SLC8A1基因,也称为钠/钙交换器1(NCX1),是一种编码钠/钙交换蛋白的基因,该蛋白负责在细胞膜上转运钠离子和钙离子。这种转运活动对于维持细胞内外的离子平衡、调节细胞兴奋性和收缩功能至关重要。NCX1蛋白在多种细胞类型中都有表达,包括心肌细胞,其中它对于心脏的兴奋-收缩耦联和心脏节律的稳定性发挥着关键作用。
在心肌细胞中,NCX1蛋白通过将钙离子从细胞内泵出,帮助细胞恢复到静息状态,这对于维持心脏的正常节律至关重要。如果NCX1蛋白的功能受损或异常,可能会导致心脏节律紊乱,例如室性心律失常,这在细胞治疗中尤其值得关注。
在人类多能干细胞来源的心肌细胞(hPSC-CMs)中,由于这些细胞在发育上的不成熟,它们可能会表现出类似起搏器的活性,这可能导致移植后出现室性心律失常,即所谓的移植心律失常(EAs)。为了解决这一问题,研究人员进行了基因编辑,以消除与去极化相关的基因HCN4、CACNA1H和SLC8A1,并过表达与超极化相关的KCNJ2,从而创建了缺乏自动性但能在外部刺激下收缩的hPSC-CMs。这些细胞在体内移植后,能够与宿主心肌细胞电机械耦合并没有引起持续的EAs,这为心脏再肌肉化的安全应用提供了支持[1]。
SLC8A1基因的变异还与血压对急性盐负荷的反应有关。研究表明,SLC8A1基因中的单核苷酸多态性(SNPs)与收缩压和舒张压的升高有关,这表明SLC8A1基因可能参与了急性盐负荷过程中血压的变化,尤其是在中国汉族人群中[4]。
SLC8A1基因在癌症中也发挥着重要作用。例如,在肺癌中,SLC8A1与ALK融合基因的形成有关,这种融合基因对特定的酪氨酸激酶抑制剂(TKI)敏感,从而为肺癌的治疗提供了新的靶点[2][9]。此外,SLC8A1基因的缺失与脉络膜黑色素瘤的增殖有关,而SLC8A1基因的抑制则能够增强脉络膜黑色素瘤细胞对治疗的敏感性[3]。
在妇科癌症中,SLC8A1基因也被发现是一个潜在的预后生物标志物和免疫治疗靶点。研究表明,SLC8A1在子宫内膜癌中高表达,并且与患者的预后相关。SLC8A1的表达水平还与肿瘤的免疫微环境和免疫检查点状态有关,这表明SLC8A1可能参与了免疫逃逸机制[5]。
此外,SLC8A1基因的环状RNA(circRNA)在多种生物学过程中也发挥着作用。例如,circRNA_SLC8A1在结核病患者中表达上调,并且通过上调自噬相关蛋白SQSTM1/p62的表达,激活NF-κB信号通路,从而促进结核分枝杆菌在巨噬细胞中的存活[6]。另一方面,circRNA_SLC8A1的表达下调与增生性瘢痕的进展有关,它通过介导Nrf2-ARE信号通路,影响HSF的生物学行为[8]。
SLC8A1基因的反义RNA(SLC8A1-AS1)在乳头状甲状腺癌(PTC)中也发挥着抑制作用。SLC8A1-AS1的表达下调与PTC的恶性进展相关,它通过与FUS RNA结合蛋白相互作用,维持NUMB样内吞适配蛋白(Numbl)mRNA的稳定性,从而抑制PTC的增殖、侵袭和迁移[7]。
综上所述,SLC8A1基因及其相关的RNA分子在多种生物学过程中发挥着重要作用,包括心脏节律调节、血压控制、癌症发展和免疫应答。SLC8A1基因的变异和表达水平与多种疾病的发病机制和预后相关,这为疾病的诊断、治疗和预防提供了新的思路和策略。
参考文献:
1. Marchiano, Silvia, Nakamura, Kenta, Reinecke, Hans, Bertero, Alessandro, Murry, Charles E. . Gene editing to prevent ventricular arrhythmias associated with cardiomyocyte cell therapy. In Cell stem cell, 30, 396-414.e9. doi:10.1016/j.stem.2023.03.010. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37028405/
2. Du, Jia, Wang, Baoming, Li, Mengxia, Ma, Tonghui, Shan, Jinlu. 2022. A Novel Intergenic Gene Between SLC8A1 and PKDCC-ALK Fusion Responds to ALK TKI WX-0593 in Lung Adenocarcinoma: A Case Report. In Frontiers in oncology, 12, 898954. doi:10.3389/fonc.2022.898954. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35847849/
3. Proteau, Sarah, Krossa, Imène, Husser, Chrystel, Bertolotto, Corine, Strub, Thomas. 2023. LKB1-SIK2 loss drives uveal melanoma proliferation and hypersensitivity to SLC8A1 and ROS inhibition. In EMBO molecular medicine, 15, e17719. doi:10.15252/emmm.202317719. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37966164/
4. Liu, Kuo, Liu, Zheng, Qi, Han, He, Yan, Zhang, Ling. . Genetic Variation in SLC8A1 Gene Involved in Blood Pressure Responses to Acute Salt Loading. In American journal of hypertension, 31, 415-421. doi:10.1093/ajh/hpx179. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29182730/
5. Chu, Ji-Jun, Qin, Xiu-Juan, Chen, Wenting, Xu, Zhen, Xu, Xian-Jin. 2024. SLC8A1, a novel prognostic biomarker and immunotherapy target in RSA and UCEC based on scRNA-seq and pan-cancer analysis. In Heliyon, 10, e36899. doi:10.1016/j.heliyon.2024.e36899. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39263055/
6. Li, Zhenyun, Gao, Yuan, Zhang, Bianfang, Li, Yan, Cui, Junwei. 2024. circRNA_SLC8A1 promotes the survival of mycobacterium tuberculosis in macrophages by upregulating expression of autophagy-related protein SQSTM1/p62 to activate the NF-κB pathway. In Scientific reports, 14, 5233. doi:10.1038/s41598-024-55493-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38433218/
7. Xin, Yunchao, Shang, Xiaoling, Sun, Xiaoran, Liu, Yachao, Liu, Yanbin. . SLC8A1 antisense RNA 1 suppresses papillary thyroid cancer malignant progression via the FUS RNA binding protein (FUS)/NUMB like endocytic adaptor protein (Numbl) axis. In Bioengineered, 13, 12572-12582. doi:10.1080/21655979.2022.2073125. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35599603/
8. Jin, Yichao, He, Yongjing, Wu, Yifei, Ao, Chunping, Xu, Liangheng. 2024. CircRNA_SLC8A1 alleviates hypertrophic scar progression by mediating the Nrf2-ARE pathway. In Molecular biology reports, 51, 1067. doi:10.1007/s11033-024-10018-5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39422836/
9. Deng, Ling, Tian, Panwen, Qiu, Zhixin, Wang, Ke, Li, Yalun. 2022. A novel SLC8A1-ALK fusion in lung adenocarcinoma confers sensitivity to alectinib: A case report. In Open life sciences, 17, 846-850. doi:10.1515/biol-2022-0090. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36045716/