Rab23-flox 基因敲除小鼠

Rab23是一种小GTP酶，属于Rab家族，它在真核生物的膜转运中发挥着重要作用。Rab23在哺乳动物发育中具有独特的角色，这一角色最初通过一个携带纯合突变基因的胚胎致死性小鼠突变体得到了证明。这个突变体表现出开放的神经管表型，该基因编码Rab23。Rab23最初被认为是Sonic hedgehog（Shh）信号通路的拮抗剂，并已被证实参与了许多生理和病理过程，包括肿瘤发生。值得注意的是，人类RAB23基因的纯合突变并非致命的，而是导致Carpenter综合征（CS）这种发育障碍，其特征为颅面畸形、多指（趾）、肥胖和智力障碍。CS在某些表型上与与原初纤毛相关的遗传缺陷——纤毛病相类似。最近的研究实际上将Rab23与蛋白质向原初纤毛的运输联系起来，从而将其与Shh信号的主要细胞位置联系起来。Rab23还具有与Shh和纤毛无关的功能。已知它介导小鼠左侧板中胚层和Kupffer's囊中的Nodal的表达，Kupffer's囊是斑马鱼中与小鼠节点等价的结构。因此，它在脊椎动物胚胎的左右模式形成中起着重要作用[1]。

Rab23在细胞迁移中发挥作用，特别是通过调节N-钙粘蛋白的表达。在皮质投射神经元的径向迁移中，Rab23的缺失会导致神经元极性的异常和迁移的停滞。Rab23缺乏的神经元中N-钙粘蛋白的下调，而N-钙粘蛋白是一种先前已知可调节径向迁移的细胞粘附蛋白。有趣的是，ERK1/2的药理学抑制也会降低N-钙粘蛋白的表达，这表明ERK1/2对N-钙粘蛋白有上游效应，同时也暗示了Rab23与ERK1/2之间存在联系。进一步的生化研究表明，沉默Rab23会通过干扰PDGFRα信号通路来阻碍ERK1/2的激活。在Rab23-KD神经元中恢复Rab23或N-钙粘蛋白的表达可以逆转神经元迁移缺陷，这表明Rab23通过N-钙粘蛋白调节迁移[7]。

Rab23还在卵巢发育中发挥作用，尤其是在颗粒细胞增殖和孕酮合成方面。RAB23蛋白在颗粒细胞中的表达在PF生长过程中显著增加，并且在直径为6-8mm的GC中最高。RAB23蛋白主要在GC、卵母细胞（OC）以及PF的体细胞（SC）中表达。RAB23的沉默导致FSHR、CCND1、CYP11A1、StAR和HSD3B1的mRNA表达显著增加。此外，在GC转染RAB23特异性siRNA后，FSHR、CCND1、CYP11A1、HSD3B1的蛋白质表达也显著增加。RAB23的沉默导致鸡卵巢PF的GC增殖率和孕酮合成显著增加[2]。

Rab23在早期成骨过程中发挥作用，通过抑制FGF10-pERK1/2和GLI1。RAB23基因的突变会导致Carpenter综合征，其特征是多项发育异常，包括多指（趾）和颅骨形态发生缺陷。为了了解RAB23如何调节颅骨发育，研究者生成了Rab23缺失的小鼠，这些小鼠能够存活到可以研究骨骼发育的年龄。除了多指（趾）之外，这些小鼠的多个缝线出现了提前融合，这是由于成骨细胞增殖异常和成骨升高。FGF10驱动的FGFR1信号通路在Rab23-/-缝线中升高，导致MAPK、Hedgehog信号和RUNX2表达失衡。抑制升高的pERK1/2信号通路导致成骨细胞增殖正常化，成骨基因表达减少，并防止颅缝早闭。这些结果表明，RAB23是FGFR和经典Hh-GLI1信号通路的上游负调节因子，并且还通过pERK1/2对GLI1的非经典调节发挥作用[3]。

Rab23在纤毛转运中也发挥作用，特别是在将Kif17转运到原初纤毛的过程中。Rab23在原初纤毛中富集，并且Rab23的缺乏会破坏Kif17的纤毛定位。共免疫沉淀和亲和结合研究显示，Rab23与Kif17和importin β2（Kif17纤毛进口载体）形成复合物，这表明Kif17需要与Rab23等调节蛋白结合才能进行纤毛转运。虽然纤毛-细胞质梯度中的核Ran对调节Kif17的纤毛转运是必要的，但Rab23和Ran在调节Kif17进入纤毛方面似乎发挥着不同的作用。这些发现揭示了Rab23的一个先前未知的效应因子，并展示了Rab23如何介导Kif17向原初纤毛的运输[4]。

Rab23在乳腺癌的增殖和凋亡中也发挥作用。Rab23作为Hedgehog（Hh）信号通路的负调节分子，可能是治疗癌的新靶点。研究者发现，Rab23 mRNA和蛋白质水平在乳腺癌细胞中表达，并且在MDA-MB-231细胞中的表达高于MCF-7细胞。Rab23蛋白主要在细胞质中表达，围绕在细胞核周围。MTT试验显示，Rab23转染组的A(490 nm)吸收值较对照组降低。乳腺癌细胞的集落数量显著减少，BrdU标记减弱。流式细胞术（FCM）结果显示，Rab23蛋白的过表达导致细胞周期阻滞在G1期，S期细胞数量减少，并诱导细胞凋亡。此外，与对照相比，Rab23降低了Gli1和Gli2 mRNA水平。这些结果表明，Rab23在乳腺癌细胞中表达，并且Rab23的过表达抑制了乳腺癌细胞的生长和增殖，并诱导了细胞凋亡。这些效应可能是由于Rab23抑制了Gli1和Gli2 mRNA的表达[5]。

Rab23在系膜细胞中也发挥作用，这可能与其在肾小球肾病中的作用有关。通过蛋白组学和系统生物学分析，研究者发现Rab23影响系膜细胞中的多个过程，包括G蛋白信号传导、转录调节、RNA稳定、蛋白质合成和降解、细胞骨架重组、抗氧化和解毒、昼夜节律调节和吞噬作用。生物信息学分析表明，Rab23影响系膜细胞中的多个生物网络。这些数据可能揭示了Rab23在肾小球病或系膜细胞损伤中的作用[6]。

综上所述，Rab23是一种重要的GTP酶，参与调节细胞内的膜转运和蛋白质运输。Rab23在多种生物学过程中发挥作用，包括细胞迁移、成骨、纤毛转运、卵巢发育、乳腺癌和肾小球肾病。Rab23的失调可能导致多种疾病的发生，包括Carpenter综合征、颅缝早闭、神经管缺陷、乳腺癌和肾小球肾病。因此，Rab23可能是治疗这些疾病的新靶点。