Mad2l2-flox 基因敲除小鼠

Mad2l2（也称为REV7），是一种在DNA损伤修复过程中发挥重要作用的基因。它编码的蛋白质是shieldin复合体的一部分，该复合体包括MAD2L2、SHLD1、SHLD2和SHLD3。shieldin复合体通过抑制DNA末端重组来控制DNA修复途径的选择，从而在DNA双链断裂修复中发挥关键作用[1]。

MAD2L2蛋白具有独特的能力，可以将C端环绕SHLD3，形成非常稳定的复合体。MAD2L2的二聚化对于shieldin复合体的组装和活性至关重要，它通过SHLD2介导，并加速MAD2L2与SHLD3的相互作用。二聚化缺陷的MAD2L2会损害shieldin复合体的组装，并无法促进非同源末端连接（NHEJ）[1]。

53BP1是一种染色质结合蛋白，通过抑制DNA末端的核酸切割来调节DNA双链断裂的修复。53BP1通路的蛋白质如何保护DNA末端目前尚不清楚，但有两种模型可能解释其作用。一种模型认为53BP1复合体增强了核小体对末端切割核酸酶的屏障，另一种模型认为53BP1招募具有末端保护活性的效应蛋白。研究发现，53BP1效应复合体shieldin，包括C20orf196（也称为SHLD1）、FAM35A（SHLD2）、CTC-534A2.2（SHLD3）和REV7。Shieldin在53BP1和RIF1依赖的方式下定位于双链断裂位点，其SHLD2亚基通过OB折叠结构域与单链DNA结合。Shieldin的缺失会损害非同源末端连接，导致免疫球蛋白类别转换缺陷和超重组[2]。

AURKB是染色体乘客蛋白复合体的一部分，影响细胞分裂过程中的染色体分离。MAD2L2与多种蛋白质相互作用，并有助于维持基因组完整性。AURKB和MAD2L2在各种人类癌症中过表达，并具有协同的致癌作用。AURKB通过与MAD2L2相互作用并调节其表达来促进膀胱癌的进展。AURKB敲低会抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，并诱导细胞衰老。这些效应可以通过MAD2L2过表达来挽救。此外，p53的缺失可以挽救MAD2L2敲低引起的膀胱癌细胞增殖抑制和细胞周期阻滞。因此，AURKB通过激活MAD2L2表达来下调p53 DNA损伤反应（DDR）途径，从而促进膀胱癌的进展[3]。

胶质母细胞瘤是大脑最常见的原发性恶性肿瘤，与预后不良相关。胶质母细胞瘤细胞表现出高增殖和侵袭特性，而胶质母细胞瘤干细胞（GSCs）在胶质母细胞瘤细胞的恶性行为中起着至关重要的作用。研究发现，MAD2L2在胶质母细胞瘤样品中高表达，并与患者预后显著相关。沉默MAD2L2会导致胶质母细胞瘤细胞的增殖、侵袭和迁移能力下降，并降低GSCs的干细胞特性。相反，MAD2L2的过表达增强了这些恶性行为。进一步的研究发现，MYC原癌基因（c-MYC）介导了MAD2L2在胶质母细胞瘤中的功能作用。此外，E2F-1作为上游转录因子调节MAD2L2的表达。因此，MAD2L2在维持胶质母细胞瘤干细胞特性和促进恶性行为中发挥重要作用[4]。

HCCA2（肝细胞癌相关基因2）最初被确定为肝细胞癌特异性蛋白，随后被确定为转录因子YY1（阴阳1）的共激活因子。研究发现，HCCA2与MAD2L2相互作用，并导致细胞周期阻滞在G0/G1期，从而抑制细胞增殖。这表明HCCA2可能在细胞周期调节中发挥新型作用[5]。

Mad2l2基因产物对于原生殖细胞（PGCs）和胚胎干细胞（ESCs）的诱导和维持至关重要。Mad2l2敲除的ESCs在LIF/血清培养基中不稳定，并分化为原始内胚层。然而，它们可以通过使用MAPK信号通路的小分子抑制剂来稳定地传播。Mad2l2敲除的ESCs中，MAPK级联反应的多个成分即使在未分化的状态下也被上调或下调。突变ESCs的全局水平抑制性组蛋白H3变体增加，并且多能性、原始内胚层和MAPK相关位点的表观遗传特征存在差异。因此，H3K9me2抑制Nanog启动子，而Gata4启动子失去了H3K27me3并去抑制。与MAPK信号通路相关的基因的启动子也显示出这些组蛋白标记的失调。这些表观遗传修饰可能是Mad2l2突变的间接后果。然而，之前的观察表明，组蛋白甲基转移酶是Mad2l2的直接（G9a）或间接（Ezh2）靶点。因此，多能性所需的复杂平衡在Mad2l2缺失的情况下变得不稳定[6]。

为了提高CRISPR/Cas介导的基因编辑中同源定向修复（HDR）的效率，研究人员靶向了调节HDR和非同源末端连接（NHEJ）之间平衡的三个关键因素：MAD2L2、SCAI和SCR7。研究发现，MAD2L2敲低和SCR7处理在HEK293T细胞系中显著提高了Cas9介导的HDR修复过程中突变eGFP基因的HDR效率。这些发现为提高基于HDR的基因编辑效率提供了有价值的见解[7]。

EZH2抑制上调MAD2L2并使HR-proficient上皮性卵巢癌（EOC）对PARP抑制剂敏感，这取决于CARM1。CARM1通过在SWI/SNF复合体的BAF155亚基上甲基化来促进SWI/SNF复合体向EZH2的切换，从而促进MAD2L2的沉默。EZH2抑制上调MAD2L2，减少DNA末端重组，从而增加NHEJ和染色体异常，最终导致PARP抑制剂处理的HR-proficient细胞发生有丝分裂灾难。EZH2抑制剂在正位和患者来源的异种移植瘤中均使CARM1-high EOCs对PARP抑制剂敏感[8]。

MAD2L2在结肠癌中的表达与不良预后相关。研究发现，118个经组织学确认的结直肠病变中有25个（21%）与正常结肠组织相比，MAD2L2过表达3倍或更多。MAD2L2过表达的肿瘤具有显著更高的异常有丝分裂象（中期桥），这是染色体不稳定的指标。MAD2L2表达上调与患者生存率显著相关。因此，MAD2L2过表达与结肠癌的不良预后相关[9]。

综上所述，MAD2L2在DNA损伤修复、细胞周期调节、癌症进展和干细胞多能性维持中发挥重要作用。它在多种癌症中过表达，并与不良预后相关。此外，MAD2L2还与HCCA2、AURKB、MYC和EZH2等蛋白质相互作用，调节基因表达和信号通路。因此，MAD2L2可能成为癌症治疗的潜在靶点。