G3bp1-flox 基因敲除小鼠

G3BP1，也称为Ras-GTPase活化蛋白结合蛋白1，是一种多功能的结合蛋白，参与多种生物学功能，包括细胞增殖、转移、凋亡、分化和RNA代谢。研究表明，G3BP1作为一种抗病毒因子，可以与病毒蛋白相互作用，调节应激颗粒(SGs)的组装，从而抑制病毒复制。此外，一些病毒还具有劫持G3BP1作为辅助因子的能力，招募翻译起始因子以促进病毒增殖。然而，G3BP1的许多功能与其它疾病相关。在多种癌症中，G3BP1是一种致癌因子，可以促进癌细胞的增殖、侵袭和转移。与正常组织相比，G3BP1在肿瘤组织中的表达更高，表明它可以作为癌症诊断的指标。一些研究表明，G3BP1在多种人类疾病中发挥重要作用，包括病毒感染、神经系统疾病和心血管疾病等。G3BP1的这些功能可能为其在临床应用中提供新的方向。

研究表明，G3BP1在DNA感应和cGAS激活中发挥重要作用。G3BP1可以促进cGAS与DNA的结合，并通过促进大型cGAS复合物的形成来增强cGAS的DNA结合。G3BP1缺乏导致cGAS的DNA结合效率降低，并抑制cGAS依赖的干扰素（IFN）的产生。G3BP1抑制剂EGCG可以破坏现有的G3BP1-cGAS复合物，并抑制DNA触发的cGAS激活，从而在体内和体外阻断DNA诱导的IFN产生。EGCG处理减弱了Aicardi-Goutières综合症（AGS）小鼠模型中自身DNA诱导的自身炎症反应，并降低了AGS患者细胞中IFN刺激基因的表达。因此，该研究表明G3BP1与cGAS物理相互作用，为cGAS的有效激活做好准备。此外，EGCG介导的G3BP1抑制为cGAS相关自身免疫性疾病的治疗提供了潜在的策略[1]。

G3BP1是一种RNA结合蛋白，参与RNA代谢的调节和应激反应。研究表明，G3BP1过表达在细胞模型中导致ATXN2和ATXN3聚集减少，并伴随着蛋白质表达降低。这种对多聚谷氨酰胺蛋白聚集的保护作用得到了在G3bp1沉默的小鼠脑中增加人类扩展的ATXN2和ATXN3聚集的证实。此外，在SCA2和SCA3患者来源的细胞中检测到G3BP1水平降低，表明G3BP1在这些疾病中的作用受损。在SCA2和SCA3的慢病毒小鼠模型中，G3BP1过表达不仅减少了蛋白质聚集，还有助于保持神经元细胞。最后，在SCA3转基因小鼠模型中，G3BP1慢病毒递送到小脑导致多种运动行为缺陷的改善。这些结果表明，G3BP1水平的降低可能是SCA2和SCA3病理生理学的一个贡献因素，通过病毒载体介导的G3BP1递送可能是这些疾病，甚至是其他多聚谷氨酰胺疾病的潜在治疗方法[2]。

研究表明，G3BP1和UPF1参与了一种基于3'UTR结构的RNA降解途径。该降解途径独立于特定的单链序列，因为调节在原始和反向互补方向上保持不变。通过将3'UTR与无序序列融合来减少整体结构可以破坏这种调节。突变碱基配对RNA区域也可以破坏这种结构介导的调节，可以通过重新引入不同序列的碱基配对结构来恢复。这种结构依赖的机制因此使细胞能够选择性地调节编码和非编码RNA。该降解途径需要RNA结合蛋白UPF1及其相关蛋白G3BP1。无论是哪种蛋白的耗竭都会导致具有高度结构化的3'UTR的mRNA以及高度结构化的圆形RNA的稳态水平升高[3]。

研究表明，SIRT2是一种独特的调节因子，可以负向调节cGAS-STING信号通路。SIRT2在单纯疱疹病毒1型（HSV-1）感染后下调，SIRT2缺乏显著上调I型干扰素（IFN）的表达水平。SIRT2通过与G3BP1相互作用并去乙酰化G3BP1在K257、K276和K376位点的赖氨酸残基，抑制cGAS的DNA结合能力和液滴形成，导致cGAS-G3BP1复合物的解离，这对于cGAS的激活至关重要。AGK2是一种选择性的SIRT2抑制剂，可以保护小鼠免受HSV-1感染，并增加IFN和IFN刺激基因的表达。该研究显示，SIRT2通过G3BP1去乙酰化负向调节cGAS的激活，为通过调节SIRT2活性提供了一种潜在的抗病毒策略[4]。

研究表明，P53RRA是一种细胞质lncRNA，在癌症中被下调，并作为一种肿瘤抑制因子，通过抑制癌症进展来发挥作用。染色质重塑蛋白LSH和Cfp1分别沉默或增加P53RRA的表达。P53RRA使用P53RRA的1和871位核苷酸以及G3BP1的RRM相互作用结构域（aa 177-466）与G3BP1结合。细胞质P53RRA-G3BP1相互作用使p53从G3BP1复合物中移位，导致p53在细胞核中的保留增加，从而导致细胞周期阻滞、凋亡和铁死亡。P53RRA通过影响多个代谢基因的转录来促进铁死亡和凋亡。P53RRA低表达与携带野生型p53的乳腺癌和肺癌患者的较差生存显著相关。这些数据表明，lncRNA可以直接与细胞质中信号蛋白的功能结构域相互作用，从而调节p53调节因子以抑制癌症进展[5]。

