Snx18-KO 基因敲除小鼠

基因Snx18，也称为Sorting Nexin 18，是一种SH3-PX-BAR结构域的排序连接蛋白，主要参与调控内吞作用途径的细胞内膜转运。Snx18含有SH3、PX和BAR结构域，这些结构域分别负责蛋白质-蛋白质相互作用、磷脂结合和感应/诱导膜曲率。Snx18在多种生物学过程中发挥作用，包括细胞形态发生、轴突延长、内吞作用和Notch信号通路。

在沙门氏菌入侵上皮细胞的过程中，Snx18被沙门氏菌效应蛋白SopB招募到细菌诱导的膜褶皱和新生沙门氏菌囊泡上。Snx18的招募需要SopB的肌醇磷酸酶活性和Snx18 PX结构域中完整的磷脂结合位点，但与Rho-GTPases Rac1和Cdc42的激活无关。Snx18作为支架蛋白，促进Dynamin-2和N-WASP的募集，从而促进沙门氏菌囊泡的形成。Snx18的过表达增加了细菌的摄入量，而Snx18的敲低则减少了细菌的摄入量。这表明Snx18是SopB的一个新靶点，并且沙门氏菌通过在入侵位点操纵磷脂酰肌醇组成来参与宿主因子，从而协调细菌的内化过程[1]。

在脊髓运动神经元的发育过程中，Snx18在鸡和小鼠胚胎脊髓中特异性表达。Snx18在胚胎脊髓运动神经元中的表达是暂时的，随着神经元的成熟而下调。Snx18在生长锥中的定位受到动态调节，特别是在与容许性底物接触的区域积累。这些发现表明，Snx18可能在轴突延长中发挥积极作用[2]。

Notch信号通路在正常发育和组织稳态中发挥调节作用。配体内吞作用在Notch信号通路的激活中起着关键作用。内吞作用蛋白，如epsin和dynamin，通过介导Notch配体的内吞作用参与Notch配体活性。泛素连接酶Mib1也通过Notch配体的泛素化在Notch信号通路中发挥重要作用。然而，Mib1和内吞作用蛋白之间的分子联系尚未完全明确。研究发现，Mib1参与dynamin 2对Dll1的募集，而Snx18与dynamin 2相互作用，并适度调节Dll1的内吞作用。此外，Mib1的泛素连接酶活性通过Notch配体-受体相互作用被诱导。Mib1以泛素连接酶活性依赖的方式促进dynamin 2和Snx18之间的相互作用。这些结果表明，Mib1通过调节Snx18和dynamin 2之间的相互作用来调节dynamin的募集，从而有助于确保Notch配体的有效信号传导活性[3]。

Snx9、Snx18和Snx33是哺乳动物Snx9家族的三个同源物。Snx9在网格蛋白介导的内吞作用（CME）中发挥重要作用。Snx9在其N端含有SH3结构域，并通过该结构域与Dynamin和肌动蛋白核化因子相互作用。除了SH3结构域外，Snx9还含有C端BAR结构域。BAR结构域已知可感应/诱导膜曲率。除了内吞作用外，最近的研究还表明Snx9家族参与自噬、巨胞饮作用、吞噬作用和有丝分裂等多种过程。Snx9家族在果蝇中由一个基因编码，称为sh3px1。研究发现，在果蝇S2细胞中耗尽Sh3px1会导致缺陷的片状伪足形成。此外，在S2细胞中过表达Sh3px1会导致管状结构和长突起的形成。这些结构的形成需要Sh3px1的C端BAR结构域和相邻的Phox同源（PX）结构域。此外，Sh3px1在S2细胞中有效形成突起需要肌动蛋白核化因子Wasp。当在S2细胞中过表达哺乳动物同源物Snx18和Snx33时，也会生成管状结构和突起。相比之下，过表达Snx9主要诱导长管状结构的形成[7]。

ADAM9是一种跨膜ADAMs家族的活性成员，参与骨形成和视网膜新生血管化等过程。ADAM9的表达与人类癌症的疾病阶段和不良预后相关。功能上，ADAM9可以切割几种跨膜蛋白，从而从细胞表面脱落它们的细胞外结构域。此外，ADAM9通过结合细胞表面受体，如整合素和膜型基质金属蛋白酶，调节细胞行为。由于这些功能主要局限于细胞表面，因此了解调节ADAM9在细胞表面定位和活性的机制非常重要。研究发现，ADAM9经历持续的网格蛋白依赖性内吞作用，随后降解或循环到质膜。证实了ADAM9与细胞内排序蛋白Snx9及其紧密同源物Snx18之间存在相互作用。Snx9或Snx18的敲低对ADAM9的内吞作用或循环没有明显的影响。然而，Snx9和Snx18的双重敲低显著降低了ADAM9的内吞作用，表明它们在内吞作用过程中具有冗余作用。此外，Snx9的敲低对整体ADAM9蛋白水平显示出非冗余效应，导致细胞表面ADAM9水平升高，以及Ephrin受体B4的脱落增加。这些发现表明，细胞内Snx9介导的转运构成了ADAM9的一个重要调节途径[4]。

