Hnrnpf-flox 基因敲除小鼠

Hnrnpf，也称为hnRNP F，是一种重要的RNA结合蛋白。它属于HNRNPF/H家族，这个家族还包括HNRNPH1、HNRNPH2、HNRNPH3和GRSF1等成员。HNRNPF/H家族的成员在RNA成熟过程中发挥关键调节作用，包括调控剪接、特别是选择性剪接、RNA的5'帽子结构和3'多聚腺苷酸化以及RNA的输出。这些蛋白的RNA识别基序的氨基酸组成与其他RNA结合蛋白（RBPs）不同，这使得它们能够特异性地识别富含鸟苷（G）残基的RNA序列。HNRNPF/H蛋白通常结合到能够形成高级G四链体结构的RNA序列上，尤其是在阳离子的存在下。HNRNPF/H蛋白在多种疾病中发挥作用，包括儿童肿瘤尤因肉瘤、淋巴瘤、发育综合征和神经相关疾病，如成瘾行为[1]。

核定位的代谢酶PKM2在多种癌症类型中广泛存在。研究发现，核PKM2是一种非典型的RNA结合蛋白，能够与前体mRNA中的折叠G四链体（rG4）结构特异性结合。PKM2在rG4s上的占据阻止了HNRNPF等抑制性RBPs的结合，并促进了rG4-containing pre-mRNAs的表达。rG4s的表达在肿瘤进展过程中上调，rG4s的丰度与患者生存呈负相关。通过阻止PKM2在细胞核中的积累，可以抑制rG4s的表达，减少肿瘤细胞的迁移和侵袭[2]。

溃疡性结肠炎患者的炎症肠道经历广泛的重新塑形，许多细胞通过获得涉及NFKBIZ、TRAF3IP2、ZC3H12A、PIGR和HNRNPF基因的突变而被积极选择。这些突变涉及下调IL-17和其他促炎症信号。溃疡性结肠炎相关癌症和非不典型增生组织的突变谱之间存在显著差异，表明两种组织中存在不同的积极选择机制。特别是，NFKBIZ突变在溃疡性结肠炎患者的上皮组织中高度流行，但在散发性癌症和溃疡性结肠炎相关癌症中很少发现，这表明NFKBIZ突变细胞在结直肠癌发生过程中被选择性地淘汰[3]。

转录因子VAX2在胃癌细胞和组织中显著上调，并作为癌基因发挥作用。VAX2的高表达与胃癌肿瘤的进展相关。功能上，VAX2的过表达促进了胃癌细胞的增殖和转移。机制上，VAX2特异性地与LINC01189启动子结合并抑制LINC01189的转录。LINC01189在胃癌中显著下调，并作为抑制基因发挥作用。功能上，LINC01189抑制胃癌细胞的迁移和侵袭能力。在胃癌转移的背景下，VAX2通过反式抑制LINC01189的表达来调节它。此外，LINC01189与hnRNPF结合，通过泛素化增强hnRNPF的降解。LINC01189和hnRNPF之间的合作调节胃癌细胞的侵袭和迁移。与正常胃组织相比，胃癌组织中VAX2和hnRNPF的表达水平较高，而LINC01189的表达水平较低[4]。

HIF-1α反义长非编码RNA HIFAL对于维持和增强HIF-1α介导的转活和糖酵解至关重要。机制上，HIFAL通过将PHD3招募到PKM2上诱导其脯氨酰羟基化，并将PKM2/PHD3复合物通过hnRNPF结合引入细胞核来增强HIF-1α的转活。反过来，HIF-1α诱导HIFAL的转录，形成一个正反馈回路来维持HIF-1α的转活活性。临床上，HIFAL的高表达与侵袭性乳腺癌表型相关，并与患者不良预后相关。此外，HIFAL的过表达在体内促进了肿瘤生长，而靶向HIFAL和HIF-1α则显著降低了它们对癌症生长的影响[5]。

在肺腺癌中，不同的细胞死亡模式对肿瘤发展和预后预测具有重要意义。研究发现，使用坏死性细胞死亡+免疫性细胞死亡相关基因建立的CDI签名在TCGA队列中具有1年、2年、3年、4年和5年的AUC值分别为0.772、0.736、0.723、0.795和0.743。低CDI组的预后明显好于高CDI组。此外，HNRNPF和FGF2促进了肺癌细胞的增殖和迁移，并参与了细胞死亡。因此，CDI签名作为预后生物标志物，可以筛选出可能受益于免疫疗法的患者，提高诊断准确性和肺腺癌患者的治疗效果[6]。

circCacna1c是一种心脏坏死相关circRNA，转录自Cacna1c基因。研究发现，circCacna1c的表达在暴露于氧化应激的细胞和MI损伤的小鼠心脏中降低。circCacna1c的过表达抑制了由H2O2和MI损伤引起的细胞坏死，显著减少了心肌梗死面积并改善了心脏功能。机制上，circCacna1c直接与hnRNPF在细胞质中相互作用，阻止其核转位，导致核内hnRNPF水平降低。这随后抑制了hnRNPF依赖性受体相互作用蛋白激酶1（RIPK1）的表达。此外，FTO介导了circCacna1c在坏死过程中的去甲基化，并促进了circCacna1c的降解。因此，FTO/circCacna1c/hnRNPF/RIPK1轴在缺血性心脏病中通过抑制hnRNPF/RIPK1介导的心肌细胞坏死来减轻心脏损伤[7]。

RNA G四链体二级结构通过RNA结合蛋白hnRNPF促进选择性剪接。研究发现，RNA元素中的G四链体形成能力促进外显子的包含。破坏G四链体形成能力，同时保持G链完整，会消除外显子的包含。RNA结合蛋白足迹分析显示，G四链体富集在hnRNPF结合位点和hnRNPF调节的剪接外显子附近。此外，hnRNPF通过G四链体依赖性方式调节EMT相关的CD44亚型转换，导致EMT抑制。通过分析乳腺癌TCGA数据集，发现hnRNPF与EMT基因签名呈负相关，与患者生存呈正相关。这些数据表明，RNA G四链体在调控选择性剪接中发挥重要作用。G四链体结构的完整性调节可能控制肿瘤进展中重要的细胞过程[8]。

FOXP3通过FOXP3外显子2编码区域和hnRNPF的第二个准RNA识别基序（qRRM）与hnRNPF相互作用。FOXP3抑制了hnRNPF结合其靶pre-mRNA的能力，从而调节RNA选择性剪接。此外，在体外分化的调节性T细胞（Tregs）中过表达小鼠hnRNPF会降低其抑制功能。因此，FOXP3通过与hnRNPF相互作用来调节mRNA选择性剪接，从而调节调节性T细胞的功能[9]。

circGlis3是一种circRNA，来源于糖尿病易感基因Glis3的第4个外显子。研究发现，circGlis3在脂毒性β细胞中上调。circGlis3与hnRNPF结合并阻止其核转位，从而降低Sirt1水平。此外，circGlis3编码了一个348aa蛋白，它与GLIS3相互作用并抑制其转录活性。因此，circGlis3在β细胞功能障碍中发挥重要作用，可能是2型糖尿病的潜在治疗靶点[10]。

综上所述，Hnrnpf作为一种重要的RNA结合蛋白，在RNA成熟、选择性剪接、肿瘤进展和细胞死亡等过程中发挥重要作用。Hnrnpf与其他蛋白和RNA的相互作用揭示了其在基因表达调控中的复杂机制。Hnrnpf的研究为深入理解RNA生物学功能和疾病发生机制提供了新的思路，为疾病的治疗和预防提供了新的策略。