FUS基因,也称为Fused in sarcoma/translated in liposarcoma基因,位于16号染色体上,其编码的FUS蛋白是一种多功能RNA结合蛋白,主要定位于细胞核内。FUS蛋白在多种细胞过程中发挥重要作用,包括RNA的剪接、运输、降解以及mRNA的翻译等。FUS蛋白的异常表达或功能改变与多种疾病的发生发展密切相关,如家族性肌萎缩侧索硬化症(ALS)、额颞叶痴呆(FTD)等[1]。
FUS基因突变是导致家族性ALS的重要原因之一。研究发现,FUS基因突变导致FUS蛋白在细胞质中异常积累,形成神经元细胞质蛋白聚集体,并影响RNA代谢,从而引发ALS的病理过程[1]。此外,FUS基因突变还可能影响认知功能,如FUS小鼠模型表现出与年龄相关的海马区认知缺陷,这与Sema5a基因表达的调控异常有关[4]。
除了在ALS和FTD中的作用,FUS基因还参与其他生物学过程。研究发现,FUS蛋白可以与RNA聚合酶II相互作用,并影响其C端结构域的Serine-2磷酸化,进而影响病毒基因的表达,如FUS可以负向调控Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus(KSHV)的复制[5]。此外,FUS蛋白还参与调节基因表达,如FUS蛋白可以结合SnRNP70基因的转录本,调节其表达水平[3]。
近年来,随着基因编辑技术的发展,如CRISPR/Cas9系统,为研究FUS基因的生物学功能和疾病发生机制提供了新的工具。通过在动物模型和患者来源的诱导多能干细胞(iPSCs)中纠正与ALS相关的FUS基因突变,研究人员可以验证FUS基因突变对ALS病理过程的影响,并观察基因纠正后细胞表型的差异[2]。
综上所述,FUS基因是一个重要的RNA结合蛋白,其功能改变与多种疾病的发生发展密切相关。FUS基因突变导致FUS蛋白在细胞质中异常积累,影响RNA代谢,从而引发ALS的病理过程。此外,FUS基因还参与其他生物学过程,如病毒基因的表达调控和基因表达调节。随着基因编辑技术的发展,FUS基因的研究将为ALS和其他相关疾病的治疗提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Kwiatkowski, T J, Bosco, D A, Leclerc, A L, Landers, J E, Brown, R H. . Mutations in the FUS/TLS gene on chromosome 16 cause familial amyotrophic lateral sclerosis. In Science (New York, N.Y.), 323, 1205-8. doi:10.1126/science.1166066. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19251627/
2. Yun, Yeomin, Ha, Yoon. 2020. CRISPR/Cas9-Mediated Gene Correction to Understand ALS. In International journal of molecular sciences, 21, . doi:10.3390/ijms21113801. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32471232/
3. Nakaya, Tadashi. 2020. Dissection of FUS domains involved in regulation of SnRNP70 gene expression. In FEBS letters, 594, 3518-3529. doi:10.1002/1873-3468.13924. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32915994/
4. Ho, Wan Yun, Chang, Jer-Cherng, Tyan, Sheue-Houy, Koo, Edward, Ling, Shuo-Chien. . FUS-mediated dysregulation of Sema5a, an autism-related gene, in FUS mice with hippocampus-dependent cognitive deficits. In Human molecular genetics, 28, 3777-3791. doi:10.1093/hmg/ddz217. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31509188/
5. Dunker, William, Song, Yu, Zhao, Yang, Karijolich, John. 2018. FUS Negatively Regulates Kaposi's Sarcoma-Associated Herpesvirus Gene Expression. In Viruses, 10, . doi:10.3390/v10070359. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29986386/