SPARC基因编码一种称为富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白(Secreted Protein Acidic and Rich in Cysteine),也被称为骨连接蛋白(Osteonectin)或BM-40。SPARC是一种在细胞外基质中广泛表达的蛋白质,参与多种生物学过程,包括细胞迁移、侵袭、血管生成和细胞外基质的组织。SPARC基因的异常表达与多种疾病的发生和发展有关,包括癌症、骨病和纤维化等。
在癌症中,SPARC基因的过表达与不良预后相关。例如,在间皮瘤中,SPARC基因的过表达与肿瘤细胞迁移、侵袭和转移有关,并参与了上皮-间质转化(EMT)过程,这是导致更具侵略性癌症细胞表型的关键现象。此外,SPARC基因的过表达还与免疫抑制性肿瘤微环境相关,并且可能受到微RNA的调控。研究表明,SPARC基因的过表达与间皮瘤患者的生存率降低相关,表明其可能是一个强大的预后因素[1]。
除了在癌症中的作用外,SPARC基因的缺失还被发现对肝脏损伤具有保护作用。研究表明,SPARC基因的缺失或治疗性抑制可以保护小鼠免受肝脏损伤,并增加肝细胞的增殖能力,减少氧化应激反应[2]。
SPARC基因在骨组织中也有重要作用。SPARC是骨组织中表达最丰富的非胶原蛋白之一,参与骨形成和骨重塑的过程。研究表明,SPARC基因的缺失或突变会导致骨病的发生,如骨质疏松症和骨硬化症[3]。
此外,SPARC基因还参与肌肉组织的形成和维持。研究表明,SPARC基因的表达可以调节细胞外基质的重塑和线粒体功能的相互作用。通过ILK/AMPK信号通路,SPARC基因的表达可以影响细胞外基质相关基因和线粒体相关基因的表达,从而影响肌肉组织的形成和维持[4]。
在间充质组织中,SPARC基因的表达与椎间盘退变相关。SPARC基因缺失的小鼠表现出加速的椎间盘退变,而TAK-242(一种TLR4抑制剂)治疗可以减少炎症基因的表达,但对SPARC基因缺失小鼠的机械性能影响有限[5]。
此外,SPARC基因还参与纤维化过程。研究表明,SPARC基因的表达可以促进成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化,进而导致纤维化疤痕的形成。SPARC基因的表达可以通过激活YAP/TAZ信号通路来促进成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化,而抑制SPARC基因的表达可以减少纤维化相关基因的表达[6]。
在儿童骨肉瘤中,SPARC基因的表达与nab-紫杉醇的长期积累相关。研究表明,SPARC基因的表达可以增加nab-紫杉醇在儿童骨肉瘤中的积累,从而提高化疗的疗效[7]。
在骨髓增生异常综合征(MDS)中,SPARC基因的表达与细胞凋亡和细胞增殖相关。研究表明,SPARC基因的过表达可以诱导细胞凋亡并抑制细胞增殖,而与Ara-C联合使用可以进一步提高细胞凋亡率[8]。
最后,SPARC基因的突变还与严重的骨生成不良相关[9]。研究表明,SPARC基因的突变会导致骨组织的形成和维持异常,从而导致骨生成不良的发生。
综上所述,SPARC基因在多种生物学过程中发挥重要作用,包括癌症、骨病、纤维化和肌肉组织形成等。SPARC基因的异常表达与多种疾病的发生和发展有关,如癌症、骨病和纤维化等。研究SPARC基因的功能和机制有助于深入理解这些疾病的发病机制,并为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Wu, Licun, de Perrot, Marc. 2023. Omics Overview of the SPARC Gene in Mesothelioma. In Biomolecules, 13, . doi:10.3390/biom13071103. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37509139/
2. Peixoto, Estanislao, Atorrasagasti, Catalina, Malvicini, Mariana, Corrales, Fernando, Mazzolini, Guillermo. 2016. SPARC gene deletion protects against toxic liver injury and is associated to an enhanced proliferative capacity and reduced oxidative stress response. In Oncotarget, 10, 4169-4179. doi:10.18632/oncotarget.9456. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31289615/
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4. Melouane, Aicha, Yoshioka, Mayumi, Kanzaki, Makoto, St-Amand, Jonny. 2019. Sparc, an EPS-induced gene, modulates the extracellular matrix and mitochondrial function via ILK/AMPK pathways in C2C12 cells. In Life sciences, 229, 277-287. doi:10.1016/j.lfs.2019.05.070. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31150687/
5. Whittal, Mitchel C, Poynter, Sarah J, Samms, Kayla, DeWitte-Orr, Stephanie J, Gregory, Diane E. 2022. TAK-242 treatment and its effect on mechanical properties and gene expression associated with IVD degeneration in SPARC-null mice. In European spine journal : official publication of the European Spine Society, the European Spinal Deformity Society, and the European Section of the Cervical Spine Research Society, 31, 2801-2811. doi:10.1007/s00586-022-07310-y. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35816198/
6. Du, Jingxiao, Qian, Tianwei, Lu, Yi, Zhang, Jingfa, Zhang, Zhihua. 2023. SPARC-YAP/TAZ inhibition prevents the fibroblasts-myofibroblasts transformation. In Experimental cell research, 429, 113649. doi:10.1016/j.yexcr.2023.113649. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37225012/
7. Pascual-Pasto, Guillem, Castillo-Ecija, Helena, Unceta, Nora, Mora, Jaume, Carcaboso, Angel M. 2021. SPARC-mediated long-term retention of nab-paclitaxel in pediatric sarcomas. In Journal of controlled release : official journal of the Controlled Release Society, 342, 81-92. doi:10.1016/j.jconrel.2021.12.035. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34974029/
8. Nian, Qing, Zhang, Zhiqiang, Wei, Chunmei, Wang, Xingyong, Wang, Li. 2015. Gene expression profiling in myelodysplastic syndrome after SPARC overexpression associated with Ara-C. In Oncology reports, 34, 2072-82. doi:10.3892/or.2015.4139. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26238482/
9. Selina, Agnes, James, Deeptiman, Madhuri, Vrisha. 2023. A Novel Biallelic Splice Site Variant in the SPARC Gene Causing Severe Osteogenesis Imperfecta. In Indian journal of pediatrics, 90, 626. doi:10.1007/s12098-023-04541-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36995644/