Foxj3-flox 基因敲除小鼠

Foxj3，也称为Forkhead-box J3，是一种在哺乳动物中表达的forkhead转录因子。它属于forkhead-box基因家族，该家族至少包括43个成员，这些成员在生物体的发育和生理功能中发挥着重要作用。Foxj3基因编码的蛋白质含有forkhead结构域，这是一种保守的DNA结合结构域，负责识别并结合特定的DNA序列，从而调控基因的表达。Foxj3基因在染色体上的定位为人类染色体1，编码的蛋白质包含627个氨基酸。在胚胎发育过程中，Foxj3在神经外胚层、神经嵴以及许多由神经嵴细胞衍生的结构中表达，如面听神经、三叉神经和背根神经节。在E10.5时，Foxj3在肌节的位置出现条纹状表达，并类似于发育中的体壁肌肉的模式向腹侧扩展。在E12.5时，发育中的四肢表现出复杂的Foxj3表达模式，这与骨骼原基的致密间充质相一致[2]。

Foxj3在脂肪组织中的表达受寒冷暴露和β-肾上腺素能激动剂的刺激。Foxj3在脂肪中的特异性敲除损害了棕色脂肪的产热功能，导致棕色脂肪形态上的白色化并引起肥胖。脂肪特异性Foxj3缺乏的动物在普通饮食下表现出空腹血糖水平升高和肝脂肪变性。Foxj3缺乏抑制了鼠的腹股沟白色脂肪组织（iWAT）在β3-激动剂处理后的棕色化。此外，在原代棕色脂肪细胞中Foxj3的耗竭降低了产热基因的表达和细胞呼吸，表明Foxj3对产热程序的影响是细胞自主的。相比之下，在原代棕色脂肪细胞中Foxj3的过表达增强了产热程序。此外，通过腺相关病毒（AAV）介导的Foxj3在棕色脂肪和iWAT中的过表达增加了能量消耗并改善了全身代谢，无论是在普通饮食还是高脂肪饮食下。最后，脂肪中Foxj3的缺失抑制了β3-激动剂介导的WAT棕色化和棕色脂肪组织的产热。机制上，寒冷诱导的Foxj3刺激了PGC-1α和UCP1的表达，随后促进了能量消耗。这项研究确定了Foxj3是脂肪产热的关键调节因子，并表明靶向脂肪中的Foxj3可能是治疗肥胖和代谢性疾病的治疗策略[1]。

Foxj3在骨骼肌分化和纤维类型多样性中发挥重要作用。Foxj3突变小鼠存活但显著减少了I型慢颤动肌纤维，与野生型对照相比，其骨骼肌收缩功能受损。在严重损伤后，Foxj3突变小鼠的肌肉再生受损。Foxj3突变的肌源性祖细胞细胞周期动力学受损，Mef2c的表达降低。骨骼肌Mef2c基因的5'上游增强子中发现了一个进化上保守的forkhead结合位点（FBS）。在C2C12成肌细胞中的转录分析表明，Foxj3以剂量依赖的方式转录激活Mef2c基因，并绑定到保守的FBS。这些研究支持Foxj3通过转录激活Mef2c基因而成为肌纤维身份和肌肉再生的重要调节因子的假设[4]。

Foxj3的表达在C2C12细胞分化过程中显著增加，而miRNA-27b的表达则明显降低。此外，miRNA-27b的预测靶基因Foxj3的表达在肌源性分化过程中也增加。荧光素酶活性测定证实，miRNA-27b直接靶向Foxj3的3'-非翻译区（3'-UTR）。过表达miRNA-27b导致线粒体含量减少，相关线粒体基因和Foxj3的表达水平在mRNA和蛋白质水平上均降低。Foxj3下游基因，如Mef2c、PGC1α、NRF1和mtTFA，在C2C12细胞过表达miRNA-27b时表达水平也降低。这些结果表明，miRNA-27b可能通过在肌细胞分化过程中下调Foxj3来影响线粒体生物合成[5]。

在舌鳞状细胞癌（TSCC）中，7SK的表达下调并充当TSCC抑制因子。7SK表达水平与肿瘤大小呈负相关。通过结合分析7SK敲除的RNA-Seq和可用的已发表7SK ChIRP-seq数据，确定了27个由7SK调节的基因，这些基因参与肿瘤调节，其上游调节区域被7SK结合。基序分析表明，这些基因的调节序列富含转录因子FOXJ3和THRA，这表明FOXJ3和THRA可能参与7SK调节的基因。有趣的是，TSCC患者中FOXJ3水平的增加以及之前关于THRA在其他癌症中的报道表明，这些因子可能促进TSCC进展。支持这一观点的是，我们发现上述21个7SK相关基因由FOXJ3和THRA调节，其中12个基因由7SK和FOXJ3/THRA反向调节。我们还发现FOXJ3和THRA显著促进了SCC15细胞的迁移。总之，我们确定了7SK是一种抗肿瘤因子，并推测FOXJ3和THRA可能参与7SK介导的TSCC进展[3]。

Foxj3基因的多态性与类风湿性关节炎（RA）的发生相关。为了研究Foxj3基因的单核苷酸多态性（SNPs）与RA的相关性，招募了307名RA患者和476名无RA的对照患者。使用直接测序和SNPStats、Haploview和Helixtree程序分析了11个SNP（rs2282404、rs2455084、rs1393009、rs7539485、rs4660616、rs510157、rs343386、rs12732892、rs343389、rs343376和rs585320）。在三种替代模型（对数加性、显性和隐性模型；P<0.05）中，7个SNP（rs2455084、rs1393009、rs7539485、rs4660616、rs510157、rs343386和rs343389）与RA相关。使用Gabriel方法构建了一个强连锁不平衡块，包括所有11个SNP。两种单倍型，TCCTTGTCTTT和TCTTCTGTCAC，与RA显著相关（P<0.05）。在临床特征分析中，SNP rs585320也与抗环瓜氨酸肽相关。这些结果表明，FOXJ3可能与RA的发生有关[6]。

Foxj3通过多种途径在细胞功能和疾病发生中发挥作用。它参与脂肪组织的产热调节，骨骼肌的分化和再生，以及线粒体生物合成。Foxj3的表达和功能受到多种因素的调控，包括miRNA和表观遗传修饰。此外，Foxj3基因的多态性与某些疾病的发生相关，如类风湿性关节炎。Foxj3的研究为深入理解其生物学功能和疾病发生机制提供了重要线索，并为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。