G3bp1-KO 基因敲除小鼠

G3BP1，全称为GTPase-activating protein SH3 domain-binding protein 1，是一种多功能结合蛋白，参与多种生物学功能，包括细胞增殖、转移、凋亡、分化和RNA代谢。G3BP1在细胞应激反应中发挥重要作用，可以与病毒蛋白相互作用，调节应激颗粒（SGs）的组装，从而抑制病毒复制。同时，G3BP1还可以被多种病毒利用，作为辅助因子，招募翻译起始因子，促进病毒增殖[1]。

在多种癌症中，G3BP1是一种癌症促进因子，可以促进癌细胞的增殖、侵袭和转移。与正常组织相比，G3BP1在肿瘤组织中的表达更高，这表明G3BP1可以作为癌症诊断的指标[1]。此外，G3BP1还与多种人类疾病相关，包括病毒感染、神经系统疾病和心血管疾病[1]。

研究发现，G3BP1对cGAS的DNA结合和激活至关重要，G3BP1缺乏会导致cGAS的DNA结合效率降低，从而抑制cGAS依赖的干扰素（IFN）产生。G3BP1的抑制剂表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）可以破坏G3BP1-cGAS复合物，抑制DNA触发的cGAS激活，从而阻断DNA诱导的IFN产生。EGCG处理可以减轻自DNA诱导的自炎症反应，降低IFN刺激基因的表达，这表明G3BP1与cGAS的物理相互作用对于cGAS的有效激活至关重要[2]。

G3BP1是一种RNA结合蛋白，参与RNA代谢的调节和应激反应。研究发现，G3BP1在细胞模型中的过表达可以减少ATXN2和ATXN3的聚集，与蛋白质表达降低相关。沉默G3BP1可以增加人类ATXN2和ATXN3的聚集。此外，G3BP1水平在SCA2和SCA3患者的细胞中降低，这表明G3BP1功能在这些疾病中受损。在SCA2和SCA3的慢病毒小鼠模型中，G3BP1过表达可以减少蛋白质聚集，并有助于神经元细胞的保存。在SCA3转基因小鼠模型中，G3BP1的慢病毒传递可以改善运动行为缺陷[3]。

研究发现，G3BP1与UPF1相互作用，共同参与结构介导的RNA降解。G3BP1和UPF1的缺失会导致具有高度结构化3'UTR的mRNA和高度结构化环状RNA的稳定状态水平升高。这种结构依赖的机制使细胞能够选择性地调节编码和非编码RNA[4]。

SIRT2是一种细胞质中的Sirtuin家族成员，在免疫和炎症中发挥重要作用。研究发现，SIRT2是Sirtuin家族中唯一的负调节因子，可以下调cGAS-STING信号通路。SIRT2通过与G3BP1相互作用并去乙酰化G3BP1，抑制cGAS的DNA结合能力和液滴形成，从而导致cGAS-G3BP1复合物的解离，这对于cGAS的激活至关重要。选择性SIRT2抑制剂AGK2可以保护小鼠免受HSV-1感染，并增加IFN和IFN刺激基因的表达[5]。

lncRNA P53RRA在癌症中下调，并作为肿瘤抑制因子发挥作用。P53RRA与G3BP1相互作用，将p53从G3BP1复合物中释放出来，导致p53在核内保留增加，从而引起细胞周期阻滞、凋亡和铁死亡。P53RRA通过影响代谢基因的转录促进铁死亡和凋亡。P53RRA表达低与乳腺癌和肺癌患者中野生型p53的预后不良显著相关[6]。

QKI蛋白可以识别mRNA内部的N7-甲基鸟苷（m7G）修饰。QKI7通过其C端与SG核心蛋白G3BP1相互作用，将内部m7G修饰的mRNA转运到SGs，以调节mRNA的稳定性和翻译。QKI7通过降低Hippo信号通路中必需基因的翻译效率，使癌细胞对化疗敏感[7]。

多种CMT2突变蛋白在环境应激下表现出相似的特性，通过进入SGs并异常与G3BP结合，整合到SG途径中。例如，甘氨酰-tRNA合成酶（GlyRS）在应激下从细胞质转移到SGs，其中突变型GlyRS通过异常结合G3BP干扰G3BP中心SG网络，导致运动神经元对压力的易感性增加。破坏这种异常相互作用可以挽救SG异常并减轻CMT2D小鼠的运动缺陷[8]。

G3BP1通过其内切核糖核酸酶活性调节pre-miR-1茎环的处理，从而调节心肌细胞中成熟miR-1的水平。G3BP1的敲低导致参与钙处理、心肌收缩、动作电位和肌节结构的基因的表达受到抑制。此外，G3BP1的敲低还会抑制与肥厚型和扩张型心肌病发展相关的基因。相反，G3BP1的敲低会增加负调节Hippo信号通路（如Rassf1和Arrdc3）的基因，以及TGF-β和TNF通路的炎症基因的表达。G3BP1的敲低限制了ET-1诱导的心肌细胞肥大。有趣的是，同时沉默G3BP1和miR-1可以挽救G3BP1敲低引起的基因表达变化和肥大的抑制。同样，外源性表达G3BP1可以逆转miR-1诱导的基因表达抑制。GFP标记的G3BP1的表达导致G3BP1-GFP在核周积累，类似于应激颗粒[9]。

研究发现，G3BP1基因介导的P38 MAPK/JNK通路在丙氟磷诱导的睾丸生精功能障碍中发挥作用。与正常组相比，丙氟磷处理组的睾丸组织和生精细胞随着剂量的增加而受到表面损伤。此外，丙氟磷可以干扰下丘脑-垂体-性腺轴的正常分泌（血清GnRH、FSH、T和LH水平），并导致超促性腺功能减退。丙氟磷剂量依赖性地增加MDA，并剂量依赖性地降低T-AOC，表明氧化-抗氧化稳态平衡被破坏。Western blot和qPCR分析显示，G3BP1、p-JNK1/2/3、P38 MAPK、p-ERK、COX1和COX4蛋白和mRNA表达降低，而p-JNK1/2/3、p-P38MAPK、caspase 3/8/9蛋白和mRNA表达显著增加。双免疫荧光和免疫组化结果显示，随着染色的增加，G3BP1的蛋白表达降低，而JNK1/2/3和P38 MAPK的表达显著增加。G3BP1的阳性表达主要位于睾丸生殖上皮和生精细胞层，而JNK1/2/3的阳性表达主要位于睾丸生殖上皮和精子细胞，P38 MAPK的阳性表达位于所有生精细胞和精子中。结果表明，丙氟磷暴露导致大鼠睾丸和生精细胞损伤，可导致病理形态学改变、雄激素水平异常和抗氧化能力下降。当细胞内抗氧化能力受损时，G3BP1的表达和活性受到抑制，导致P38 MAPK/JNK通路和细胞内凋亡通路的激活，进而导致生精细胞凋亡[10]。

综上所述，G3BP1在多种生物学过程中发挥重要作用，包括细胞应激反应、RNA代谢、癌症发生、神经系统疾病和心血管疾病。G3BP1的异常表达和功能可能与多种疾病的发生和发展有关。进一步研究G3BP1的功能和机制，有助于深入理解这些疾病的发病机制，并为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。