Ckap4-KO 基因敲除小鼠

CKAP4（Cytoskeleton Associated Protein 4，细胞骨架相关蛋白4）是一种非糖基化的II型跨膜蛋白，主要表达在细胞表面膜上，如膀胱上皮细胞、II型肺泡细胞和血管平滑肌细胞的质膜上。CKAP4在多种生物学活动中发挥作用，包括细胞增殖、细胞迁移、角质细胞分化、糖原生成、纤维化、胸腺发育、心脏发生、神经元凋亡和癌症等。CKAP4被认为是一种促肿瘤分子，调节多种癌症的进展，包括肺癌、乳腺癌、食管鳞状细胞癌、肝细胞癌、宫颈癌、口腔癌、膀胱癌、胆管癌、胰腺癌、骨髓瘤、肾细胞癌、黑色素瘤、鳞状细胞癌、结直肠癌和骨肉瘤等[5]。

CKAP4与DKK1或DKK3（Dickkopf蛋白）或抗增殖因子（APF）结合，调节多个下游信号级联反应。CKAP4复合物在调节包括PI3K/AKT和MAPK1/3在内的信号通路中起着至关重要的作用。近年来，CKAP4已被认为是癌症治疗的一个潜在靶点。由于其在生物医学上的重要性，CKAP4的信号通路图已经整合并可通过WikiPathways数据库获得[5]。

CKAP4在胶质母细胞瘤（GBM）的发展中也起着重要作用。研究发现，CKAP4在GBM中的表达水平升高，并且CKAP4的敲低显著降低了GBM细胞的恶性潜能，而CKAP4的过表达则逆转了这些效应。此外，CKAP4的过表达导致FOXO1（叉头盒M1）表达增加，并伴随着AKT和ERK磷酸化水平的升高。抑制这两种途径具有协同作用，导致更强的抑制作用。CKAP4能够逆转AKT和ERK信号通路抑制引起的FOXO1失调。这是首次揭示CKAP4-FOXO1信号级联在GBM的恶性表型中的作用。基于CKAP4的预后模型为胶质瘤患者的个体化治疗决策提供了便利[1]。

CKAP4还参与氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）诱导的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的促血管生成作用。研究发现，DKK1通过CKAP4/PI3K通路诱导血管生成（增加迁移和毛细血管形成，诱导VEGFR-2/VEGF-A/MMP的表达），独立于Wnt/β-catenin。ox-LDL增加了HUVECs中Ets-1和c-jun的表达和核转移，并诱导了DKK1的转录活性。Ets-1、c-jun和CBP能够结合到DKK1的启动子上并增强DKK1的转录。miR33a-5p在ox-LDL诱导的HUVECs和饮食高脂肪的小鼠主动脉中下调。Ets-1是miR33a-5p的直接靶点。miR33a-5p/Ets-1/ DKK1轴参与了HUVECs的促血管生成作用[2]。

在非小细胞肺癌（NSCLC）中，GOLPH3/CKAP4轴通过增强外泌体WNT3A的分泌来促进转移和致瘤性。研究发现，GOLPH3在NSCLC患者样本中的表达水平升高，并与临床病理特征包括临床分期、T、N和M分类呈正相关。GOLPH3的过表达增强了NSCLC细胞的迁移和侵袭能力，并增强了NSCLC细胞的干细胞样表型。转移模型和皮下肿瘤形成模型证实了GOLPH3在体内的促转移功能。机制上，基因集富集分析显示GOLPH3 mRNA表达与WNT激活的基因特征呈正相关。报告基因和核提取物分析表明，GOLPH3的过表达通过激活WNT/β-catenin通路增强了转移和致瘤性。免疫沉淀-质谱和基因本体分析表明，GOLPH3与细胞骨架相关蛋白4（CKAP4）在由外泌体介导的远端转移中相互作用。研究发现，GOLPH3降低了质膜定位的CKAP4的数量，并增加了外泌体定位的CKAP4的数量，从而促进了含CKAP4的外泌体的形成。此外，研究还发现CKAP4结合外泌体WNT3A来增强其分泌。因此，GOLPH3/CKAP4轴在促进外泌体-WNT3A的分泌中发挥着重要作用，从而增强并维持NSCLC中的干细胞样表型和转移，这表明GOLPH3在NSCLC转移患者中具有治疗潜力[3]。

CKAP4是DKK1的受体，并参与肿瘤进展。研究发现，DKK1与CKAP4和LRP6具有相似的亲和力，但与这些受体的相互作用具有不同的富含半胱氨酸的结构域。DKK1诱导CKAP4以网格蛋白依赖性方式内化，进一步支持CKAP4作为DKK1受体的作用。DKK1/CKAP4信号通路通过CKAP4脯氨酸丰富域与PI3K的Src同源结构域3之间的复合物形成激活AKT，导致正常细胞和癌细胞的增殖。DKK1和CKAP4在人类胰腺癌和肺癌的肿瘤病变中频繁表达，并且患者肿瘤中两种蛋白的同时表达与预后和复发无病生存率呈负相关。抗CKAP4抗体阻止了DKK1与CKAP4的结合，抑制了人类癌细胞系中的AKT活性，并减弱了免疫缺陷小鼠的异种移植肿瘤形成。这些结果表明CKAP4是表达DKK1和CKAP4的癌症的潜在治疗靶点[4]。

CKAP4通过其与整合素的相互作用和回收来调节细胞迁移。研究发现，CKAP4与β1整合素相互作用，并控制α5β1整合素的回收，独立于DKK1。在S2-CP8细胞中，CKAP4的敲低增加了细胞粘附位点的尺寸并增强了细胞对纤维连接蛋白的粘附，导致细胞迁移减少。当CKAP4耗尽时，细胞表面膜中α5的水平增加，而β1的水平没有变化。在其他表达低水平DKK1的细胞中也观察到了类似的表型。在S2-CP8细胞中，α5整合素与β1整合素和CKAP4一起转运到溶酶体或与β1整合素一起回收。在CKAP4耗尽的细胞中，α5β1整合素的内化没有改变，但其回收被上调。敲除分选连接蛋白17（SNX17），整合素回收的介质，消除了CKAP4敲低引起的α5整合素水平增加。这些结果表明CKAP4抑制α5β1整合素的回收，并独立于DKK1协调细胞粘附位点和迁移[6]。

综上所述，CKAP4是一种重要的细胞骨架相关蛋白，在多种生物学活动中发挥作用，包括细胞增殖、细胞迁移、角质细胞分化、糖原生成、纤维化、胸腺发育、心脏发生、神经元凋亡和癌症等。CKAP4在多种癌症中发挥重要作用，包括胶质母细胞瘤、非小细胞肺癌、胰腺癌和肺癌等。CKAP4通过调节多个下游信号级联反应，包括PI3K/AKT和MAPK1/3，影响肿瘤的发生和发展。CKAP4的研究为癌症的治疗和预防提供了新的思路和策略。