Os9-KO 基因敲除小鼠

OS9基因是一个在Drosophila（果蝇）中表达的嗅觉基因，它在嗅觉器官中发挥着重要作用。OS9基因的转录本在Drosophila的第三触角节段（主要的嗅觉器官）和颚须（最近被发现具有嗅觉功能）中检测到，这表明OS9基因是Drosophila中两个不同的嗅觉组织之间的分子联系[1]。OS9基因编码一个含有159个氨基酸的蛋白质，该蛋白质包含一个潜在的亮氨酸拉链结构域。使用针对编码蛋白C端半部分的抗血清，可以检测到一种24 kD的触角蛋白。针对OS9蛋白C端和N端半部分的抗血清似乎与第三触角节段和颚须中的细胞核反应，有趣的是，两种抗血清也染色头部的细胞，包括感光细胞核，好像OS9是一个家族的核蛋白的嗅觉特异性成员，可能是转录因子[1]。

除了在Drosophila中的作用外，OS9蛋白在哺乳动物中也有重要作用。例如，OS9蛋白与肾脏特异性Na-K-2Cl共转运蛋白（NKCC2）相互作用，并将NKCC2的不成熟形式靶向内质网相关降解（ERAD）途径。突变导致肾脏特异性Na-K-2Cl共转运蛋白（NKCC2）发生改变，导致I型巴特综合征，这是一种危及生命的肾脏疾病，其特征是动脉低血压和电解质异常。研究已经表明，NKCC2及其致病的突变体受到内质网相关降解（ERAD）的调节。为了确定参与NKCC2 ERAD的蛋白质伙伴，研究人员使用NKCC2 C端作为诱饵筛选肾脏cDNA文库，并鉴定出OS9（在骨肉瘤中扩增）作为NKCC2的一个新的和特定的结合伴侣。在肾脏细胞中的共免疫沉淀实验表明，OS9的关联主要涉及NKCC2的不成熟形式。相应地，免疫细胞化学分析显示NKCC2和OS9在内质网中共定位。在过表达OS9的细胞中，NKCC2的总体细胞蛋白水平明显降低，这一作用被蛋白酶体抑制剂MG132阻断。脉冲-追踪和环己酰亚胺-追踪实验表明，共转运蛋白蛋白水平的明显降低主要是由于NKCC2不成熟形式的蛋白降解增加。相反，通过小干扰RNA敲低OS9增加了NKCC2的表达，这是通过增加共转运蛋白的稳定性来实现的。OS9的甘露糖6-磷酸受体同源结构域的失活对其对NKCC2的作用没有影响。相反，NKCC2 N-糖基化位点的突变消除了OS9的作用，这表明OS9诱导的蛋白降解是N-糖基依赖性的。总的来说，研究结果证明在肾脏细胞中存在一个由OS9介导的ERAD途径，可以降解不成熟的NKCC2蛋白。识别和选择性调节与NKCC2及其致病突变体特异性相关的ERAD成分可能为治疗I型巴特综合征提供新的治疗方法[2]。

除了与NKCC2的相互作用外，OS9还与IRE1α相互作用，IRE1α是未折叠蛋白反应（UPR）的传感器。内质网（ER）相关降解（ERAD）代表了清除内质网中错误折叠蛋白的主要质量控制机制；然而，其生理意义和内源性ERAD底物的性质在很大程度上仍未被探索。研究发现，IRE1α是Sel1L-Hrd1 ERAD复合物的真实底物。ERAD介导的IRE1α降解在基础条件下以BiP依赖的方式发生，需要IRE1α的跨膜疏水性残基和OS9，并且会因内质网应激而减弱。ERAD缺陷导致IRE1α蛋白稳定、积累和轻度激活，无论是在体外还是在体内。尽管肠上皮特异性Sel1L敲除小鼠（Sel1L(ΔIEC)）是可存活的，并且似乎正常，但它们对实验性结肠炎和炎症相关失调非常敏感，这是一种IRE1α依赖性但CHOP非依赖性的方式。因此，Sel1L-Hrd1 ERAD在体内发挥着独特的、基本的作用，通过管理其蛋白周转来限制IRE1α信号传导[5]。

