Kansl3-flox 基因敲除小鼠

KANSL3，也称为KAT8 regulatory complex subunit 3，是一种重要的非特异性致死复合体（NSL）的核心成员。NSL复合体是一种组蛋白乙酰转移酶，负责组蛋白H4的乙酰化，这是一种在转录活性位点常见的组蛋白标记。KANSL3不仅在组蛋白修饰中发挥作用，还参与多种细胞过程，包括有丝分裂和线粒体活性[1]。此外，KANSL3还在早期小鼠胚胎发育过程中发挥着不可或缺的作用。KANSL3的缺失导致胚胎在着床前期死亡，无法孵化出透明带。当透明带在体外被移除时，KANSL3缺失的胚胎形成异常的突起，其内细胞团（ICM）形态严重受损。此外，KANSL3缺失的胚胎在囊胚阶段出现谱系特异性缺陷，ICM细胞数量显著减少，但滋养层细胞数量没有差异。KANSL3缺失导致胚胎干细胞和原始内胚层谱系细胞数量减少[1]。

为了研究表观遗传修饰在癌症中的作用，研究者们开发了一种基于CRISPR/Cas9的表观基因组筛选平台EPIKOL，该平台可以靶向广泛的表观遗传修饰因子及其共因子。通过EPIKOL平台，研究者们发现了调节三阴性乳腺癌（TNBC）和前列腺癌细胞生长的新表观遗传修饰因子，包括KANSL2和KANSL3[2]。

为了研究蛋白质降解技术在功能基因组学中的应用，研究者们开发了一种基于CRISPR-Cas9的基因敲入技术，可以将降解标签敲入小鼠和人细胞系中的内源性目标基因。研究者们以小鼠胚胎干细胞中的KANSL3降解标签敲入为例，展示了该技术的应用[3]。

除了在早期发育中的作用，NSL复合体还在完全分化的细胞中发挥作用。例如，在肾脏特异性模型中，删除NSL复合体成员KANSL2或KANSL3会导致肾小球足细胞的严重肾功能障碍。系统比较两种主要的分化细胞类型表明，NSL复合体是调节纤毛和非纤毛细胞中细胞内运输基因的调节因子。NSL复合体的缺失导致纤毛丢失和纤毛成纤维细胞中音猬因子通路的受损。相反，非纤毛足细胞对NSL复合体缺失的反应是微管动力学改变和足细胞功能丧失。此外，野生型KANSL2的过表达而不是双锌指（ZF-ZF）结构域突变体挽救了转录缺陷，揭示了该结构域在NSL复合体组装和功能中的关键作用。因此，NSL复合体表现出功能的分叉，以使分化细胞中特化结果多样化[4]。

NSL复合体成员在细胞周期的不同阶段表现出不同的功能。例如，当细胞进入有丝分裂时，KANSL1和KANSL3从染色质重新定位到有丝分裂纺锤体。通过以RanGTP依赖性方式稳定微管负端，它们对于纺锤体组装和染色体分离至关重要。此外，研究者们还发现KANSL3是一种微管负端结合蛋白，揭示了有丝分裂特异性微管负端调节因子的一种新类别。通过在间期和有丝分裂中采用不同的功能，KANSL蛋白为协调细胞周期不同阶段中忠实表达和遗传基因组任务提供了联系[5]。

此外，KANSL3还参与线粒体功能的调节。MOF是一种已知的核MYST家族乙酰转移酶，其与非特异性致死复合体伙伴的亚群定位于线粒体。MOF通过控制有氧呼吸细胞中呼吸基因的表达来调节氧化磷酸化。MOF与mtDNA结合，这种结合依赖于KANSL3。线粒体MOF池而不是催化缺陷突变体挽救了MOF缺失引起的呼吸和mtDNA转录缺陷。Mof条件性敲除对高能量消耗的组织具有灾难性后果，导致小鼠心脏肥厚型心肌病和心力衰竭；心肌细胞表现出严重的线粒体退化和线粒体营养物质代谢和氧化磷酸化途径的失调。因此，MOF是核和线粒体基因组的双重转录调节因子，连接表观遗传学和代谢[6]。

KANSL3在儿童高分级胶质瘤（HGG）中也发挥着重要作用。通过CRISPR-Cas9敲除筛选，研究者们发现KANSL3是HGG中癌症干细胞生长的关键基因之一。KANSL3的敲除导致CSC生长显著减少，并改变了干细胞和分化标记[7]。

此外，KANSL3还与肝纤维化相关。研究者们分析了不同因素引起的肝纤维化（包括乙型肝炎病毒（HBV）肝纤维化、酒精性肝纤维化和非酒精性肝纤维化）的共表达mRNA，并发现KANSL3是与肝纤维化相关的关键基因之一[8]。

在果蝇有丝分裂中，NSL复合体成员的RNA干扰（RNAi）介导的耗竭导致染色体分离异常和中心体复制缺陷。耗竭任何这些蛋白质的Drosophila S2细胞都出现染色体分离缺陷。与这些发现一致，Rcd1、Rcd5和MBD-R2 RNAi细胞中Cid/CENP-A和动粒成分Ndc80的水平均降低。此外，针对这四个基因的RNAi都抑制了中心粒复制。在Wds耗竭细胞中，有丝分裂表型与Rcd1、Rcd5或MBD-R2缺陷细胞中观察到的相似，但程度较轻。RT-qPCR实验和已发表数据集的检索表明，在Rcd1、Rcd5和MBD-R2 RNAi细胞中，许多编码着丝粒/动粒蛋白（如cid、Mis12和Nnf1b）或参与中心粒复制（如Sas-6、Sas-4和asl）的基因的转录显著减少，而在wds RNAi细胞中减少程度较小。在有丝分裂过程中，Rcd1-GFP和Rcd5-GFP在中心体和末体积累，MBD-R2-GFP仅在染色体上富集，而Wds-GFP在中心体、动粒、末体和特定染色体区域积累。总的来说，这些结果表明，Rcd1、Rcd5、MBD-R2或Wds耗竭引起的有丝分裂表型主要是由于涉及动粒组装和中心粒复制的基因转录减少。NSL成分的亚细胞定位差异可能反映了难以在表型水平上检测到的直接有丝分裂功能，因为这些功能被动粒和中心粒蛋白的转录依赖性缺乏所掩盖[9]。

综上所述，KANSL3是一种重要的NSL复合体成员，参与组蛋白乙酰化和多种细胞过程，包括有丝分裂、线粒体活性和早期胚胎发育。KANSL3的缺失导致胚胎在着床前期死亡，ICM和滋养层谱系出现缺陷。KANSL3在癌症、肝纤维化和儿童HGG中发挥着重要作用，是癌症干细胞生长的关键基因之一。此外，KANSL3还参与线粒体功能的调节，连接表观遗传学和代谢。对KANSL3的研究有助于深入理解NSL复合体的功能和其在疾病发生中的作用，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略[1,2,3,4,5,6,7,8,9]。