病毒双分子荧光互补（BiFC）是一种用于研究细胞内囊泡转运途径的新工具。HIV-1辅助蛋白Nef与多种细胞蛋白相互作用，操纵宿主膜转运机制以逃避免疫监视。研究发现，使用病毒BiFC表达载体，可以同时表达Nef和宿主细胞蛋白PACS-1、MHC-I和SNX18。研究发现，Nef与PACS-1之间存在相互作用，并且该复合物与LAMP-1阳性的内溶酶体囊泡共定位。此外，利用病毒BiFC将Nef/MHC-I相互作用定位到AP-1阳性的内体室。最后，观察到Nef与膜转运调节因子SNX18之间存在病毒BiFC。这种新的Nef和SNX18之间的关联被定位到AP-1阳性囊泡中。因此，病毒BiFC是一种独特的工具，旨在通过在病毒感染的情况下映射其相互作用的亚细胞位置来分析Nef与宿主细胞蛋白之间的相互作用[5]。

Botrylloides leachi（被囊类动物）的冬眠状态与形态学、细胞学和分子水平的改变有关。研究发现，冬眠开始时，所有水螅体和芽逐渐退化，最终仅留下凝结的血管残骸，这些残骸可以在环境变化后重新生成完全功能的群体。同时，观察到血细胞类型的分布发生了改变。吞噬细胞数量增加了一倍，而桑椹细胞的数量减少了一半。此外，还观察到两种新的循环细胞类型，即多核细胞和带细菌的细胞。RNA测序技术揭示了不同组织部位和状态（活动水螅体和壶腹，以及中期冬眠和未冬眠群体，或未冬眠和冬眠群体）之间基因表达的明显差异。基因本体论术语富集分析进一步显示了不同的生物学过程。在冬眠群体中，观察到总共233个上调基因。这些基因包括NR4A2、EGR1、MUC5AC、HMCN2和SNX18。此外，27个转录因子在冬眠群体中上调，包括ELK1、HDAC3、RBMX、MAZ、STAT1、STAT4和STAT6。有趣的是，参与发育过程的基因，如SPIRE1、RHOA、SOX11、WNT5A和SNX18，也在冬眠群体中上调。进一步通过qPCR验证了22个基因在冬眠过程中的失调。来自三个信号通路的代表性基因的免疫组织化学显示，这些基因在循环细胞中的表达很高。WNT激动剂处理导致80%的冬眠群体早期苏醒，而在活动群体中，WNT激动剂触发了冬眠状态。因此，上述结果表明，Botrylloides leachi冬眠状态与独特的转录组景观相关[6]。

系统性红斑狼疮（SLE）是一种自身免疫性疾病，其发病机制与表观遗传调控失调有关。研究发现，SLE患者的DNA甲基化谱部分由与祖先相关的遗传变异决定，并且随着时间的推移而高度稳定。在SLE中性粒细胞中，2个CpG位点的DNA甲基化水平与疾病活动变化显著相关。在非洲裔美国患者中，随着疾病活动的增加，观察到SNX18的进行性去甲基化。重要的是，位于GALNT18内的一个CpG位点的去甲基化与活动性狼疮性肾炎的发生相关。非洲裔美国人和欧洲裔美国狼疮患者之间差异甲基化的基因包括I型IFN反应基因，如IRF7和IFI44，以及与NF-κB通路相关的基因。TREML4在TLR信号传导中发挥重要作用，在非洲裔美国患者中低甲基化，并在研究中发现的8855个顺式-meQTL关联中表现出强烈的顺式-meQTL效应。因此，SLE患者的DNA甲基化模式与疾病活动相关，并且与非洲裔美国患者的疾病严重程度增加相关[8]。

睡眠障碍影响约75%的抑郁症患者，并与较差的患者预后相关。该领域的遗传学研究是一个新兴的研究领域。迄今为止，只有核心昼夜节律基因已被研究。研究发现，在抑郁症患者中，基线总BDI评分（n = 364）在有睡眠问题和没有睡眠问题的患者之间存在显著差异。尽管没有发现任何显著的GWAS结果，但发现一个与睡眠变化相关的间基因标记位于SNX18附近的GWAS结果（p = 1.06 × 10-6）。在这些基因中，Neuronal PAS结构域蛋白2的rs13019460与睡眠变化相关（p = 0.0009）。总体而言，虽然这些分析没有检测到任何显著的关联，但确实发现了一些值得进一步探索的有趣初步关联[9]。

γ-刀豆凝集素是从白刀豆中提取的一种蛋白质，被认为可以通过抑制肝糖生成和胰岛素模拟活性来积极影响葡萄糖代谢。然而，其作用机制尚不完全清楚。研究发现，γ-刀豆凝集素对链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠的肝转录组具有调节作用。在22,000个评估的基因中，803个和173个基因分别下调和上调。对差异表达基因的富集分析显示，线粒体、微管、细胞骨架和氧化还原酶活性等术语富集，提示γ-刀豆凝集素可能影响自噬。为了证实微阵列结果，通过PCR选择了与自噬相关的两个基因（Atg7和Snx18）的表达，并发现它们的表达分别增加了两倍和三倍，表明在用γ-刀豆凝集素处理的动物中自噬活性增强。尽管需要进一步的研究，但我们的研究首次表明，γ-刀豆凝集素的降血糖作用可能涉及自噬诱导机制，这是一种对细胞生理和葡萄糖稳态至关重要的过程[10]。

综上所述，基因Snx18是一种重要的SH3-PX-BAR结构域的排序连接蛋白，在多种生物学过程中发挥作用，包括细胞形态发生、轴突延长、内吞作用和Notch信号通路。Snx18与多种疾病的发生和发展相关，包括沙门氏菌感染、神经发育、Notch信号通路失调、ADAM9的细胞表面定位和活性调节、病毒感染和自身免疫性疾病等。Snx18的研究有助于深入理解细胞内膜转运和信号传导的机制，为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。