Chchd3-flox 基因敲除小鼠

CHCHD3，也称为CHCHD3（coiled-coil-helix-coiled-coil-helix domain containing 3），是一种重要的线粒体蛋白。它主要定位于线粒体内膜，并与线粒体接触位点及嵴组织系统（MICOS）复合体有关。CHCHD3参与维持线粒体嵴的结构和功能，并在线粒体DNA（mtDNA）的稳定性和线粒体融合中发挥重要作用。CHCHD3的异常表达或突变与多种疾病的发生发展密切相关，包括肿瘤、神经系统疾病和代谢性疾病。

在一项研究中，研究者发现RB1CC1（RB1-inducible coiled-coil 1）通过转录重编程使肿瘤细胞对铁死亡敏感。RB1CC1被脂质活性氧（ROS）上调，并且其核易位对于在肿瘤细胞中诱导铁死亡至关重要。在铁死亡诱导后，核RB1CC1与叉头框（FOX）结合基序共享，将延伸因子乙酰转移酶复合体亚基3（ELP3）募集到与铁死亡相关的增强子上的H4K12Ac组蛋白修饰中。这还刺激了与铁死亡相关的基因（如CHCHD3）的转录，增强了线粒体功能，从而在铁死亡诱导后早期提高了线粒体ROS[1]。

另一项研究发现，在衰老过程中，小鼠的线粒体形态发生了显著变化。研究者使用连续块面扫描电子显微镜和3D重建技术测量了老年小鼠比目鱼肌、腓肠肌和心脏组织的线粒体形态变化。他们还使用逆转录酶-定量PCR、透射电子显微镜定量、Seahorse分析和代谢组学和脂质组学来测量线粒体形态和功能的变化，这些变化与线粒体接触位点和嵴组织系统（MICOS）复合体基因的缺失有关，包括CHCHD3、CHCHD6和Mitofilin。他们发现，与年龄相关的MICOS复合体的缺失和MICOS基因的敲除都改变了线粒体的形态[2]。

还有研究表明，CHCHD3和CHCHD6基因在心脏功能中发挥重要作用。在HLHS（hypoplastic left heart syndrome）患者中，CHCHD3和CHCHD6的罕见、预测为有害的纯合子变异导致了心脏收缩力严重受损、肌节肌动蛋白和肌球蛋白水平下降、心脏ATP水平减少以及线粒体分裂-融合缺陷。这些缺陷与电子传递链（ETC）的ATP合成酶亚基的心脏特异性敲低所引起的缺陷相似，这与MICOS复合体在维持嵴形态和ETC组装中的作用一致。此外，还有研究表明，CHCHD3和CHCHD6的轻度敲低与Cdk12、RNF149或SPTBN1的基因敲低相结合，会导致心脏缺陷，这表明多种途径可能参与了HLHS的发生[3]。

除了在心脏功能中的作用外，CHCHD3还与细胞增殖和肿瘤生长有关。在果蝇中，CHCHD3的缺失会导致组织生长不足和细胞增殖缺陷。CHCHD3是线粒体融合所必需的，而CHCHD3的去除会增加线粒体片段化。CHCHD3是Hippo通路的另一个线粒体靶标，尽管它只是部分需要Hippo通路介导的过度生长。有趣的是，CHCHD3的缺乏会导致在正常发育过程中Hippo活性的失活，这依赖于转录共激活因子Yorkie（Yki）。此外，CHCHD3的缺失还会导致氧化应激和JNK通路的激活。另外，其他线粒体融合成分的缺失，如Opa1或Marf，也会导致Hippo通路的失活[4]。

CHCHD3还与T细胞功能障碍有关。在人类CD8+ T细胞中，PD-1与其配体（PD-L1/2）的结合会传递抑制信号，促进激活T细胞的耗竭。PD-1通路的阻断被广泛用于癌症治疗，然而，PD-1在T细胞中传递的抑制信号仍然不清楚。研究发现，PD-1与人类CD8+ T细胞结合会触发一个特定的、渐进的基因程序，与静息细胞中发现的程序不同。基因本体分析发现，代谢过程，包括糖酵解和氧化磷酸化（OXPHOS），是PD-1的主要靶点。他们观察到PD-1刺激的细胞的线粒体功能严重受损和结构改变，包括线粒体嵴数量和长度的减少。这些嵴的改变与CHCHD3和CHCHD10的表达减少有关，这两种蛋白是线粒体接触位点和嵴组织系统（MICOS）的一部分。虽然PD-1刺激的细胞显示出严重的嵴改变，但与激活的T细胞相比，这些细胞中呼吸超复合体的组装意外地更多。CHCHD3在原代CD8+ T细胞中的沉默复制了PD-1刺激引起的一些效应，包括在用抗CD3和抗CD28激活抗体激活T细胞后，线粒体极化减少和干扰素-γ的产生减少。这些结果表明，线粒体是PD-1抑制活性的主要靶点。PD-1重新编程CD8+ T细胞代谢以有效地利用脂肪酸氧化；这种线粒体表型可能解释了PD-1结合的T细胞的寿命延长[5]。

此外，CHCHD3的罕见拷贝数变异（CNVs）被发现与注意缺陷多动障碍（ADHD）有关。在一项研究中，研究者通过百万特征基因分型阵列在248名无关联的ADHD患者中发现了新的和罕见的CNVs。他们发现，在173名ADHD患者中，有3名（1.7%）患者的父母都有DNA。这些CNVs影响了大脑表达的基因，如DCLK2、SORCS1、SORCS3和MACROD2。他们还检测到19名ADHD患者（7.7%）中的罕见遗传CNVs，这些CNVs在2357名对照中不存在，要么与以前发现的ADHD位点重叠（例如，DRD5和15q13微重复），要么确定了新的候选易感基因（ASTN2、CPLX2、ZBBX和PTPRN2）。在这些新的和罕见的CNVs中，还包括以前在其他神经发育障碍中被罕见的CNVs所涉及的基因（如ASTN2、GABRG1和CNTN5）。为了进一步探索ADHD和自闭症谱系障碍（ASD）之间的风险重叠，他们使用相同的微阵列对349名无关联的ASD个体进行了测试。神经元ASTN2和ASTN2内含子TRIM32基因的缺失与ADHD和ASD的关联最强，但还发现了许多其他共同的候选基因（如CHCHD3、MACROD2和16p11.2区域）[6]。

综上所述，CHCHD3是一种重要的线粒体蛋白，参与维持线粒体嵴的结构和功能，并在线粒体DNA的稳定性和线粒体融合中发挥重要作用。CHCHD3的异常表达或突变与多种疾病的发生发展密切相关，包括肿瘤、神经系统疾病和代谢性疾病。CHCHD3的研究有助于深入理解线粒体功能障碍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[1][2][3][4][5][6]。