Hmbox1-flox 基因敲除小鼠

HMBOX1，即Homeobox containing 1，是一种转录因子，属于同源框家族中的HNF基因类。它最初于2006年从人类胰腺的cDNA文库中被识别出来，在正常的人类组织中广泛表达，但表达水平不均匀。同源框家族成员被广泛报道参与胚胎发育和分化，以及病理和生理过程。尽管对HMBOX1的研究仍处于初级阶段，但许多报道揭示了它在细胞分化、免疫调节、炎症和肿瘤进展中的调节作用。

HMBOX1在促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）分化为内皮细胞及其生理功能中发挥着重要作用。作为一种免疫调节因子，HMBOX1可以显著抑制肝细胞和自然杀伤（NK）细胞中的炎症反应，并阻止免疫细胞向肝脏的浸润。在肿瘤发展过程中，HMBOX1表现出截然相反的生物学功能，抑制或促进肿瘤过程。HMBOX1具有复杂多样的生物学功能[1]。

在骨肿瘤中，有报道描述了一种罕见的NTRK重排肿瘤，它表现为原发性骨病变。该肿瘤发生在一位21岁女性右下肢，经放射学检查发现右股骨下段有破坏性溶骨性病变。组织学上，肿瘤由单形性梭形细胞束组成，显示轻度核异型性和罕见的分裂活性。免疫组化显示肿瘤细胞有泛TRK和S100蛋白的局灶性染色。荧光原位杂交分析显示NTRK3重排。随后，下一代测序（RNA-seq）揭示了HMBOX1::NTRK3融合。这项研究展示了NTRK重排肿瘤可以表现为原发性骨病变，并描述了一种以前未记录的HMBOX1::NTRK3融合[2]。

在肝细胞中，HMBOX1通过抑制巨噬细胞浸润和激活，减轻了LPS/D-GalN诱导的肝损伤。HMBOX1敲除小鼠表现出加剧的肝损伤，伴随着肝脏和循环中高水平炎症细胞因子。进一步研究表明，HMBOX1负调节NF-κB信号传导。因此，肝细胞中HMBOX1敲除通过激活NF-κB信号传导促进CCL2表达，从而增强巨噬细胞向肝脏的浸润。此外，肝细胞中HMBOX1的减少促进巨噬细胞的激活，上调CD80和MHCⅡ，以及炎症因子TNF-α和IL-6。重要的是，HMBOX1的过表达挽救了Hm△hep小鼠的肝损伤。这些发现表明，肝细胞中的HMBOX1是一种关键的免疫抑制因子，对于LPS/D-GalN诱导的肝损伤具有保护作用[3]。

WTAP通过依赖m6A的方式抑制HMBOX1表达，促进骨肉瘤的发生。WTAP在骨肉瘤组织中高表达，是骨肉瘤总生存期的独立预后因素。WTAP作为原癌基因，参与骨肉瘤在体外和体内的增殖和转移。机制上，M6A斑点印迹、RNA-seq和MeRIP-seq、MeRIP-qRT-PCR和荧光素酶报告基因实验表明，HMBOX1是WTAP的靶基因，WTAP通过m6A修饰调节HMBOX1的稳定性。此外，骨肉瘤中HMBOX1的表达下调，是骨肉瘤患者总生存期的独立预后因素。沉默HMBOX1显著减弱了shWTAP介导的骨肉瘤生长和转移的抑制。最后，WTAP/HMBOX1通过PI3K/AKT通路调节骨肉瘤的生长和转移。这项研究展示了WTAP介导的m6A修饰在骨肉瘤进展中的关键作用，为骨肉瘤治疗提供了新的见解[4]。

HMBOX1通过与金属硫蛋白2A（MT2A）相互作用来调节血管内皮细胞中的自噬和凋亡。HMBOX1在人类脐静脉血管内皮细胞（HUVECs）的细胞质中大量表达。HMBOX1的敲低诱导细胞凋亡并抑制自噬。HMBOX1的过表达抑制了由成纤维细胞生长因子2剥夺引起的细胞凋亡，并促进了自噬。通过酵母双杂交实验，金属硫蛋白2A（MT2A）被鉴定为与HMBOX1相互作用的蛋白质，并通过免疫共沉淀得到证实。HMBOX1的过表达提高了细胞内游离锌的水平。MT2A的敲低抑制了这种现象。此外，锌螯合剂N,N,N',N'-四(2-吡啶甲基)乙二胺（TPEN）逆转了HMBOX1的抗凋亡和促自噬作用。总之，HMBOX1通过与MT2A相互作用来调节细胞内游离锌的水平，从而抑制血管内皮细胞中的细胞凋亡并促进自噬[5]。

HMBOX1是一种新的同源框家族成员，其功能在自然杀伤（NK）细胞中尚不清楚。先前的研究发现，在基因筛选工作中，HMBOX1的过表达下调了NK细胞中IFN-γ的mRNA水平。本研究深入研究了HMBOX1与IFN-γ之间的关系。首先，描述了HMBOX1基因在活化的NK细胞中的转录特性，发现NK细胞在IL-2、IL-15和IL-12的活化后，HMBOX1的转录水平显著降低，这与IFN-γ的表达模式相反。随后，HMBOX1的过表达显著抑制了NK细胞在肿瘤细胞K562或PMA/ionomycin刺激下IFN-γ的表达和产生。此外，通过荧光素酶报告基因实验，HMBOX1显示出对IFN-γ启动子转录活性的抑制作用。这些发现表明，HMBOX1可能在NK细胞中作为IFN-γ的负调节因子发挥作用[6]。

