Smyd2-KO 基因敲除小鼠

Smyd2，也称为SET和MYND结构域包含蛋白2，是一种组蛋白赖氨酸甲基转移酶。Smyd2能够催化组蛋白H3在赖氨酸4（H3K4）或赖氨酸36（H3K36）位点的甲基化，并修饰多种非组蛋白。Smyd2在正常生物体发育和多种病理生理过程的调节中发挥着重要作用。Smyd2表达和功能的异常与多种疾病密切相关，使其成为治疗这些疾病的潜在靶点，如心血管疾病和癌症[7]。

Smyd2在血管平滑肌细胞（VSMCs）表型转换和内膜增生中发挥关键作用。研究表明，Smyd2在血清和PDGF-BB诱导的VSMCs核中表达显著升高，并在颈动脉损伤诱导的内膜增生组织中表达升高。Smyd2在VSMCs中的过表达促进了VSMCs表型转换和颈动脉损伤诱导的内膜形成，而Smyd2特异性抑制剂LLY-507或Smyd2敲低则显著抑制了这些过程。转录组测序结果显示，Smyd2敲低抑制了血清反应因子（SRF）靶基因的表达，而SRF的过表达则部分逆转了Smyd2敲低对VSMCs增殖的抑制作用。HDAC3直接与SRF相互作用并去乙酰化，从而增强VSMCs中SRF的转录活性。此外，Smyd2通过在其启动子区域进行三甲基化修饰H3K36来促进HDAC3的表达。HDAC3的特异性抑制剂RGFP966不仅抵消了Smyd2过表达对VSMCs增殖的促进作用，而且还抑制了颈动脉损伤诱导的内膜形成。HDAC3部分消除了Smyd2敲低对VSMCs增殖的抑制作用，其作用依赖于去乙酰化酶活性。这些结果表明，Smyd2-HDAC3-SRF轴构成了一个新颖且关键的表观遗传机制，调节VSMCs表型转换和内膜增生[1]。

Smyd2在DNA损伤修复（DDR）中也发挥着重要作用。研究表明，Smyd2在非同源末端连接修复（NHEJ）中发挥关键作用，推动肿瘤细胞适应放疗。在DNA损伤响应中，Smyd2被动员到染色质上，并在Ku70的赖氨酸-74、赖氨酸-516和赖氨酸-539位点进行甲基化，导致Ku70/Ku80/DNA-PKcs复合物的招募增加。Smyd2的敲低或其抑制剂AZ505导致持续的DNA损伤和修复不当，进而导致细胞质DNA积累，激活cGAS-STING通路，并通过浸润和激活细胞毒性CD8+ T细胞来触发抗肿瘤免疫。这些结果表明，Smyd2在调节NHEJ通路和先天免疫反应中发挥着未知的角色，表明Smyd2是癌症治疗的潜在靶点[2]。

Smyd2在急性髓细胞白血病（AML）的发生中也发挥着重要作用。研究表明，Smyd2基因被致癌转录因子Myc直接激活，在MLL-AF9诱导的AML中发挥着关键作用。Smyd2敲除的AML细胞在体外或体内都显示出相对于野生型细胞的竞争优势。这些数据表明，Smyd2在Myc下游的AML中发挥着关键作用[3]。

Smyd2还与肌浆素相互作用，调节VSMCs表型转换和血管内膜增生。研究表明，Smyd2在损伤的颈动脉和小鼠体外表型转换的VSMCs中表达下调。使用SMC特异性SMYD2敲除小鼠模型，发现SMYD2在VSMCs中的缺失加剧了血管损伤后的内膜形成。相反，SMYD2的过表达抑制了体外VSMCs的增殖和迁移，并减轻了小鼠受损血管中的动脉狭窄。SMYD2的下调促进了VSMCs表型转换，伴随着增殖和迁移的增强。机制研究表明，SMYD2通过促进肌浆素的表达和转录激活，上调了VSMCs收缩基因的表达，并抑制了VSMCs的增殖和迁移。肌浆素直接与SMYD2相互作用，从而促进SMYD2募集到SMC收缩基因启动子区域的CArG区域，并通过SMYD2介导的H3K4甲基化导致SMC收缩基因启动子区域周围染色质开放状态。因此，Smyd2是VSMCs收缩表型和内膜增生的新型调节因子，其通过肌浆素依赖的表观遗传调节机制发挥作用[4]。

Smyd2还与细胞周期蛋白依赖性激酶4和6（CDK4/6）之间存在直接的交叉对话，通过其之前未知的底物SMYD2，一种组蛋白/赖氨酸甲基转移酶。CDK4/6正调控SMYD2的磷酸化和酶活性，而SMYD2也正调控CDK4/6的表达。SMYD2还被鉴定为α-微管蛋白的甲基转移酶，从而将CDK4/6-SMYD2信号与微管动力学联系起来。CDK4/6和SMYD2的耗竭或抑制导致cilia组装增加，通过影响微管稳定性和IFT20的表达，进一步将CDK4/6-SMYD2与ciliogenesis联系起来。在临床环境中，如乳腺癌和常染色体显性多囊肾病（ADPKD），使用抑制剂靶向上调的CDK4/6和SMYD2，导致肿瘤和囊肿细胞中初级cilia的恢复，这可能归因于cilia介导的细胞外信号的正常化，这些信号调节生长、发育和细胞稳态[5]。

