Cchcr1-flox 基因敲除小鼠

Cchcr1，也称为Coiled-Coil alpha-Helical Rod protein 1，是一种重要的基因，最初被认为是银屑病的一个候选基因。然而，最近的研究发现，Cchcr1与一系列临床状况有关，包括COVID-19。Cchcr1定位于P-bodies和中心体中，但其在这两个亚细胞结构中的确切作用及其转录控制仍然在很大程度上是未知的。

Cchcr1基因与邻近基因TCF19共享一个双向启动子，这个启动子由G1/S调控转录因子E2F1激活，并且在细胞周期的G1/S转换期间，这两个基因被共同诱导。一个萤火虫报告基因实验表明，只有287 bp长度的短间隔序列足以诱导两个基因在G1/S阶段的表达，但Cchcr1的表达还受到来自TCF19和Cchcr1的exon 1的存在的影响。这些研究结果揭示了Cchcr1基因的转录调控机制，为其功能提供了新的视角。这些发现有助于更广泛地理解与Cchcr1相关的疾病，并为这些重要医疗领域未来的研究提供了基础性基准[1]。

Cchcr1蛋白在细胞周期的细胞中作为RNA聚合酶II核心亚基3（RPB3）的细胞质停靠位点，这表明Cchcr1在细胞器室之间的囊泡转运中发挥作用。此外，Cchcr1与RNA结合蛋白HAX1之间存在一种新的相互作用。HAX1定位于PSORS4位点，在银屑病中过表达。Cchcr1和HAX1与线粒体、细胞核和细胞质囊泡中的P-bodies共定位。通过一系列的RIP实验，研究者分离了一组与HAX1和/或Cchcr1蛋白复合的mRNA。在那些与Cchcr1和HAX1蛋白复合的mRNA中，有Vimentin mRNA，先前已被报道为HAX1的结合物，以及CAMP/LL37 mRNA，其基因产物在银屑病中过表达[2]。

Cchcr1基因位于主要银屑病易感位点PSORS1内，是银屑病风险效应的合理候选基因。Cchcr1通过与其配体蛋白StAR相互作用促进类固醇生成。研究者发现Cchcr1和StAR在人类皮肤的基底层角质形成细胞中重叠表达，并且Cchcr1刺激类固醇生成测定中的孕烯醇酮产生。过表达Cchcr1*WWCC风险等位基因或非风险等位基因增强了类固醇合成的体外作用。此外，细胞色素P450scc酶在人类角质形成细胞中表达，并被已知激活类固醇生成的 forskolin诱导，forskolin也上调了Cchcr1的表达。Cchcr1在银屑病病变皮肤中的表达模式与健康皮肤不同，表明其在银屑病中的失调。研究者发现，与非银屑病健康细胞相比，在培养的非病变银屑病角质形成细胞中，Cchcr1的mRNA表达水平降低了2倍。研究结果还表明，Cchcr1与维生素D代谢在角质形成细胞中存在联系。与非银屑病细胞相比，非病变银屑病角质形成细胞中的维生素D受体（VDR）基因表达较低。此外，与Cchcr1的非风险等位基因相比，在过表达Cchcr1*WWCC风险等位基因的小鼠角质形成细胞中，Vdr表达下调。最后，研究者发现，胰岛素、EGF、胆固醇、雌激素和环孢素A等与银屑病相关的或其他与类固醇生成调节相关的因子影响角质形成细胞中Cchcr1的表达。由于类固醇激素，包括维生素D和雌激素，在细胞增殖、表皮屏障稳态、分化和免疫反应中的作用，这些结果表明Cchcr1通过调节皮肤类固醇代谢在银屑病的发病机制中发挥作用[3]。

糖皮质激素具有多种治疗益处，并用于免疫抑制和治疗目的。尽管它们有益，但糖皮质激素的使用常常导致高血糖。由于糖皮质激素诱导的高血糖（GIH）和2型糖尿病（T2D）在病理生理学上的重叠，研究者假设糖皮质激素途径中的基因变异与T2D风险有关。为了确定糖皮质激素作用对T2D风险的遗传贡献，研究者进行了多项遗传研究。首先，研究者对3个汇总的糖皮质激素相关基因集进行了基因集富集分析，使用公开可用的全基因组关联和全外显子数据，并证明糖皮质激素相关基因中的基因变异与T2D和相关血糖特征相关。为了确定哪些基因驱动这种关联，研究者使用全外显子序列数据进行了基因负担测试。研究者确定了20个在糖皮质激素相关基因集中具有名义上富集的T2D相关蛋白编码变异的基因。在HLA区域CCHCR1中的编码变异中发现了最显著的关联（P=0.001）。进一步的分析表明，CCHCR1附近的非编码变异也与T2D相关，达到全基因组显著性水平（P=7.70×10-14），独立于1型糖尿病HLA风险。最后，基因表达和共定位分析表明，与T2D风险增加相关的变异也与CCHCR1在多个组织中的表达减少相关，这表明该基因可能是该位点的一个潜在效应转录本。研究者发现的糖皮质激素与T2D之间的遗传联系支持了T2D和GIH可能具有共享的潜在机制的假设[4]。

