Mad2l2-KO 基因敲除小鼠

MAD2L2，也称为REV7，是一种在DNA双链断裂修复中发挥重要作用的基因。MAD2L2是shieldin复合体的一员，该复合体由MAD2L2、SHLD1、SHLD2和SHLD3组成，通过对抗DNA末端切除来控制DNA修复途径的选择。MAD2L2具有二聚化表面和HORMA结构域，能够将其C末端环绕SHLD3，从而形成非常稳定的复合体。研究表明，MAD2L2的二聚化对于shieldin复合体的组装和活性至关重要。MAD2L2的二聚化缺陷会导致shieldin复合体组装受损，无法促进非同源末端连接（NHEJ）[1]。此外，MAD2L2的二聚化还允许shieldin与TRIP13 ATP酶相互作用，TRIP13 ATP酶能够驱动HORMA结构域蛋白的拓扑转换。研究表明，TRIP13的适当水平对于shieldin复合体的组装和活性在DNA修复中至关重要[1]。

MAD2L2还参与53BP1依赖性DNA修复途径。53BP1是一种染色质结合蛋白，通过抑制DNA末端的核酸酶切割来调节DNA双链断裂的修复。53BP1的功能需要与PTIP3和RIF14-9相互作用，其中RIF14-9将REV7（也称为MAD2L2）招募到断裂位点。Shieldin复合体包括C20orf196（也称为SHLD1）、FAM35A（SHLD2）、CTC-534A2.2（SHLD3）和REV7。Shieldin在53BP1和RIF1依赖性方式下定位到双链断裂位点，其SHLD2亚基通过OB折叠结构域与单链DNA结合。研究表明，Shieldin复合体的缺失会损害非同源末端连接，导致免疫球蛋白类别转换缺陷和超切除。Shieldin复合体亚基基因的突变会导致BRCA1缺陷细胞和肿瘤对聚(ADP-核糖)聚合酶抑制的抵抗性，这是由于同源重组的恢复[2]。

MAD2L2还与多种癌症的发生和发展相关。例如，在膀胱癌中，AURKB与MAD2L2相互作用并调节其表达。AURKB的表达与MAD2L2的表达呈正相关。研究表明，AURKB的敲低可以抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，并导致细胞周期进程的抑制和衰老。MAD2L2的过表达可以挽救AURKB敲低的影响。此外，p53的缺失可以挽救MAD2L2敲低引起的膀胱癌细胞增殖抑制和细胞周期阻滞以及衰老。研究表明，AURKB通过激活MAD2L2表达来下调p53 DNA损伤反应途径，从而促进膀胱癌的进展[3]。

在胶质瘤中，MAD2L2也表现出促进肿瘤干细胞维持和恶性进展的作用。研究表明，MAD2L2在胶质瘤样品中高表达，并与患者预后显著相关。沉默MAD2L2可以导致胶质瘤细胞增殖、侵袭和迁移能力的降低，同时降低胶质瘤干细胞的干性特征。相反，MAD2L2的过表达可以增强这些恶性行为。进一步的研究发现，MYC原癌基因（c-MYC）介导了MAD2L2在胶质瘤中的功能作用。此外，E2F-1作为上游转录因子调节MAD2L2的表达[4]。

除了上述研究，MAD2L2还与HCCA2（肝细胞癌相关基因2）相互作用。HCCA2最初被确定为一种肝细胞癌特异性蛋白，随后发现其长剪接变体是转录因子YY1（Yin Yang 1）的共激活因子。研究表明，HCCA2与MAD2L2相互作用，并定位于Hela细胞的细胞核中。HCCA2的过表达导致细胞周期停滞在G0/G1期，从而抑制细胞增殖[5]。

MAD2L2还与多能性的维持相关。研究表明，Mad2l2基因产物不仅对原生殖细胞（PGCs）至关重要，也对多能性胚胎干细胞（ESCs）至关重要，取决于生长条件。Mad2l2(-/-) ESCs在LIF/血清培养基中不稳定，并分化为原始内胚层。然而，它们可以通过使用MAPK信号通路的小分子抑制剂稳定传播。研究表明，Mad2l2的缺失导致多能性维持的平衡受到破坏，并导致ESCs的表观遗传修饰发生变化[6]。

此外，MAD2L2还与同源定向修复（HDR）的效率相关。研究表明，MAD2L2敲低和SCR7处理可以显著提高Cas9介导的HDR修复中HDR的效率。这是首次证明MAD2L2敲低可以增加HEK293T细胞中CRISPR介导的基因编辑的精确校正。此外，Ligase IV抑制剂SCR7对HDR也有一定程度的促进作用[7]。

在肺腺癌中，HNRNPD和MAD2L2蛋白水平升高。研究表明，HNRNPD与MAD2L2启动子结合，形成转录水平的调节轴。HNRNPD的敲低抑制了MAD2L2的启动子活性和转录，从而抑制了PI3K/HIF1α/ANGPTL4通路和肿瘤血管生成。LUAD患者中，HNRNPD和MAD2L2水平升高与最差的预后相关。因此，HNRNPD/MAD2L2轴是LUAD患者的一个潜在预测指标[8]。

最后，MAD2L2在结直肠癌中也具有预后意义。研究表明，MAD2L2在结直肠癌中显著上调，并导致染色体不稳定性增加。MAD2L2的高表达与患者生存率降低相关[9]。

综上所述，MAD2L2在DNA修复、癌症发生和发展、多能性维持和基因编辑中发挥着重要作用。MAD2L2的异常表达和功能失调可能导致DNA损伤反应的异常，从而促进癌症的发生和发展。此外，MAD2L2还参与调控细胞的增殖、迁移和侵袭能力，以及干细胞的干性特征。因此，MAD2L2可能成为癌症治疗和预防的潜在靶点。