Cdk9-flox 基因敲除小鼠

Cdk9，也称为细胞周期依赖性激酶9，是一种重要的激酶，属于细胞周期依赖性激酶（CDK）家族。CDK9作为正转录延伸因子b（P-TEFb）的激酶成分，对于RNA聚合酶II（RNAPII）介导的蛋白质编码基因的转录至关重要。CDK9通过释放启动子近端暂停的RNAPII进入基因体，控制RNAPII进入生产性延伸，因此对于全长信使RNA（mRNA）的合成效率至关重要。近年来，已经确定了参与P-TEFb依赖过程的新参与者，并且揭示了CDK9在协调延伸与转录起始和终止方面的重要功能。随着CDK9在基因表达调控功能不断扩大，许多人类病理学，包括癌症，都与CDK9的异常活性有关，这突出了正确调节CDK9的必要性[4]。

在癌症治疗中，CDK9已成为一个有吸引力的治疗靶点。研究发现，CDK9抑制剂可以抑制多种癌症细胞的生长，包括白血病和实体瘤细胞。例如，AZD4573是一种选择性的CDK9抑制剂，在弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）细胞中表现出抑制生长的作用。CDK9抑制导致转录组和蛋白质组发生快速变化，下调了多种癌蛋白（如MYC、Mcl-1、JunB、PIM3）的表达，并影响了磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）和衰老途径。在RNAPII暂停导致初始转录抑制之后，观察到包括MYC和PIM3在内的几个癌基因的转录恢复。ATAC-Seq和ChIP-Seq实验表明，CDK9抑制导致表观遗传重塑，使染色质可及性发生双向变化，抑制了启动子激活，并导致超级增强子景观的持续重编程。CRISPR库筛选表明，Mediator复合物中的SE相关基因以及AKT1赋予对CDK9抑制的抵抗力。与这些发现一致的是，sgRNA介导的MED12敲除使细胞对CDK9抑制敏感。基于我们的机制发现，我们将AZD4573与PIM激酶或PI3K抑制剂相结合。两种组合都降低了体外DLBCL和原发淋巴瘤细胞的增殖并诱导了凋亡，并且导致体内移植DLBCL的小鼠肿瘤进展延迟和生存期延长。因此，CDK9抑制导致表观遗传景观的重编程，超级增强子驱动的选择癌基因的恢复可能有助于对CDK9抑制的抵抗力。PIM和PI3K代表可能的目标，以克服DLBCL异质景观中对CDK9抑制的抵抗力[3]。

转录延伸是基因表达调控的关键阶段，而CDK9在其中发挥着核心作用。转录延伸的调控在发育基因表达、衰老和疾病过程中起着重要作用。研究发现，转录延伸的失调与发育缺陷、神经退行性疾病、癌症和衰老过程有关。通过基因工程技术研究了延伸因子的功能，发现延伸因子调控了启动子近端RNAPII暂停释放、转录延伸速度和过程性、RNAPII稳定性和RNA加工，而对这些过程的干扰与发育障碍、神经退行性疾病、癌症和衰老有关[2]。

转录延伸的调控不仅依赖于CDK9，还受到其他因素的调控。例如，BET溴结构域蛋白在转录延伸中发挥着重要作用。研究发现，BET降解剂dBET6可以导致全局延伸的崩溃，类似于CDK9抑制。这表明BET蛋白是全球转录延伸的主调控因子，并且与CDK9的募集无关。此外，研究发现，转录体的形成也参与了转录延伸的调控。转录体是细胞中基因表达的一个标志，而转录体的破坏会导致数百个基因的失调。研究发现，转录体通过隔离CDK9来调控转录，从而防止细胞核中其他基因的转录[1,5]。

综上所述，CDK9在转录延伸调控中发挥着重要作用。CDK9抑制剂可以抑制多种癌症细胞的生长，并导致表观遗传重塑和癌基因的恢复。转录延伸的调控不仅依赖于CDK9，还受到其他因素的调控，如BET溴结构域蛋白和转录体。深入研究CDK9和转录延伸调控的机制将有助于开发新的癌症治疗策略，并为理解基因表达调控和疾病发生机制提供新的见解。