Cchcr1（Coiled-Coil alpha-Helical Rod protein 1）位于主要银屑病易感位点PSORS1内，是银屑病相关风险等位基因CCHCR1*WWCC的合理候选基因。尽管其在银屑病皮肤中的表达模式与健康皮肤不同，并且其过表达会影响转基因小鼠中的细胞增殖，但其作为银屑病效应基因的作用仍然没有确定。基因的5'-区域包含一个SNP（rs3130453），该SNP控制一个5'-扩展的开放阅读框，从而翻译出不同的亚型。研究者现在比较了两种Cchcr1亚型的功能：新的较长的亚型1和之前研究的亚型3。在芬兰和瑞典家庭的样本中，产生仅亚型3的等位基因与银屑病相关（P<10-7）。两种亚型都定位于中心体，中心体是一种参与细胞分裂的细胞器。在稳定转染的细胞中，亚型3影响细胞增殖，并且与CCHCR1*WWCC等位基因一起，也影响细胞凋亡。此外，过表达Cchcr1的细胞显示出亚型特异性的细胞大小和形状的影响，以及细胞骨架蛋白肌动蛋白、波形蛋白和细胞角蛋白的组织和表达的改变。具有非风险等位基因的亚型1诱导了角蛋白17的表达，这是银屑病的标志；沉默Cchcr1降低了HEK293细胞中的表达。Cchcr1还以亚型特异性的方式调节EGF诱导的STAT3激活：亚型3转染细胞中STAT3的酪氨酸磷酸化受到干扰。Cchcr1在中心体的定位为异常细胞增殖提供了联系，并与银屑病中可能改变的细胞通路联系起来[5]。

Cchcr1基因（Coiled-Coil alpha-Helical Rod protein 1）位于主要银屑病易感位点PSORS1内，是银屑病风险效应的合理候选基因。研究者之前已经产生了过表达银屑病相关风险等位基因CCHCR1*WWCC或CCHCR1的正常等位基因的转基因小鼠。所有转基因Cchcr1小鼠在表型上均正常，但表现出与银屑病发病机制相关的基因表达改变，包括上调增殖标记物角蛋白6、16和17。在这里，研究者通过用伤口或12-O-十四烷酰基-13-醋酸（TPA）处理Cchcr1转基因小鼠的皮肤，这些处理能够诱导银屑病的特征性标志——表皮增生和增殖。这些实验表明，Cchcr1调节角质形成细胞的增殖。第1天和第4天的早期伤口愈合延迟，TPA诱导的表皮增生在具有CCHCR1*WWCC风险等位基因的小鼠中不如具有正常等位基因的小鼠或野生型动物明显。最后，研究者证明，过表达Cchcr1影响小鼠中的基底层角质形成细胞增殖；CCHCR1*WWCC小鼠的增殖角质形成细胞少于非风险等位基因小鼠。同样，与野生型细胞相比，从风险等位基因小鼠中分离的角质形成细胞在培养中的增殖较慢，通过BrdU标记和ELISA测量。这些数据表明，Cchcr1可能作为角质形成细胞增殖的负调节因子。因此，Cchcr1的异常功能可能导致异常的角质形成细胞增殖，这是银屑病表皮的关键特征[6]。

Cchcr1（Coiled-Coil alpha-Helical Rod protein 1）是一个假定的银屑病候选基因，具有风险等位基因CCHCR1*WWCC和*Iso3，后者抑制亚型1的翻译。Cchcr1最近被证明是一种中心体蛋白，也是细胞质加工体（P-bodies）的组成部分，这些加工体调节mRNA周转。Cchcr1的功能一直不确定，部分原因是研究结果不一致；它已被证明在多种不同的过程中发挥着各种作用，例如细胞增殖和类固醇生成。研究者利用HEK293细胞过表达亚型1或3（Iso1，Iso3细胞），并结合CCHCR1的编码非风险或风险（*WWCC）单倍型，使用RNA测序（RNAseq）。研究者的目标是研究Cchcr1的整体作用及其变异的影响。Cchcr1变异在HEK293细胞中的过表达导致细胞系特异性的表达谱，尽管可观察到一些相似之处。总的来说，Iso1和Iso3细胞显示出清晰的亚型特异性聚类，形成两个单独的组，而非风险和风险细胞通常表现出相反的影响。RNAseq支持Cchcr1在中心体和P-bodies中的作用；最突出的通路包括细胞骨架调节、粘附和紧密连接、mRNA监测和RNA转运。有趣的是，RNAseq和免疫荧光定位都揭示了Cchcr1在P-bodies中的变体特异性差异。Cchcr1影响广泛的信号通路，这可能反映了其在P-bodies和中心体中的积极作用，这两个细胞器都与细胞骨架相关；作为中心体P-body蛋白，Cchcr1可能调节各种细胞骨架介导的功能，如细胞粘附和分裂。目前的发现可以解释之前关于Cchcr1功能的观察结果的不一致性[7]。