研究表明，mRNA内部m7G修饰被QKI识别。通过全转录组分析/映射内部m7G甲基组和QKI结合位点，确定了超过1000个具有保守的"GANGAN（N=A/C/U/G）"基序的高置信度m7G修饰和QKI结合的mRNA目标。引人注目的是，QKI7通过C端与应激颗粒（SG）核心蛋白G3BP1相互作用，并将内部m7G修饰的转录物转移到SG中，以在应激条件下调节mRNA稳定性和翻译。具体来说，QKI7通过降低Hippo信号通路中必需基因的翻译效率来使癌细胞对化疗敏感。总的来说，该研究将QKI特征化为mRNA内部m7G结合蛋白，调节目标mRNA代谢和细胞药物抗性[6]。

研究表明，G3BP在应激颗粒中与多种CMT2突变蛋白发生异常相互作用。我们发现，在环境应激下，许多CMT2致病的突变蛋白通过进入应激颗粒（SGs）表现出相似的特性，在那里它们异常地与G3BP结合并整合到SG通路中。例如，甘氨酰-tRNA合成酶（GlyRS）在应激下从细胞质转移到SGs中，在那里突变GlyRS通过异常结合到G3BP来破坏G3BP中心的SG网络。这破坏了SG介导的应激反应，导致运动神经元对应激的易感性增加。破坏这种异常相互作用可以挽救SG异常并减轻CMT2D小鼠的运动缺陷。这些发现揭示了多种CMT2突变体之间应激依赖的分子联系，并为理解遗传异质性提供了一个概念框架[7]。

研究表明，G3BP1基因介导的P38 MAPK/JNK通路在氟氯氰菊酯引起的睾丸生精功能障碍中发挥作用。该研究建立了氟氯氰菊酯诱导的睾丸和生殖细胞毒性发展的体内模型，并探讨了G3BP1基因介导的P38 MAPK/JNK通路在氟氯氰菊酯引起的睾丸和生殖细胞损伤中的作用，以寻找睾丸损伤的早期和敏感指标和新治疗靶点。结果表明，与对照相比，随着氟氯氰菊酯剂量的增加，睾丸组织和小孢子细胞的表观损伤逐渐增加；此外，它还可以干扰下丘脑-垂体-性腺轴的正常分泌（血清GnRH、FSH、T和LH水平），并导致高促性腺激素功能减退。MDA的剂量依赖性增加和T-AOC的剂量依赖性降低表明氧化-抗氧化稳态平衡被破坏。Western blot和qPCR分析显示，G3BP1、p-JNK1/2/3、P38 MAPK、p-ERK、COX1和COX4蛋白和mRNA表达降低，p-JNK1/2/3、p-P38MAPK、caspase 3/8/9蛋白和mRNA表达显著升高。双重免疫荧光和免疫组织化学结果显示，随着染料剂量的增加，G3BP1的蛋白表达降低，而JNK1/2/3和P38 MAPK的表达显著升高。G3BP1的阳性表达主要位于睾丸生殖上皮和生殖细胞层，而JNK1/2/3的阳性表达主要位于睾丸生殖上皮和精子细胞，P38 MAPK的阳性表达位于所有生殖细胞和精子细胞。结果表明，氟氯氰菊酯暴露导致大鼠睾丸和生精细胞损伤，可导致病理形态、雄激素水平改变和抗氧化能力下降。当细胞内抗氧化能力受损时，G3BP1的表达和活性被抑制，导致P38 MAPK/JNK通路的激活和细胞内凋亡通路的激活，进而导致生殖细胞凋亡[8]。

研究表明，DCAF7在鼻咽癌中作为一种支架蛋白，促进G3BP1的去泛素化并促进耐药性和转移。尽管多西他赛联合顺铂和5-氟尿嘧啶（TPF）被认为是晚期鼻咽癌（NPC）的标准治疗方法，但仍有一些患者对该疗法反应不佳。然而，导致这种治疗无益的机制尚不清楚。DCAF7被确定为一种耐药性基因，可减弱NPC患者对TPF治疗的反应。DCAF7在体外和体内促进NPC细胞的顺铂耐药性和转移。机制上，DCAF7作为一种支架蛋白，促进USP10与G3BP1的相互作用，导致G3BP1赖氨酸76上的K48连接的泛素消除。这一过程有助于防止G3BP1通过泛素-蛋白酶体途径降解，并促进应激颗粒(SG)样结构的形成。此外，G3BP1的敲除成功逆转了SG样结构的形成和DCAF7的致癌作用。值得注意的是，DCAF7水平升高的NPC患者具有很高的转移风险，DCAF7水平的升高与不良预后相关。该研究揭示了DCAF7作为顺铂耐药性的关键基因，并为进一步理解NPC中耐药性发展的机制提供了新的理解。DCAF7-USP10-G3BP1轴包含NPC治疗的潜在靶点和生物标志物[9]。

综上所述，G3BP1在多种人类疾病中发挥重要作用，包括病毒感染、神经系统疾病和癌症等。G3BP1的功能包括参与RNA代谢的调节、应激颗粒的形成和DNA感应等。G3BP1的表达和活性受到多种因素的调节，包括SIRT2、USP10和DCAF7等。G3BP1的研究有助于深入理解其在疾病发生和发展中的作用机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。