Lrrc4-flox 基因敲除小鼠

LRRC4，也称为Netrin-G ligand-2 (NGL-2)，是一种富含亮氨酸重复序列的蛋白质，属于LRRC4/NGL (Netrin-G ligand)家族，该家族是LRR（亮氨酸重复序列）蛋白超家族的成员。LRRC4在脑组织中相对特异性地表达，并且在神经系统中发挥着重要作用。LRRC4调节神经突的生长和特定层级的树突分割，这表明LRRC4在神经系统发育中至关重要。LRRC4还被鉴定为一种肿瘤抑制基因，其过表达可以抑制胶质瘤细胞的生长、血管生成和侵袭，通过复杂的信号调节网络实现。LRRC4还具备与miRNA、转录因子和基因甲基化修饰形成多相环的能力；LRRC4功能的丧失可能是胶质瘤中多种生物学过程的重要事件[1]。

全基因组测序结果显示，LRRC4基因的罕见有害变异与酒渣鼻的发生有关。酒渣鼻是一种慢性炎症性皮肤病，其遗传基础尚不清楚。研究发现，LRRC4基因的变异与神经突触过程和细胞粘附有关，突变的LRRC4、SH3PXD2A和SLC26A8基因在人类神经细胞中诱导血管活性神经肽的产生。在小鼠模型中，人类患者中复发的Lrrc4突变导致类似酒渣鼻的皮肤炎症，这表明家族遗传和神经源性炎症在酒渣鼻的发展中起着重要作用[2]。

LRRC4基因包含一个保守的亮氨酸重复序列(LRR)模块和一个免疫球蛋白(Ig)IgC2结构域。LRRC4在高级别胶质瘤中的缺失直接导致肿瘤级别的增加。研究发现，LRRC4需要功能性的LRR模块来抑制U251细胞增殖。LRRC4的抑制作用伴随着pERK、pAkt、pNF-κBp65、信号转导和转录激活因子3(STAT3)和突变p53的表达下调，以及c-Jun氨基末端激酶(JNK)2和p-c-Jun的表达上调，表明LRRC4通过调节细胞外信号调节激酶(ERK)/Akt/NF-κBp65、STAT3和JNK2/c-Jun途径在抑制U251细胞增殖中起着重要作用。LRRC4可能是一种新的肿瘤抑制基因候选者，LRRC4功能的丧失可能是胶质瘤进展中的重要事件[3]。

LRRC4是NetrinGs配体(NGLs)家族的成员。LRRC4是大脑中相对高和特异性表达的基因，属于亮氨酸富集重复序列超家族，并被证实是胶质瘤的抑制基因，因此参与胶质瘤的发生。LRRC4是微RNA依赖性多相调节环的核心，可以抑制胶质母细胞瘤(GB)细胞的增殖和侵袭，包括LRRC4/NGL2-激活蛋白2(AP2)-微RNA(miR)182-LRRC4和LRRC4-miR185-DNA甲基转移酶1(DNMT1)-LRRC4/特异性蛋白1(SP1)-DNMT1-LRRC4。LRRC4作为新的分区缺陷蛋白(PAR)极性复合物的成员，促进轴突分化，介导突触的形成和可塑性，并帮助信息输入海马体和记忆储存。作为重要的突触调节因子，LRRC4在自闭症、脊髓损伤和GBs中的异常表达已被检测到。LRRC4是自闭症的候选易感基因，是脊髓神经损伤的神经保护因子。在GBs中，LRRC4是自噬的新抑制剂，是涉及替莫唑胺耐药性、肿瘤免疫微环境和环状RNA形成的蛋白质-蛋白质相互作用的抑制剂[4]。

LRRC4，也称为netrin-G ligand-2 (NGL-2)，属于LRR蛋白超家族，作为netrin-G2的受体。LRRC4调节兴奋性突触的形成，促进轴突分化。LRRC4的突变发生在自闭症谱系障碍(ASD)和智力障碍中。多发性硬化症(MS)是一种以脊髓脱髓鞘和神经退化为特征的慢性神经炎症性疾病。研究发现，LRRC4在脊髓神经元中主要表达，并在实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)小鼠的脊髓中检测到。LRRC4敲除小鼠表现出疾病进展加快和加剧，脊髓脱髓鞘更严重，白细胞浸润增多。LRRC4缺失导致Rab7b上调，通过上调Rab7b诱导NF-κB p65升高，上调IL-6、IFN-γ，下调TNF-α，导致LRRC4-/-小鼠的Th1免疫反应更严重。LRRC4的过表达减轻了EAE小鼠的临床症状，并保护神经元免受免疫损伤。LRRC4在EAE进展中具有神经保护作用，可能被用作多发性硬化症辅助支持治疗的潜在靶点[5]。

