Hnrnpk-flox 基因敲除小鼠

Hnrnpk，也称为异核核糖核蛋白K（hnRNPK），是一种异核核糖核蛋白，属于hnRNP蛋白家族。hnRNP蛋白是一类与RNA结合的蛋白质，参与多种细胞过程，包括转录、翻译、剪接、染色质重塑等。Hnrnpk含有三个K同源（KH）结构域，这些结构域在RNA结合蛋白中保守，介导核酸结合活性，并作为基因转录的增强剂或抑制剂。蛋白质的磷酸化会改变其调节功能，使其能够作为信号传导蛋白的停靠平台。Hnrnpk在多种细胞事件中起着核心作用，包括长非编码RNA（lncRNA）的调节、癌症发展和骨骼稳态[3]。许多研究表明，Hnrnpk是一种原癌基因，在癌组织中过表达，其表达水平与不同类型宿主恶性肿瘤的预后相关。然而，Hnrnpk也被认为是一种肿瘤抑制因子，因为它对p53/p21通路的激活至关重要。最近，该蛋白被发现与Kabuki样综合征和Au-Kline综合征等具有显著骨骼异常的疾病相关。体外研究表明，Hnrnpk蛋白对破骨细胞的形成至关重要，这与它在骨骼系统中的重要性一致[3]。

研究表明，Hnrnpk在维持关节软骨稳态中发挥重要作用。Hnrnpk表达在人类和小鼠的骨关节炎（OA）软骨中显著下调。Hnrnpk的缺失有效地加速了小鼠创伤后和年龄相关的OA的发展。机制上，Hnrnpk的KH1和KH2结构域结合并降解WWC1的mRNA。Hnrnpk的缺失增加了WWC1的表达，进而导致Hippo信号通路的激活，最终加重OA。特别是，LPA和腺相关病毒血清型5表达的WWC1 RNA干扰的内关节注射可以减轻Hnrnpk缺失引起的软骨退化，腺相关病毒血清型5表达的Hnrnpk的内关节注射可以防止OA[2]。

Hnrnpk对精子的发生和雄性生育力至关重要。Hnrnpk在雄性小鼠的睾丸中强烈表达，主要定位于精原细胞、精母细胞和圆形精子细胞中的细胞核，这表明Hnrnpk在精子发生中起着重要作用。使用雄性生殖细胞特异性hnRNPK耗竭小鼠模型，发现Hnrnpk对睾丸发育和雄性生育力至关重要。Hnrnpk条件性敲除小鼠的精子发生过程中减数分裂的启动并未受到影响，但大多数生殖细胞在减数分裂的粗线期被阻滞，并且在附睾中未检测到成熟的精子。Hnrnpk条件性敲除小鼠睾丸的RNA-seq分析显示，hnRNPK的缺失扰乱了参与雄性生殖发育的基因的表达，其中减数分裂基因受到显著影响，Hnrnpk条件性敲除精母细胞未能完成减数分裂前期。这些结果确定了hnRNPK是精子发生和雄性生育力的必需调节因子[1]。

Hnrnpk在原发性肝癌（PLC）的发展中发挥重要作用。研究发现，在肝祖细胞（HPC）中存在一个TNFR2-hnRNPK-YAP信号轴，这对PLC的发展至关重要。TNFR2，而不是TNFR1，对于TNFα诱导的YAP在HPCs恶性转化过程中的激活和肝脏肿瘤发生是必需的。机制上，hnRNPK作为TNFα-TNFR2信号通路下游的效应分子，直接与YAP在目标基因启动子上广泛相互作用并稳定YAP，从而共调节YAP目标基因的表达。单细胞RNA测序证实了TNFR2-hnRNPK与YAP表达的相关性以及HPC的病理重要性。相应地，TNFR2、hnRNPK和YAP在PLC组织中的表达均上调，并且与PLC的预后密切相关，包括患者生存。这项研究阐明了TNFRs在HPC介导的肿瘤发生中的不同作用，揭示了一个TNFR2-hnRNPK为中心的机制联系，将TNFα介导的炎症微环境和HPCs中YAP激活与PLC发展联系起来[4]。

Hnrnpk与Xist RNA相互作用，参与X染色体失活（XCI）。Xist是一种对XCI至关重要的lncRNA，与81个蛋白质相互作用，包括染色质修饰、核基质和RNA重塑途径。Xist RNA-蛋白质颗粒以两步组装，与从多能性到分化的转变相关。特定的相互作用者包括HnrnpK，它参与Xist介导的基因沉默和组蛋白修饰，但不参与Xist的定位。因此，Xist lncRNA以模块化和发育调控的方式与蛋白质相互作用，以协调染色质扩散和沉默[5]。

Hnrnpk的泛素化是肿瘤抑制因子介导的，限制了致癌翻译。Hnrnpk是一种多功能的RNA结合蛋白（RBP），定位于细胞核和细胞质。在实体瘤中观察到的细胞质富集异常通常与不良的临床结果相关。细胞质再分布及其后续功能的机制尚不清楚。研究发现，SCFFbxo4 E3泛素连接酶通过K63连接的聚泛素化限制hnRNPK的促癌活性，从而限制其与目标mRNA结合的能力。确定了SCFFbxo4-hnRNPK响应mRNA，其产物调节包括增殖、迁移和侵袭在内的细胞过程。SCFFbxo4的缺失导致细胞侵袭、迁移和肿瘤转移增强。C-Myc被鉴定为SCFFbxo4-hnRNPK的一个靶点。Fbxo4的缺失触发了hnRNPK依赖的c-Myc翻译增加，从而促进肿瘤发生。增加的c-Myc使SCFFbxo4-hnRNPK失调的癌症具有针对c-Myc依赖性的潜在治疗干预的潜力。这项工作表明，限制细胞质hnRNPK功能在维持翻译和细胞稳态方面发挥着重要作用[6]。