此外，OS9基因还与其他疾病相关。例如，研究发现OS9基因与多发性硬化症（MS）和跌倒之间存在潜在的基因相关性。患者常常出现骨矿物质密度（BMD）降低和肌肉无力的肌肉骨骼疾病。然而，其潜在的病因尚不清楚。研究发现，OS9基因与多发性硬化症（MS）和跌倒之间存在中等程度的遗传相关性，但在多发性硬化症与骨折或衰弱之间没有观察到遗传相关性。孟德尔随机化（MR）分析显示，多发性硬化症与骨折和衰弱没有因果关系，但与跌倒存在中等程度的关联。进一步进行共定位分析，使用九个SNPs（rs7731626在ANKRD55上和rs701006在OS9基因上）在MR中与多发性硬化症和跌倒显著相关。这两个SNPs表现出更高的共定位后验概率（PP.H4 = 0.927），表明多发性硬化症和跌倒之间可能存在潜在的基因多效性效应。这九个基因与中枢神经系统发育和炎症信号通路相关。研究发现多发性硬化症和跌倒之间可能存在潜在的基因多效性效应。然而，分析没有揭示多发性硬化症与跌倒、骨折或衰弱风险增加之间的因果关系。这表明在临床研究中经常报道的多发性硬化症患者的肌肉骨骼疾病更有可能是由与疾病进展和治疗相关的二次因素引起的，而不是直接由多发性硬化症本身引起的[3]。

此外，OS9基因还与骨肉瘤相关。例如，研究发现LRRC15（富含亮氨酸重复的15号膜蛋白）在包括骨肉瘤在内的多种实体瘤中表达。ABBV-085是一种针对LRRC15的抗体-药物偶联物，与单甲基奥瑞斯塔汀E（MMAE）偶联，由儿科临床前测试联盟（PPTC）在骨肉瘤患者来源的异种移植瘤（PDX）中进行了研究。从PDX模型的PPTC RNA测序数据中获得了LRRC15表达数据。通过TARGET数据库挖掘了人类骨肉瘤中LRRC15的表达。通过IHC在三个PDX模型中确认了蛋白表达。研究了七个骨肉瘤PDX模型（OS1、OS9、OS33、OS34、OS42、OS55和OS60），这些模型具有不同的LRRC15基因表达。ABBV-085以3 mg/kg（OS33）、6 mg/kg（所有七个PDX）和12 mg/kg（OS60）的剂量每周连续4周通过腹腔注射给药。对照组包括载体和一种同种型MMAE偶联抗体。使用PPTC统计分析报告了肿瘤体积和反应。OS1、OS33、OS42、OS55和OS60具有高LRRC15表达，而OS9和OS34具有低LRRC15表达。ABBV-085抑制了七个PDX模型中的六个的肿瘤生长，与载体对照组相比，显著改善了七个模型中的五个的事件无进展生存期。两个模型表现出维持完全反应，而其他所有模型表现出疾病进展。反应与LRRC15表达相关。ABBV-085对骨肉瘤PDX的抗肿瘤活性表明LRRC15可能是骨肉瘤患者临床试验中的合理靶点[4]。

综上所述，OS9基因是一个在Drosophila和哺乳动物中表达的嗅觉基因，它在嗅觉器官中发挥着重要作用。除了在嗅觉中的作用外，OS9蛋白还与肾脏特异性Na-K-2Cl共转运蛋白（NKCC2）和IRE1α相互作用，参与ERAD途径。此外，OS9基因还与其他疾病相关，例如多发性硬化症（MS）和骨肉瘤。OS9基因的研究有助于深入理解嗅觉的分子机制，以及它在肾脏疾病和肿瘤中的作用，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。