Ilf3-flox 基因敲除小鼠

Ilf3，也称为Interleukin enhancer-binding factor 3，是一种重要的RNA结合蛋白，参与调控RNA的代谢和表达。Ilf3蛋白由IlF3基因编码，与另一个蛋白质NF90是由同一基因通过相互排斥和选择性剪接产生的。Ilf3和NF90具有共同的前端和中心序列，但在C端区域存在特异性，并且通过多种转录后和翻译后修饰，表现出高度的异质性。Ilf3和NF90最初被认为是基因表达的激活剂，但它们还涉及到与RNA代谢无关的细胞过程，如细胞周期调节或酶活性调节。在RNA生物学中，Ilf3和NF90的功能主要集中在真核生物的转录和翻译调控、病毒复制和翻译以及非编码RNA领域。Ilf3和NF90在多种疾病中发挥重要作用，包括动脉粥样硬化、糖尿病心肌病、结直肠癌和Wilms瘤。此外，Ilf3还具有独立的染色质调控功能，影响基因表达和干细胞的多能性维持。Ilf3的研究有助于深入理解RNA代谢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。

在基因组范围内，Ilf3被识别为mTORC1依赖性氨基酸感应的介体。mTORC1是整合营养信号和协调细胞生长代谢的关键枢纽。氨基酸信号由传感器蛋白检测，并通过GATOR2和GATOR1复合物传递给mTORC1，以控制其活性。研究表明，Ilf3将GATOR复合物锚定到溶酶体上，从而控制mTORC1。在人类和小鼠细胞以及线虫中，Ilf3在调节mTORC1通路、控制自噬活性和调节衰老过程中发挥着进化上保守的作用[1]。

Ilf3的prion样结构域（PrLD）在RNA结合蛋白NFAR2中调节基因表达和恐惧记忆，NFAR2是由IlF3基因的剪接变体产生的。PrLD在神经退行性疾病中形成凝聚体的倾向已被研究，但其生理作用尚不清楚。研究显示，去除小鼠中的PrLD不会损害NFAR2的生存功能，但会影响慢性应激（如慢性水浸泡和约束应激）的响应。PrLD对NFAR2在慢性应激下的核定位、杏仁核中mRNA表达和翻译的变化是必需的。PrLD还使NFAR2对慢性应激下的恐惧相关记忆形成具有抵抗力[2]。

在食管癌中，巨噬细胞相关的长链非编码RNA MALR促进ILF3的液液相分离，从而激活HIF1α信号通路，促进癌症进展。肿瘤相关巨噬细胞分泌的TNFα刺激癌细胞上调lncRNA MALR，后者诱导ILF3的液液相分离和HIF1α信号的激活，从而促进癌症进展[3]。

Ilf3和NF90在RNA生物学中具有多种功能。它们是双链RNA结合蛋白（DRBPs），已知可以调节RNA代谢的许多过程，部分原因是它们具有双链RNA（dsRNA）结合基序（dsRBMs）。Ilf3和NF90在RNA生物学中的作用将在以下方面进行讨论：真核生物的转录和翻译调控、病毒复制和翻译以及非编码RNA领域[4]。

非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是一种重要的终末期肝病病因，如肝硬化和肝细胞癌。研究表明，NASH的分子病理学涉及免疫反应相关枢纽基因的上调。在NASH中，ILF3是免疫反应相关模块中表达上调的转录因子之一，其表达与NASH的进展相关[5]。

高脂血症性动脉粥样硬化性钙化中，Ilf3负责介导BMP2和STAT1的转录。研究表明，Ilf3在钙化的人主动脉血管平滑肌细胞（HAVSMCs）和钙化动脉粥样硬化斑块中表达上调。高脂血症通过调节BMP2和STAT1的转录，增加Ilf3表达并加剧VSMCs和巨噬细胞的钙化。Ilf3通过作用于BMP2和STAT1的启动子区域，介导BMP2的上调和STAT1的下调，从而促进动脉粥样硬化性钙化。抑制Ilf3可能是一种预防和甚至逆转动脉粥样硬化性钙化的有用治疗方法[6]。

