Rhog-flox 基因敲除小鼠

RhoG是Rho家族成员之一，属于小GTP酶，是细胞信号传导中的重要分子开关。RhoG与Rac亚家族成员具有高度的序列同源性，在调节免疫细胞的基本过程中发挥着核心作用，包括细胞骨架的动态变化、跨内皮迁移、存活和增殖，以及免疫学功能，如吞噬作用和巨噬细胞作用，在炎症反应中发挥作用。RhoG的活性受多种因素的调控，包括GEFs（鸟苷酸交换因子）、GAPs（GTP酶激活蛋白）和GDIs（GTPase dissociation inhibitors）等。RhoG通过与其他蛋白质的相互作用，如激酶、磷酸酶和细胞骨架蛋白，参与多种信号传导途径，影响细胞的功能和命运。

RhoG在T细胞激活和功能中发挥着重要作用。研究表明，RhoG在T细胞发育中与其他Racs亚家族成员的功能重叠，这种重叠可能归因于信号传导途径的冗余。然而，缺乏RhoG会增加TCR信号传导和增殖，这表明RhoG活性在抗原受体相互作用后晚期T细胞激活过程中至关重要。此外，RhoG对于停止信号传导和防止T细胞过度激活也至关重要。尽管TCR信号传导增加，但细胞增殖受到抑制，这表明RhoG通过促进转录因子（包括NFAT/AP-1）的活性，诱导T细胞失能。NFAT在T细胞失能中的作用是诱导与失能相关的基因，如IL-2、IL-5和IFN-γ的转录。尽管关于RhoG在T细胞相关疾病中的信息有限，但已经观察到RhoG的突变形式，如Ala151Ser和Glu171Lys，分别存在于胸腺瘤和噬血细胞性淋巴组织细胞增生症（HLH）中。目前的信息仅关注这两种疾病，因此应进一步研究RhoG在正常和病理条件下的作用。这种研究方法对于攻击RhoG及其相关蛋白质至关重要，特别是在癌症和免疫介导疾病的疗法中[1]。

RhoG通过调节基因表达和肌动蛋白细胞骨架在淋巴细胞中发挥作用。研究表明，RhoG是一种肌动蛋白细胞骨架调节剂，在淋巴细胞中调节干扰素-γ启动子和核因子NFAT基因的转录。RhoG的这些功能需要钙信号，通常由抗原受体提供。此外，RhoG增强NFAT需要Rac和Cdc42的间接活性；然而，RhoG激活NFAT依赖性转录的途径与Rac和Cdc42激活的途径不同。使用RhoG效应结构域突变体，我们发现其增强NFAT依赖性转录的能力与其增加肌动蛋白聚合的能力相关，这支持了NFAT依赖性转录是肌动蛋白依赖性过程的观点。RhoG还促进T细胞在纤连蛋白上的扩散，这是一种与其增强NFAT依赖性转录无关的特性。因此，这些结果表明RhoG参与了白细胞迁移和抗原接触后诱导的基因表达控制[2]。

RhoG在神经退行性疾病中也可能发挥作用。一项研究报道，在阿尔茨海默病（AD）小鼠的细胞外囊泡中，RhoG的表达上调，而Chi3l1的表达下调。这表明RhoG可能在AD的进展中发挥作用，可能成为AD的潜在生物标志物和治疗靶点[3]。

RhoG作为细胞功能调节剂的作用也被深入研究。RhoG在免疫细胞激活、迁移和功能中发挥着重要作用，包括细胞骨架动态、跨内皮迁移、存活和增殖等。RhoG的动态表达和不同的转录因子、非编码RNA以及不同的GEFs与其下游效应分子在时间和空间上的协调，调节着免疫细胞中Rho信号的级联反应。RhoG特异性信号传导的变异可能导致生理、病理和发育的障碍。几种突变和RhoG调节因子也已知会预先确定下游信号传导，与多种疾病相关的异常基因表达有关[4]。

RhoG的缺陷会导致人淋巴细胞细胞毒性的丧失，并引起噬血细胞性淋巴组织细胞增生症。研究表明，RhoG在维持细胞毒性颗粒（CG）在质膜（PM）附近的定位方面发挥着至关重要的作用，这是CG释放的基础前提。RhoG与Munc13-4蛋白相互作用，Munc13-4蛋白是CG与PM融合所必需的。这种相互作用对于Munc13-4+ CGs与PM的对接以及随后的膜融合和CG内容的释放至关重要。因此，这项研究揭示了RhoG作为人淋巴细胞细胞毒性新型必需调节剂的作用，并提供了分子病理机制，解释了HLH的遗传决定形式[5]。