HMBOX1在胶质瘤中的表达降低，与临床病理表现相关。HMBOX1是一种新的同源框家族成员，其异常表达已在几种类型的癌中观察到。本研究纳入了144例经确认的胶质瘤诊断病例。根据世界卫生组织（WHO）中枢神经系统肿瘤分级系统进行分级。进行了HMBOX1、增殖标志物蛋白Ki-67（Ki-67）和微血管密度（MVD）的免疫组化染色，并计算了评分。使用逆转录定量聚合酶链反应检测了HMBOX1的mRNA水平。发现与正常脑组织相比，胶质瘤组织中HMBOX1的表达降低（P<0.05）。与WHO II和III级肿瘤相比，HMBOX1的表达在WHO IV级肿瘤中显著下调（P<0.05）。HMBOX1的表达与WHO分级、Karnofsky功能状态评分、MVD和Ki-67表达显著相关；然而，与年龄或性别无关。对数秩检验表明，HMBOX1的表达与预后无关。总之，HMBOX1可能是胶质瘤的一个潜在诊断标志物[7]。

HMBOX1通过抑制NKG2D/DAP10信号通路负调节NK细胞功能。HMBOX1是一种新的同源框家族成员。同源框家族成员已被报道参与胚胎发育和全身代谢，但HMBOX1的功能尚不清楚，尤其是在造血系统中。研究发现，HMBOX1在原代人类NK细胞中高表达，但在NK细胞系中的表达水平要低得多。HMBOX1的过表达显著抑制了NK细胞活性，包括对肿瘤细胞的自然细胞毒性、CD107a（脱颗粒的标记蛋白）水平和细胞毒性蛋白（穿孔素和颗粒酶）的产生。更有趣的是，HMBOX1负调节NK细胞中NKG2D的表达和NKG2D/DAP10信号通路的激活。这种作用可以通过敲低HMBOX1来逆转。总之，这些发现表明，HMBOX1可能通过抑制NKG2D/DAP10信号通路作为NK细胞功能的负调节因子发挥作用[8]。

敲低HMBOX1通过端粒缩短增加了宫颈癌细胞的放射敏感性。HMBOX1通过与双链端粒DNA结合来调节各种肿瘤细胞中的端粒长度。在肿瘤细胞中，端粒长度与放射敏感性之间存在负相关。本研究旨在探讨HMBOX1、端粒和宫颈癌细胞的放射敏感性之间的关系。使用基于慢病毒的shRNA建立了稳定转染的细胞系，其中HMBOX1的蛋白质和mRNA水平明显降低。HMBOX1的敲低增加了HeLa和C33A细胞的放射敏感性。当HMBOX1下调时，端粒酶逆转录酶（TERT）蛋白也降低。HMBOX1的敲低缩短了HeLa细胞的端粒长度，而TERT的过表达挽救了HeLa-HMBOX1细胞中的端粒缩短。HMBOX1的敲低增加了凋亡率，降低了辐射引起的DNA损伤灶，并抑制了同源重组修复途径中ATM、ATR、p-ATM、p-ATR和BRCA1的表达。这些数据表明，HMBOX1可能在调节宫颈癌细胞的放射敏感性中发挥作用。此外，HMBOX1可能是宫颈癌放射治疗的一个潜在因素[9]。

来自败血症患者血液的细胞外囊泡通过调节miR-885-5p/HMBOX1促进了心肌细胞的焦亡。败血症心肌抑制与发病率和死亡率增加有关。miR-885-5p已被证明可以调节细胞生长、衰老和/或凋亡。已有研究表明，Homeobox-containing protein 1（HMBOX1）抑制炎症反应，调节细胞自噬和凋亡。然而，miR-885-5p/HMBOX1在败血症和败血症心肌抑制中的作用及其潜在机制尚不清楚。使用超速离心分离来自败血症患者的细胞外囊泡（sepsis-exos）。大鼠接受盲肠结扎和穿刺手术，并用sepsis-exos处理。使用携带针对人类HMBOX1的短发夹RNA或携带HMBOX1 cDNA的慢病毒质粒在AC16细胞中敲低或过表达HMBOX1。通过流式细胞术测量细胞焦亡。使用ELISA试剂盒检测IL-1β和IL-18的分泌。使用定量聚合酶链反应（PCR）或蛋白质印迹进行基因表达。Sepsis-exos增加了miR-885-5p的水平，降低了HMBOX1，提高了IL-1β和IL-18的水平，并促进了AC16细胞中的焦亡。用sepsis-exos处理的败血症大鼠，血清中炎症细胞因子水平升高，与心脏中焦亡相关蛋白升高相关。miR-885-5p与HMBOX1的3'非翻译区结合，负调节其表达。过表达HMBOX1逆转了miR-885-5p诱导的炎症细胞因子升高和NLRP3、caspase-1和GSDMD-N的上调。机制研究表明，HMBOX1的作用是NF-κB依赖性的。Sepsis-exos通过miR-885-5p通过HMBOX1促进了AC16细胞的焦亡。结果表明，miR-885-5p/HMBOX1轴在心肌细胞焦亡中具有重要意义，并为败血症心肌抑制的治疗提供了新的方向[10]。

综上所述，HMBOX1是一种重要的转录因子，在多种生物学过程中发挥着关键作用。它在促进BMSCs分化为内皮细胞、调节免疫反应、抑制炎症、调节肿瘤进展以及影响放射敏感性等方面具有重要作用。HMBOX1的功能多样且复杂，需要进一步研究以揭示其在更多生物学过程和疾病中的作用机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。