Hnrnpk/A1/R/U复合物调节基因转录和翻译，并且是人类结直肠腺癌的有利预后生物标志物。研究发现，hnRNPs在结肠腺癌（COAD）和直肠腺癌（READ）组织中的表达水平均上调。免疫组织化学染色显示，hnRNPA1、hnRNPA2B1、hnRNPC、hnRNPK、hnRNPR和hnRNPU在结直肠腺癌中过表达。此外，hnRNPs的启动子甲基化水平显著升高或降低，在结直肠腺癌患者中发现了hnRNPs的多种遗传改变。相关性分析显示，hnRNPs的表达水平呈正相关。进一步的研究表明，hnRNPA1、hnRNPK、hnRNPR和hnRNPU的高表达与结直肠腺癌患者更好的总体生存率相关。共表达网络和功能预测分析表明，hnRNPK/A1/R/U参与了细胞基因转录和翻译。此外，通过质谱和共免疫沉淀证实了hnRNPK/A1/R/U复合物的存在。RNA测序分析显示，转录因子hnRNPK调节了相关基因的转录和翻译。最后，通过体外建立稳定的细胞系，验证了hnRNPK是人类结直肠腺癌的有利因素，它促进了免疫细胞浸润并抑制了肿瘤生长。这些发现表明，hnRNPK/A1/R/U复合物是人类结直肠腺癌的有利预后生物标志物。靶向hnRNPK在转录和翻译中的作用可能是结直肠腺癌治疗的一种有希望的策略[7]。

Hnrnpk与PROX1相互作用，促进乳腺癌的侵袭和转移。研究发现，PROX1在乳腺癌组织中上调，PROX1表达增加与乳腺癌的肿瘤大小、淋巴结转移、ER和PR状态相关。PROX1可以促进体外和体内乳腺癌的侵袭和转移。此外，PROX1可以与hnRNPK相互作用，激活乳腺癌细胞中的WNT/β-catenin信号通路。此外，PROX1和hnRNPK的相互作用抑制了hnRNPK的泛素化，并随后激活WNT通路，促进乳腺癌的侵袭和转移。总之，这些发现表明PROX1有助于乳腺癌EMT和转移，并可作为乳腺癌的诊断生物标志物和有希望的潜在治疗靶点[8]。

FOXA1通过调节前列腺癌中的选择性剪接发挥作用。研究表明，FOXA1是选择性剪接失调的主要协调者，跨越了500个原发性和转移性前列腺癌转录组。FOXA1与包括HNRNPK和SRSF1在内的剪接相关基因的调控区域结合。通过控制反式作用因子的表达，FOXA1利用“外显子定义”机制将选择性剪接校准为优势剪接异构体生成。这种调节特别影响剪接因子本身，并导致无义介导的降解（NMD）靶向的异构体减少。FOXA1控制的癌基因SRSF1包含NMD决定因子FLNA外显子30，促进了体外细胞生长，并预测了疾病复发。总的来说，我们报道了FOXA1通过从染色质进入、到剪接因子调节，再到影响患者生存的外显子选择性剪接的级联事件，重新连接了前列腺癌中的选择性剪接景观[9]。

Hnrnpk的功能受到翻译后修饰（PTMs）的调控。Hnrnpk是一种普遍存在的RNA结合蛋白（RBP），可以与多种核酸和各种蛋白质相互作用，并参与多种细胞功能，包括转录、翻译、剪接、染色质重塑等。由于其丰富的生物学功能，了解hnRNPK调节的机制及其对癌症和其他疾病的影响的下游效应至关重要。最近的研究强调了多种翻译后修饰（PTMs）可能在调节hnRNPK功能中发挥重要作用。磷酸化是hnRNPK中最广泛发生的PTM。例如，S116和S284等位点的体内分析说明了PTM对hnRNPK的亚细胞定位和其与目标核酸或蛋白质结合的能力的影响。其他PTMs，如甲基化、泛素化、泛素化、糖基化和蛋白酶解切割，越来越多地被证明在DNA修复、细胞应激和肿瘤生长的调控中发挥作用。在这篇综述中，我们描述了影响hnRNPK在基因表达程序和不同疾病状态下的功能的PTMs。这种知识对于更好地理解hnRNPK调节的机制至关重要[10]。

综上所述，Hnrnpk是一种重要的RNA结合蛋白，参与多种细胞过程，包括转录、翻译、剪接、染色质重塑等。Hnrnpk在多种疾病中发挥重要作用，包括骨关节炎、精子的发生和雄性生育力、原发性肝癌、X染色体失活、肿瘤抑制和乳腺癌。Hnrnpk的功能受到翻译后修饰（PTMs）的调控，这些修饰可以改变其亚细胞定位和与目标核酸或蛋白质结合的能力。Hnrnpk的研究有助于深入理解其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。