此外，RhoG还通过微管依赖性途径激活Rac1和Cdc42。研究发现，RhoG（GTP）与kinectin相互作用，kinectin是一种156-kDa的蛋白质，它结合到常规驱动蛋白并增强微管依赖性驱动蛋白ATP酶活性。RhoG、kinectin和驱动蛋白在REF-52和COS-7细胞中主要在内质网，但也存在于溶酶体中。在REF-52细胞中，kinectin的分布根据内源性RhoG的活性而调节。此外，通过注射抗kinectin抗体或阻断抗驱动蛋白抗体，我们表明RhoG形态发生活性依赖于kinectin相互作用和驱动蛋白活性。最后，kinectin过表达导致Rac1和Cdc42依赖性细胞骨架效应，并使细胞转变为RhoA表型，当RhoG活性被抑制或微管被破坏时。这些数据表明kinectin是微管依赖性RhoG活性的关键介质，并表明kinectin还介导RhoG和RhoA依赖性拮抗途径[6]。

RhoG还参与中性粒细胞的NADPH氧化酶调节。研究表明，RhoG在G蛋白偶联受体激动剂刺激的中性粒细胞呼吸爆发中发挥作用。RhoG基因敲除小鼠来源的骨髓中性粒细胞在C5a或fMLP刺激下表现出明显的氧化剂生成受损，但对PMA或包被酵母聚糖和正常细菌杀伤反应正常。fMLP刺激的RhoG基因敲除中性粒细胞中Rac1和Rac2的激活仅在非常早期（5秒）的时间点（分别降低25%和32%），而RhoG缺乏对可溶性激动剂的趋化作用没有影响。此外，fMLP刺激的蛋白激酶B和p38MAPK的磷酸化、磷脂酶D的激活和钙通量在野生型和RhoG基因敲除中性粒细胞中是相等的。这些结果表明RhoG是小鼠中性粒细胞中G蛋白偶联受体刺激的信号传导级联反应的关键成分，它可能通过一组与氧化酶激活相关的细胞Rac或通过一种尚未明确的与中性粒细胞NADPH氧化酶的相互作用来发挥作用[7]。

ELMO2-RhoG-ILK网络调节微管动力学。研究发现，ELMO2可以同时结合整合素连接激酶（ILK）和RhoG，形成三联ERI复合物。这些复合物在促进β1整合素依赖性定向迁移中发挥作用，尤其是在未分化的表皮角质形成细胞中。ELMO2和ILK还分别被证明参与整合素包含的焦粘附点处的微管调节。在分化过程中，表皮角质形成细胞停止表达整合素，但ERI复合物仍然存在。在这里，我们展示了ERI复合物在分化角质形成细胞中调节微管动力学的作用。通过灭活Ilk基因在这些细胞中耗尽ERI复合物，减少了微管生长并增加了灾难的频率。相反，如果ILK也存在，外源表达ELMO2或RhoG可以稳定微管。机制上，ERI复合物下游的Rac1激活介导了它们对微管稳定性的影响。在这条途径中，Rac1作为一个中心，通过两条不同的途径调节微管动力学：1）磷酸化和失活微管不稳定的蛋白质stathmin，2）磷酸化和失活GSK-3β，导致CRMP2的激活，促进微管生长。在细胞水平上，ERI复合物的缺乏损害了Ca(2+)-介导的粘附连接的形成，这对维持表皮的机械完整性至关重要。我们的发现支持ERI复合物在整合素非依赖性稳定微管网络中的关键作用[8]。

最后，RhoG的表达在细胞从静止状态过渡到DNA合成过程中受到调控。研究表明，RhoG mRNA在以血清刺激5小时的仓鼠肺成纤维细胞中积累，与生长因子的促有丝分裂强度成正比。G1期特异性RNA积累在添加抗有丝分裂环腺苷酸后受损，而在蛋白质合成被抑制时增强，主要是由于RNA的稳定性。RhoG mRNA表达在多种人体器官中观察到，但在肺和胎盘组织中达到特别高的水平。这些发现表明RhoG在细胞周期调控和生长因子信号传导中发挥着重要作用[9]。

综上所述，RhoG是一种多功能的小GTP酶，在调节细胞功能、免疫细胞激活、迁移和功能中发挥着重要作用。RhoG的活性受多种因素的调控，包括GEFs、GAPs和GDIs等。RhoG通过与其他蛋白质的相互作用，参与多种信号传导途径，影响细胞的功能和命运。RhoG在T细胞激活和功能中发挥着重要作用，并可能在神经退行性疾病中发挥作用。RhoG的缺陷会导致人淋巴细胞细胞毒性的丧失，并引起噬血细胞性淋巴组织细胞增生症。此外，RhoG还通过微管依赖性途径激活Rac1和Cdc42，并参与中性粒细胞的NADPH氧化酶调节。ELMO2-RhoG-ILK网络调节微管动力学。RhoG的表达在细胞周期调控和生长因子信号传导中受到调控。RhoG的研究有助于深入理解细胞信号传导的生物学功能和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。