我们进一步理解AR介导的转录抑制机制提供了新的见解。这些发现表明，CCN3在前列腺癌中具有肿瘤抑制作用，并且AR通过抑制关键肿瘤抑制基因的表达，对前列腺癌进展发挥着重要作用[6]。

CCN3还可以通过改变CCN家族成员的基因表达谱来发挥抗纤维化作用。研究发现，CCN3的过表达可以显著抑制I型胶原和α平滑肌肌动蛋白基因的表达。此外，CCN3的过表达还可以降低CCN2和CCN4基因的表达。这些发现表明，纤维化基因的诱导受到CCN家族成员的复杂分子网络的调控[7]。

细胞因子通过STAT5A/B转录因子直接控制编码造血干细胞调节因子CCN3/NOV的基因。研究发现，在含有IL-3、IL-6、干细胞因子、促血小板生成素和Flt3配体的混合物刺激下，Ccn3/Nov mRNA在野生型（WT）细胞中超过100倍地过表达，而在Stat5a/b-null KSL细胞中则没有。CCN3/NOV是人体HSC自我更新和分化为血液细胞的有益调节因子。在没有刺激的情况下，Ccn3/Nov信号水平在WT KSL细胞中较低，与Stat5a/b-null KSL细胞相似。通过分析KSL细胞和32D细胞，发现IL-3可以单独诱导Ccn3/Nov mRNA的表达。染色质免疫沉淀实验表明，IL-3可以诱导STAT5A/B结合到CCN3/NOV基因启动子区域的γ干扰素激活序列位点。这是首次报道CCN3/NOV通过STAT5A/B直接由细胞因子诱导[8]。

CCN3在肌肉骨骼肿瘤中也表达。研究发现，CCN3在横纹肌肉瘤和软骨肿瘤中的表达与肿瘤分化相关，而在尤因肉瘤中，CCN3的表达似乎与更高的转移风险相关。在尤因肉瘤组织中，有15个样本表达了CCN3蛋白。特别是，我们没有观察到在15个没有发生转移的原发性肿瘤中有CCN3的表达。相反，在30个发生了肺和/或骨转移的原发性肿瘤中，有15个样本表现出高水平的CCN3蛋白表达（P < 0.001，Fisher检验）。这些研究结果表明，CCN3通常在肌肉骨骼系统的细胞中表达。这种蛋白可能在正常和病理条件下发挥作用。然而，CCN3的表达调控在不同类型的肿瘤中各不相同，取决于产生这种蛋白的细胞类型。因此，与其他CCN基因一样，CCN3的生物特性及其表达调控取决于细胞环境和产生这种蛋白的细胞类型。进一步的研究将有助于阐明CCN3在肌肉骨骼肿瘤中的生物学作用[9]。

综上所述，CCN3是一种多功能蛋白，参与调节多种生物学过程，包括细胞增殖、分化、迁移、凋亡、细胞粘附和细胞外基质（ECM）的形成。它在多种疾病中发挥重要作用，包括肺泡横纹肌肉瘤、肝纤维化、前列腺癌和肌肉骨骼肿瘤。CCN3的表达和功能受到多种转录因子的调控，包括PAX3-FKHR、p53、AR和STAT5A/B。CCN3的研究有助于深入理解CCN家族成员在生理和病理过程中的作用机制，为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。