Zmynd8-flox 基因敲除小鼠

ZMYND8，也称为锌指MYND结构域包含蛋白8，是一种重要的表观遗传调控因子。ZMYND8属于锌指MYND家族，该家族成员包含一个或多个锌指结构域，这些结构域能够识别并结合特定的DNA序列或蛋白质。ZMYND8在细胞中发挥多种生物学功能，包括转录调控、染色质重塑、DNA损伤修复和肿瘤抑制。

在结肠癌中，ZMYND8的表达与YAP蛋白的表达相关。YAP是一种重要的转录共激活因子，参与调控细胞增殖、分化和凋亡。研究发现，YAP介导的ZMYND8表达使肠道肿瘤对胆固醇生物合成途径的抑制敏感。ZMYND8通过增强细胞内胆固醇的生物合成来促进YAP的致癌活性。破坏ZMYND8依赖的胆固醇生物合成途径可以大大限制Lgr5+肠道干细胞的自我更新能力，从而抑制肠道肿瘤的发生。ZMYND8和SREBP2共同驱动增强子-启动子相互作用，促进Mediator复合物的招募，从而上调胆固醇生物合成途径基因的表达[1]。

在乳腺癌中，ZMYND8在乳腺癌干细胞中上调表达。ZMYND8通过减少活性氧（ROS）和铁来抑制乳腺癌干细胞的铁死亡，从而促进乳腺癌干细胞的扩增和肿瘤的发生。ZMYND8通过两种翻译后调节机制影响核因子E2相关因子2（NRF2）的稳定性。ZMYND8通过沉默KEAP1蛋白来增加NRF2蛋白的稳定性。另一方面，ZMYND8与NRF2相互作用并招募NRF2到抗氧化基因的启动子上，增强基因的转录。NRF2的表达可以模拟ZMYND8，通过抑制ROS和铁死亡来增强乳腺癌干细胞的干性和肿瘤的发生。NRF2蛋白的缺失可以抵消ZMYND8对乳腺球中抗氧化基因和ROS的影响。有趣的是，ZMYND8的表达在乳腺球中直接受到NRF2的控制。这些发现揭示了维持乳腺癌干细胞存活和干性的抗氧化防御机制的正反馈回路[2]。

在急性髓细胞白血病（AML）中，ZMYND8直接激活IRF8，并通过其谱系特异性增强子与MYC原癌基因协同作用。ZMYND8对AML细胞的增殖至关重要，并与MYC和IRF8的增强子元件相关。ZMYND8在IRF8和MYC增强子上的占据需要BRD4，一种转录共激活因子，也是AML细胞增殖所必需的。ZMYND8通过其染色质阅读器结构域与BRD4的ET结构域结合，这对于ZMYND8在活体中的适当染色质占据和维持白血病生长至关重要。这些结果表明，ZMYND8可以作为调节AML中基本转录程序的潜在治疗靶点[3]。

在巨噬细胞极化过程中，ZMYND8通过形成液体区室与NF-κB/p65相互作用来沉默潜伏的超级增强子（SEs），从而限制巨噬细胞介导的炎症。机制上，p65的信号诱导乙酰化增强了ZMYND8和p65液体区室的融合。然后，乙酰化的p65引导ZMYND8重新分布到极化巨噬细胞中新产生的潜伏SEs上，并随后招募LSD1来沉默潜伏SEs。ZMYND8的液体特性对其调节作用至关重要，因为导致ZMYND8凝固成固体区室的突变会阻碍ZMYND8的转位和其抑制功能。因此，ZMYND8作为分子调压器，通过时空方式关闭潜伏SEs并控制免疫反应的强度。同时，我们提出了一种相分离模型，通过该模型以时空方式对潜伏SEs进行微调[4]。

在神经元分化过程中，ZMYND8通过抑制MAPT213长链非编码RNA（LncRNA）的转录来促进神经元分化。ZMYND8通过正调控MAPT蛋白编码基因的典型亚型来促进神经元分化，MAPT是神经元轴突发育的关键参与者。此外，ZMYND8通过表观遗传沉默MAPT基因中的关键调控区域，从而抑制非蛋白编码亚型如MAPT213的表达。ZMYND8的遗传缺失导致MAPT213表达增加，这可能会抑制与神经元分化程序相关的MAPT蛋白编码转录本的表达。此外，MAPT213的异位表达会导致MAPT蛋白编码转录本的抑制。同样，ZMYND8驱动的转录调控也在其他促进神经元分化的基因中观察到。这些结果表明，ZMYND8通过表观遗传沉默不同的神经元谱系基因，包括MAPT，来促进神经分化[5]。