LRRC4是一种新型的膜结合转录因子，通过内质网-高尔基运输作为全长蛋白质转移到细胞核，这与先前描述的核进入机制不同。ChIP-seq实验显示，LRRC4的靶基因主要涉及细胞运动。LRRC4结合到RAP1GAP基因的增强子元件上，激活其转录，并影响细胞收缩和极化来抑制胶质母细胞瘤细胞运动。原子力显微镜(AFM)证实，LRRC4或RAP1GAP改变了细胞的生物物理特性，如表面形态、粘附力和细胞硬度。因此，LRRC4是一种具有新型核转运途径的MTF。LRRC4-null胶质母细胞瘤导致RAP1GAP基因表达失调，细胞运动增加。LRRC4的再表达使它能够抑制肿瘤，这可能成为胶质母细胞瘤的靶向治疗的新途径[6]。

LRRC4是一种新型基因，在原发性脑肿瘤活检中显著下调，并具有抑制脑肿瘤生长的潜力。研究发现，LRRC4显著降低了由胶质母细胞瘤U251MG细胞引起的异种移植的生长和恶性程度。细胞增殖在U251MG Tet-on-LRRC4细胞用多西环素诱导后明显受到抑制。流式细胞术和Western blot分析表明，LRRC4通过上调p21Waf1/cip1和p27Kip1的表达，下调细胞周期蛋白依赖性激酶2、视网膜母细胞瘤蛋白和表皮生长因子受体的表达，介导细胞周期在晚期G1的延迟。这些发现为LRRC4作为细胞生长负调节因子的功能提供了线索，并强调了上述细胞周期蛋白、细胞周期相关分子与肿瘤发生之间的联系[7]。

LRRC4在高级别浆液性卵巢癌(HGSC)细胞和EOC转移过程中低表达。3D细胞培养系统和感染LRRC4的重组腺相关病毒9(AAV9)的异种移植模型被用于体外和体内确认细胞集落侵袭和转移。研究发现，LRRC4与E-钙粘蛋白表达呈负相关。LRRC4与PIK3R1的cSH2结构域结合，抑制PIK3R1的活性，而不破坏PIK3R1与PIK3CA之间的物理相互作用。LRRC4通过抑制PIK3R1介导的AKT/GSK3β/β-连环蛋白信号通路，抑制E-钙粘蛋白依赖性集落侵袭和转移。LRRC4作为肿瘤抑制基因，在体外和体内抑制EOC的集落侵袭和转移，并直接通过与PIK3R1的cSH2结构域结合来发挥其调节功能。这些发现为EOC转移的预后和治疗提供了新的策略[8]。

LRRC4在鼻咽癌、鼻咽癌前病变和鼻咽炎中的表达及其临床意义进行了研究。研究发现，LRRC4在慢性鼻咽炎和鼻咽癌前病变患者的鼻咽上皮组织中表达强烈，阳性率分别为82.1%和81.8%。LRRC4在鼻咽癌组织中表达较弱，阳性率为10%。LRRC4表达消失是鼻咽癌的主要特征[9]。

LRRC4通过miR-185依赖性通路抑制胶质瘤细胞的生长和侵袭。LRRC4过表达可以显著上调miR-185的表达，而miR-185在胶质瘤中下调，过表达miR-185可以抑制胶质瘤细胞的侵袭。LRRC4和miR-185的低表达与胶质瘤患者的不良预后相关。进一步研究发现，LRRC4通过调节miR-185靶点CDC42和RhoA来发挥其肿瘤抑制功能。LRRC4过表达通过miR-185介导的CDC42和RhoA直接调节和VEGFA间接调节抑制胶质瘤细胞的侵袭。这些发现表明，LRRC4表达的改变可能导致人类胶质瘤中miR-185的失调。LRRC4和miR-185也可能是胶质瘤的良好预后标志物和治疗靶点[10]。

综上所述，LRRC4是一种重要的LRR蛋白，在神经系统中发挥着重要作用，包括神经突的生长和树突分割的调节。LRRC4还被鉴定为一种肿瘤抑制基因，其过表达可以抑制胶质瘤细胞的生长、血管生成和侵袭。LRRC4还参与多种生物学过程，包括酒渣鼻的发生、多发性硬化症和EOC的转移。LRRC4的研究有助于深入理解其在神经系统发育、肿瘤抑制和其他生物学过程中的作用，为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。