研究者最近在银屑病（AA）风险单倍型中发现Cchcr1基因中的一个非同义变异。研究者还报道，具有此风险等位基因的工程小鼠表现出。为了进一步研究Cchcr1基因在AA发病机制中的作用，研究者使用C57BL/6N cchcr1基因敲除小鼠开发了一个AA模型。在这项研究中，小鼠（6-8周）被分为两组：cchcr1-/-小鼠和野生型（WT）同胞。两组都接受了水回避应激（WAS）测试。WAS测试后8周，25%的cchcr1-/-小鼠在背部皮肤上出现了非炎症性脱发灶。另一方面，没有野生型同胞发生脱发。这些灶在宏观形态、毛发生理检查和病理学检查方面与人类AA相似。此外，cchcr1-/-小鼠的基因表达微阵列分析显示，与对照组相比，毛发相关基因的表达异常。研究者的结果表明，Cchcr1与AA发病机制相关，cchcr1-/-小鼠是研究AA的良好模型[8]。

中心体是调节微管组织和细胞有丝分裂进展的最重要非膜细胞器之一。Cchcr1（也称为HCR）基因被认为是银屑病易感基因，其蛋白质被认为定位于哺乳动物细胞中的P-bodies和中心体。然而，HCR的确切细胞功能和其在中心体中的潜在调节作用尚未探索。研究者发现HCR与astrin直接相互作用，astrin是中心体成熟和有丝分裂的关键因子。免疫沉淀实验表明，HCR和astrin的C端分别存在的卷曲螺旋区域介导了它们之间的相互作用。Astrin不仅将HCR募集到中心体，而且还保护HCR免受泛素-蛋白酶体介导的降解。此外，耗尽HCR或astrin显著降低了CEP72和随后的小头畸形相关蛋白（包括CEP152、CDK5RAP2和CEP63）的中心体定位。HCR的缺失还导致中心体复制缺陷和有丝分裂错误，导致多极纺锤体形成、基因组不稳定和DNA损伤。研究者得出结论，HCR通过与astrin直接结合定位于中心体，并通过招募MCPH蛋白和中心体复制来发挥作用。HCR和astrin在保持正常的微管组装和维护基因组稳定性方面发挥着关键作用[9]。

尽管银屑病病变很少进展为皮肤癌，但PSORS1位点的Cchcr1基因（Coiled-Coil alpha-Helical Rod protein 1，HCR）的异常功能可能有助于银屑病的发作。由于Cchcr1在某些癌症中表达并在转基因小鼠模型中调节角质形成细胞（KC）的增殖，研究者通过表达阵列和定量RT-PCR研究了其在皮肤鳞状细胞癌（SCC）细胞系中对增殖的关系，并通过免疫组化研究了在皮肤肿瘤中的关系。Cchcr1蛋白在SCC的推动边界和基底细胞癌岛的内衬中被检测到。与银屑病不同，Ki67的表达模式与Cchcr1相似。Cchcr1染色最强烈发生在表皮生长因子受体（EGFR）阳性的区域。与正常KC相比，SCC系中Cchcr1 mRNA的表达上调了30-80%，并与Ki67表达呈正相关。最具侵袭性和侵袭性的肿瘤细胞系（RT3，FaDu）表达的Cchcr1 mRNA少于非致瘤性HaCaT细胞。此外，肿瘤促进剂okadaic acid和menadione下调了Cchcr1 mRNA。研究者得出结论，在银屑病和KC转化的早期阶段，Cchcr1可能作为增殖的负调节因子发挥作用，但在肿瘤发生的某个点上，Cchcr1不能再控制这种现象[10]。

综上所述，Cchcr1基因在银屑病、类固醇生成、中心体复制、细胞骨架组织和皮肤癌中发挥着重要作用。Cchcr1的异常表达和功能改变与多种疾病的发生和发展密切相关。进一步研究Cchcr1的生物学功能和调节机制，有助于深入理解相关疾病的发病机制，为疾病的诊断、治疗和预防提供新的思路和策略。