Smyd2还通过增强雄激素受体（AR）信号传导来调节去势抵抗性前列腺癌细胞对恩扎卢胺的耐药性。研究表明，Smyd2在前列腺癌组织和细胞系中表达显著上调。高Smyd2表达表明患者去势抵抗性前列腺癌的无病生存期和总生存期较差。Smyd2的敲低显著抑制了22Rv1和C4-2细胞的增殖、迁移、侵袭和上皮-间质转化（EMT）能力。相反，Smyd2的过表达促进了22Rv1和C4-2细胞的这些效应。机制研究表明，SMYD2通过甲基化和磷酸化ARs来影响AR的泛素化和蛋白酶体降解，进而改变CRPC细胞中AR的转录组。重要的是，Smyd2抑制剂AZ505与恩扎卢胺在CRPC细胞和小鼠模型中具有协同治疗效果；此外，它还可以使耐药性CRPC细胞对恩扎卢胺重新敏感。这些发现表明，Smyd2通过增强ARs的甲基化和磷酸化来影响AR的泛素化和蛋白酶体降解，从而调节CRPC细胞对恩扎卢胺的耐药性，表明Smyd2是PCa中的关键致癌基因，是CRPC的理想治疗靶点[6]。

Smyd2在胶质母细胞瘤（GBM）的发生中也发挥着重要作用。研究表明，Smyd2通过PGC1α甲基化和随后的核输出，促进了GSCs的干细胞维持。SMYD2诱导的PGC1α甲基化和随后的核输出通过免疫共沉淀、细胞分馏和免疫荧光得到证实。SMYD2/PGC1α/CRM1轴对GSCs线粒体生物发生的影响通过氧消耗率、ECAR和颅内胶质瘤模型得到验证。PGC1α甲基化导致线粒体功能受损，以维持干细胞状态，从而增强GSCs的放疗抗性。SMYD2驱动PGC1α K224位点的甲基化（K224me），这对于促进GSCs的干细胞样特征至关重要。PGC1α K224me更倾向于与CRM1结合，加速PGC1α的核输出和随后的功能障碍。靶向PGC1α甲基化显示出显著的放疗疗效，并延长患者生存期。这些发现揭示了涉及线粒体的新型调节途径，该途径控制GSCs中的干细胞状态，从而强调针对PGC1α和线粒体的GBM治疗策略具有治疗潜力[8]。

Smyd2在激素依赖性乳腺癌中也发挥着重要作用。研究表明，SMYD2在KMT2D上催化K1330位点的甲基化，该位点直接位于KMT2D K1331位点的邻近。SMYD2的缺失减弱了alpelisib诱导的KMT2D染色质结合和alpelisib介导的基因表达变化，包括ER依赖性转录。SMYD2的敲低或药理学抑制使乳腺癌细胞、患者来源的类器官和肿瘤对PI3K/AKT抑制和内分泌治疗敏感，部分通过KMT2D K1330位点的甲基化。这些发现揭示了翻译后修饰之间的调节串扰，这些修饰在染色质上微调KMT2D功能。这为在ER+/PIK3CA突变型乳腺癌中使用SMYD2抑制剂与PI3Kα/AKT抑制剂联合治疗提供了理论依据[9]。

Smyd2在常染色体显性多囊肾病（ADPKD）中也发挥着重要作用。研究表明，SMYD2在Pkd1敲除小鼠的肾上皮细胞和组织以及ADPKD患者的肾组织中表达上调。SMYD2的缺乏延缓了Pkd1突变小鼠出生后肾脏的肾囊肿生长。Pkd1和Smyd2双敲除小鼠的存活时间比Pkd1敲除小鼠长。使用其特异性抑制剂AZ505靶向SMYD2，在Pkd1条件性敲除小鼠模型的早期和后期阶段都延迟了肾囊肿生长。SMYD2通过甲基化和激活STAT3和NF-κB的p65亚基发挥作用，导致囊肿肾上皮细胞增殖和存活增加。SMYD2还通过两种正反馈回路整合表观遗传调节和肾炎症在囊肿发育中的作用：SMYD2/IL-6/STAT3/SMYD2和SMYD2/TNF-α/NF-κB/SMYD2。这些途径提供了SMYD2可能被ADPKD肾脏中的囊肿液IL-6和TNF-α诱导的机制。SMYD2的转录靶基因Ptpn13还通过PTPN13介导的磷酸化将SMYD2与其他PKD相关信号通路联系起来，包括ERK、mTOR和Akt信号通路[10]。

综上所述，Smyd2是一种重要的组蛋白赖氨酸甲基转移酶，在多种生物学过程中发挥着关键作用，包括血管平滑肌细胞表型转换、DNA损伤修复、急性髓细胞白血病、前列腺癌、胶质母细胞瘤和常染色体显性多囊肾病。Smyd2的功能异常与多种疾病的发生和发展密切相关，使其成为治疗这些疾病的潜在靶点。未来的研究需要进一步探索Smyd2的生物学功能和分子机制，以开发基于Smyd2的疾病治疗策略。