ZMYND8通过识别双重组蛋白修饰H3K4me1-H3K14ac来拮抗与转移相关的基因的表达。组蛋白乙酰化，包括乙酰化的H3K14（H3K14ac），通常与基因激活相关。单甲基化的组蛋白H3赖氨酸4（H3K4me1）与其他基因激活标记一起，表示活性基因。与H3K14ac和H3K4me1通常的基因激活功能相反，我们发现双重组蛋白修饰标记H3K4me1-H3K14ac被ZMYND8（也称为RACK7）识别，并可以抑制基因表达。我们确定ZMYND8是H3K4去甲基化酶JARID1D的转录共抑制因子。ZMYND8拮抗与转移相关的基因的表达，并且其敲低增加了细胞在体内外的人侵性。ZMYND8的植物同源结构域（PHD）和溴结构域结构域介导了ZMYND8对H3K4me1-H3K14ac和H3K4me0-H3K14ac的组合识别。这些发现揭示了H3K4me1-H3K14ac在抑制基因表达中的意外作用，并揭示了ZMYND8的PHD-Bromo结构域将H3K4me1-H3K14ac与转移相关基因的下调耦合的转移抑制表观遗传机制[6]。

ZMYND8基因的变异导致一种常染色体显性神经发育障碍，伴有心脏畸形。ZMYND8编码一个多结构域蛋白，作为协调转录调控、染色质重塑、超增强子调控、DNA损伤反应和肿瘤抑制等关键作用的中心交互中心。我们描述了一种由ZMYND8基因变异引起的新的神经认知障碍。一个国际合作项目使用外显子测序、分子建模、酵母双杂交实验、可用的转录组数据分析和一个敲低果蝇模型来表征ZMYND8变异。在11个无亲缘关系的个体中发现了ZMYND8变异；10个是新生变异，1个疑似新生变异；2个是截断变异，9个是错义变异，其中1个是重复的。这种疾病的特点是智力障碍，伴有不同程度的心血管、眼科学和轻微骨骼异常。ZMYND8基因中的错义变异消除了其与Drebrin的相互作用，而ZMYND8基因中的错义变异破坏了其与GATAD2A的相互作用。ZMYND8在所有脑区所有细胞类型中广泛表达，并在大脑发育的早期阶段显示出最高的表达。果蝇ZMYND8同源物的神经元敲低导致习惯性学习减少，这与其在认知功能中的作用一致。我们提供了基因组学和功能学证据，表明ZMYND8的破坏是综合征性智力障碍的一个新的病因[7]。

ZMYND8通过促进HK2介导的糖酵解来促进肝细胞癌的生长和转移。ZMYND8在肝细胞癌（HCC）中表达上调，与HCC患者的不良临床病理特征和预后不良相关。功能上，ZMYND8的异位表达增强了Hep3B细胞的增殖、迁移和侵袭。相反，ZMYND8敲低导致HCCLM3细胞的增殖和侵袭减少。ZMYND8沉默在体内抑制了HCCLM3细胞的生长。机制上，ZMYND8增强了HCC细胞中的葡萄糖消耗、乳酸产生和ATP水平。使用2-DG的糖酵解抑制阻止了ZMYND8对HCC细胞增殖和移动的促进作用。此外，已确定己糖激酶2（HK2），糖酵解的关键酶，是ZMYND8在HCC细胞中的下游靶点。ZMYND8通过招募BRD4到其启动子来促进HK2的转录。HK2的敲低消除了ZMYND8在HCC中的致癌功能。这些数据表明，ZMYND8通过促进HK2介导的糖酵解来促进HCC的生长和转移，并可能成为HCC的潜在生物标志物和治疗靶点[8]。

综上所述，ZMYND8在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括转录调控、染色质重塑、DNA损伤修复和肿瘤抑制。ZMYND8在多种癌症中表达上调，并与肿瘤的发生、发展和转移相关。此外，ZMYND8还参与神经发育和心脏畸形的发生。ZMYND8的研究有助于深入理解表观遗传调控的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。