Ilf3作为端粒R环读取器，保护端粒免受异常同源重组。端粒是线性染色体末端的专业结构，保护基因组稳定性。端粒重复RNA（TERRA）可以形成RNA：DNA杂交结构，称为R环。在肿瘤细胞中，R环形成与基因表达和端粒替代（ALT）途径密切相关。R环失调会导致复制叉停滞和端粒不稳定。研究发现，Ilf3选择性地与端粒R环结合，保护端粒免受异常同源重组。Ilf3缺失导致端粒R环过度形成，并触发端粒DNA损伤反应。此外，Ilf3缺陷会破坏端粒稳态，并导致ALT途径异常。Ilf3可能通过与其相互作用蛋白DHX9的相互作用来帮助解决端粒R环。这些发现表明，Ilf3可能作为端粒R环的读取器，帮助防止异常同源重组并维持端粒稳态[7]。

在结直肠癌中，Ilf3是SPOP的底物，调节丝氨酸生物合成。丝氨酸-甘氨酸-一碳（SGOC）途径在多种合成代谢过程中起着关键作用。研究表明，ILF3在原发性结直肠癌患者标本中过表达，并与不良预后相关。ILF3通过直接调节SGOC基因的mRNA稳定性来调节SGOC途径，从而增加SGOC基因的表达并促进肿瘤生长。研究发现，EGF-MEK-ERK通路介导ILF3的磷酸化，阻碍SPOP介导的ILF3的泛素化和降解。研究结果表明，EGF-ERK信号通路通过调节ILF3，在全身丝氨酸代谢重编程和结直肠癌发展中发挥着重要作用。对SGOC抑制剂的临床评估可能对ILF3过表达的结直肠癌患者有益[8]。

单细胞测序和空间转录组学结合揭示了IRF7基因在M1巨噬细胞中通过调节脂质代谢相关机制抑制胰腺癌的发生。研究发现，IRF7在M1巨噬细胞中抑制RPS18的转录，通过外泌体减少RPS18向胰腺腺癌（PAAD）细胞的转移，进而影响PAAD细胞中ILF3的表达。IRF7/RPS18在M1巨噬细胞中可以抑制脂质代谢、细胞活力、增殖、迁移、侵袭和PAAD细胞内的肿瘤形成能力，同时促进细胞凋亡。过表达IRF7的M1巨噬细胞可以抑制RPS18的转录，减少M1巨噬细胞来源的外泌体向PAAD细胞转移RPS18，从而抑制PAAD细胞中ILF3的表达，抑制脂质代谢途径，并限制PAAD细胞的活力、增殖、迁移和侵袭，同时增强细胞凋亡，最终抑制PAAD细胞中的肿瘤形成。在M1巨噬细胞中靶向IRF7/RPS18可能代表未来PAAD免疫治疗的一种有希望的策略[9]。

PSMD3-ILF3信号级联驱动肺癌细胞增殖和迁移。PSMD3在肺癌组织和细胞中显著过表达，提示预后不良。研究发现，PSMD3促进肺癌细胞的增殖、迁移和侵袭。PSMD3稳定ILF3的蛋白表达，并促进内源性ILF3的去泛素化。动物实验表明，在PSMD3存在的情况下，ILF3抑制剂YM155可以抑制肿瘤生长。PSMD3通过调节ILF3蛋白的稳定性，并促进内源性ILF3的去泛素化，最终促进肺癌细胞的进展。PSMD3/ILF3轴可能被用作肺癌诊断和治疗的新策略[10]。

综上所述，Ilf3在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括mTORC1信号通路、基因表达调控、端粒稳定和癌症发展。Ilf3的功能和机制研究为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。