Ckap4-KO 基因敲除小鼠

CKAP4，也称为细胞骨架相关蛋白4，是一种位于粗面内质网上的非糖基化II型跨膜蛋白。CKAP4不仅在细胞内质网结构稳定中发挥重要作用，还在细胞表面作为激活受体参与多种生物学过程。这些过程包括细胞增殖、细胞迁移、角质形成细胞分化、糖原生成、纤维化、胸腺发育、心脏发生、神经元凋亡和癌症。CKAP4通过与Dickkopf1 (DKK1) 或 DKK3（Dickkopf蛋白）或抗增殖因子（APF）结合，调节下游信号通路，如PI3K/AKT和MAPK1/3，从而在癌症的发生和发展中发挥重要作用。因此，CKAP4被认为是癌症治疗的潜在靶点。由于其在生物医学中的重要性，研究者们整合了一个CKAP4介导的信号通路网络图，该图包含了41个激活/抑制事件、21个催化事件、35个分子关联、134个基因调控事件、83种蛋白质表达类型和6个蛋白质转位事件[4]。CKAP4的信号通路图数据可通过WikiPathways数据库免费获取。

在胶质母细胞瘤（GBM）中，CKAP4的表达显著升高，且其高表达与患者的不良预后相关。CKAP4通过磷酸化途径激活FOXM1（叉头框M1），进而促进GBM细胞的恶性行为。敲低CKAP4的表达显著降低了GBM细胞的恶性潜力，而其过表达则逆转了这些效果。此外，CKAP4的过表达还导致FOXMA1表达的增加，以及AKT和ERK磷酸化水平的升高。抑制这些途径具有协同作用，增强了抑制作用。CKAP4能够逆转由AKT和ERK信号通路抑制引起的FOXMA1的失调。这是首次揭示CKAP4-FOXM1信号级联参与GBMs恶性表型的研究[1]。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帮助。

在非小细胞肺癌（NSCLC）中，GOLPH3（高尔基体磷酸蛋白3）与CKAP4协同作用，通过增强外泌体WNT3A的分泌来促进NSCLC的转移和肿瘤形成。GOLPH3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。在体内，尾静脉和心脏注射建立的转移模型证实了GOLPH3的促转移功能。皮下肿瘤形成模型证实了GOLPH3过表达增加了NSCLC细胞的肿瘤形成能力。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。荧光素酶报告基因和核提取物实验表明，GOLPH3过表达通过激活WNT/β-连环蛋白途径来增强转移和肿瘤形成。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处转移中相互作用。研究发现，GOLPH3减少了质膜定位的CKAP4的数量，并增加了外泌体定位的CKAP4的数量，从而促进CKAP4含量外泌体的形成。此外，还证实了CKAP4与外泌体WNT3A结合，增强其分泌。因此，GOLPH3/CKAP4轴在促进外泌体-WNT3A分泌以增强和维持NSCLC的干细胞样表型和转移中起着关键作用，从而表明了GOLPH3在NSCLC转移患者中的治疗潜力[2]。

在椎间盘退变（IDD）中，CKAP4和SSR1被鉴定为潜在的IDD相关生物标志物。研究者通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）、MCODE、LASSO算法和ROC曲线等方法，从GEO数据库中获取的基因表达谱中鉴定出与IDD相关的1015个差异表达基因（DEGs）。通过WGCNA分析，研究者发现蓝色模块与IDD显著相关。在DEGs中，研究者鉴定出47个枢纽基因，这些基因与蓝色模块中的基因重叠，并根据|logFC| ≥ 2.0和p.adj < 0.05的标准进行筛选。进一步使用MCODE和LASSO算法的分析，使研究者能够鉴定出5个关键基因，其中CKAP4和SSR1通过GSE70362数据集得到验证，表明了它们在IDD中的显著诊断价值。免疫浸润分析显示，单核细胞与这两个关键基因显著相关。研究者还分析了单个细胞测序数据集GSE199866，结果显示CKAP4和SSR1在纤维软骨成软骨细胞中高度表达。最后，通过在30个人工椎间盘样本上进行实时PCR和免疫组化实验，研究者验证了CKAP4和SSR1在退变椎间盘样本中上调。这些发现表明CKAP4和SSR1有潜力作为IDD的疾病生物标志物[3]。

综上所述，CKAP4是一种多功能蛋白，在多种生物学过程中发挥重要作用，包括细胞增殖、细胞迁移、内质网结构稳定和癌症的发生与发展。CKAP4通过与不同配体的结合，调节下游信号通路，影响细胞功能和疾病发生。CKAP4的研究有助于深入理解其在生物学过程中的作用机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。