基因Pcdhac2(protocadherin alpha C2)属于原钙黏蛋白基因家族,编码一类细胞表面蛋白。原钙黏蛋白是一类参与细胞间黏附和信号传递的跨膜蛋白,它们在神经系统的发育和功能中发挥着重要作用,尤其是在突触的形成和神经回路的建立过程中。Pcdhac2基因位于人类染色体5q31区域,与其它原钙黏蛋白基因簇生存在一起,共享共同的羧基末端结构域,但具有不同的氨基末端结构域,这使得它们能够以不同的方式介导细胞间的相互作用。
原钙黏蛋白基因的表达受到复杂的调控机制的控制。有研究指出,原钙黏蛋白基因簇的表达受到两个独立的调控机制的控制:一个机制随机选择性地激活基因簇中不同成员的5'可变外显子,另一个机制则确保基因簇中某些成员的3'基因(如Pcdhac1和Pcdhac2)的恒定表达。这种双重的调控机制在神经系统的发育中可能起着至关重要的作用,因为它可以保证在神经元分化和突触形成过程中,细胞能够产生多样化的原钙黏蛋白,从而实现精细的细胞间识别和相互作用[3]。
Pcdhac2基因的表达和功能在多种生理和病理过程中都有所体现。例如,在结直肠癌中,Pcdhac2基因的表达受到KRAS突变介导的谷氨酰化作用的影响。KRAS突变会导致细胞内谷氨酰化过程增强,进而影响DNA的去甲基化过程,导致原钙黏蛋白基因簇(包括Pcdhac2)的表达降低,从而增加WNT信号传导、干细胞性和药物抵抗性[1]。此外,Pcdhac2基因的表达还与宫颈癌的预后相关。研究发现,NAD+代谢相关的基因表达谱可以用于预测宫颈癌的预后,其中Pcdhac2基因是21个候选基因之一,与宫颈癌的预后密切相关[2]。
在亚洲鲈鱼中,Pcdhac2基因的表达与对病毒性神经坏死(VNN)病的抗性相关。研究发现,Pcdhac2基因的6bp插入缺失与对VNN病的抗性显著相关,提示Pcdhac2基因可能参与了免疫反应或病毒感染后的细胞保护机制[4]。
在胎儿肺淋巴内皮细胞(PLECs)中,Pcdhac2基因的表达随胎龄的增加而显著上调。PLECs在胎儿肺淋巴系统发育中起着重要作用,Pcdhac2基因的表达可能与PLECs的成熟和功能有关[5]。
在自闭症谱系障碍(ASD)中,Pcdhac2基因的表达也发生了改变。研究发现,Pcdhac2基因是ASD患者大脑皮层中差异表达基因之一,其表达的改变可能与ASD的神经发育异常相关[6]。
在创伤性脑损伤(TBI)中,Pcdhac2基因的表达也受到了影响。研究发现,TC-DAPK6处理可以降低TBI小鼠脑组织中Pcdhac2基因的表达,提示Pcdhac2基因可能参与了TBI后的神经炎症和细胞损伤过程[7]。
在儿童癌症中,Pcdhac2基因的DNA甲基化状态也与患者的预后相关。研究发现,Pcdhac2基因的启动子区域存在DNA甲基化改变,且这些改变与患者的生存期相关[8]。
综上所述,Pcdhac2基因在多种生理和病理过程中发挥着重要作用。它在细胞间黏附、信号传导、神经系统的发育和功能、肿瘤发生、免疫反应和神经损伤等方面都扮演着重要的角色。Pcdhac2基因的表达和功能调控机制复杂,且受到多种因素的调控。深入研究Pcdhac2基因的功能和调控机制,有助于我们更好地理解其在不同生理和病理过程中的作用,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Wong, Chi Chun, Xu, Jiaying, Bian, Xiqing, Sung, Joseph Jy, Yu, Jun. 2020. In Colorectal Cancer Cells With Mutant KRAS, SLC25A22-Mediated Glutaminolysis Reduces DNA Demethylation to Increase WNT Signaling, Stemness, and Drug Resistance. In Gastroenterology, 159, 2163-2180.e6. doi:10.1053/j.gastro.2020.08.016. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32814111/
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3. Noguchi, Yukiko, Hirabayashi, Takahiro, Katori, Shota, Uchimura, Arikuni, Yagi, Takeshi. 2009. Total expression and dual gene-regulatory mechanisms maintained in deletions and duplications of the Pcdha cluster. In The Journal of biological chemistry, 284, 32002-14. doi:10.1074/jbc.M109.046938. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19797050/
4. Liu, Peng, Wang, Le, Wong, Sek-Man, Yue, Gen Hua. 2016. Fine mapping QTL for resistance to VNN disease using a high-density linkage map in Asian seabass. In Scientific reports, 6, 32122. doi:10.1038/srep32122. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27555039/
5. Norman, Timothy A, Gower, Adam C, Chen, Felicia, Fine, Alan. 2019. Transcriptional landscape of pulmonary lymphatic endothelial cells during fetal gestation. In PloS one, 14, e0216795. doi:10.1371/journal.pone.0216795. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31083674/
6. Rahman, Md Rezanur, Petralia, Maria Cristina, Ciurleo, Rosella, Islam, Tania, Nicoletti, Ferdinando. 2020. Comprehensive Analysis of RNA-Seq Gene Expression Profiling of Brain Transcriptomes Reveals Novel Genes, Regulators, and Pathways in Autism Spectrum Disorder. In Brain sciences, 10, . doi:10.3390/brainsci10100747. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33080834/
7. Tavakoli, Zahra, Jahandar, Hoda, Shahpasand, Koorosh, Zaeifi, Davood, Mousavi, Seyyedeh Elaheh. 2024. Targeting cis-p-tau and neuro-related gene expression in traumatic brain injury: therapeutic insights from TC-DAPK6 treatment in mice. In Molecular biology reports, 51, 1010. doi:10.1007/s11033-024-09945-0. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39320385/
8. Dong, Zheng, Zhou, Hongyu. 2022. Pan-cancer landscape of aberrant DNA Methylation across childhood Cancers: Molecular Characteristics and Clinical relevance. In Experimental hematology & oncology, 11, 89. doi:10.1186/s40164-022-00339-1. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36348462/