Rab38-KO 基因敲除小鼠

Rab38是一种GTPase蛋白，属于Ras相关蛋白家族，该家族在调节细胞内囊泡转运中发挥着重要作用。Rab38在多种细胞类型中高度表达，包括肺泡II型细胞、黑色素细胞和血小板等。这些细胞含有特征性的细胞内细胞器，称为溶酶体相关细胞器，例如肺泡II型细胞中的层状体、黑色素细胞中的黑色素体和血小板中的致密颗粒。

在研究中发现，Rab38基因的突变会导致一系列疾病，如巧克力小鼠和Ruby大鼠。巧克力小鼠仅表现出眼皮肤白化症，而Ruby大鼠则表现出眼皮肤白化症、出血时间延长等症状，成为Hermansky-Pudlak综合征（HPS）的动物模型。HPS患者在中年时往往会出现致命的间质性肺炎。巧克力小鼠和Ruby大鼠的肺部表现出肺表面活性物质显著增加，溶酶体相关细胞器明显增大，与人类HPS患者的肺部特征相似。目前，已有16种HPS小鼠品系，其中10种突变基因已被确定为HPS患者的致病基因。这些基因产物中的8种构成了三种蛋白质复合物，即溶酶体相关细胞器生物合成复合物1、2、3（BLOC-1、-2、-3）。BLOC-3已被证实是Rab38的鸟苷酸交换因子。越来越多的证据表明，Rab38是人类HPS的候选基因之一，并表现出肺部表型[1]。

此外，Rab38还在黑色素细胞中调节LRRK2的膜募集和底物Rab磷酸化。LRRK2的点突变会导致帕金森病，并增强LRRK2的激酶活性。然而，在生理条件下，尚未发现内源性Rab29增强LRRK2激酶功能的证据。研究发现，Rab38是一种新型的LRRK2生理调节因子，可以调节LRRK2的功能，并支持LRRK2在Rab GTPase协调囊泡转运中发挥核心作用的模型[2]。

Rab38在胶质母细胞瘤细胞中也发挥着重要作用。研究发现，Rab38基因的遗传干扰会导致胶质母细胞瘤生长减少，通过抑制增殖和诱导细胞死亡。转录组分析显示，Rab38沉默会导致与线粒体代谢和内在凋亡（如Bcl-xL）相关的基因发生变化。研究还发现，Rab38基因敲低可以抑制糖酵解和氧化磷酸化。干扰Rab38增强了BH3模拟物诱导的细胞死亡。此外，研究还发现，FDA批准的他汀类药物可以迅速降低Rab38蛋白水平，增加细胞死亡，并复制了Rab38缺失引起的某些分子变化。这些发现表明，Rab38是胶质母细胞瘤治疗的潜在治疗靶点[3]。

Rab38和Rab32基因在脊椎动物色素沉着中也发挥着关键作用。研究发现，Rab38a基因在斑马鱼中表达于色素细胞，并与酪氨酸酶基因存在连锁，而酪氨酸酶是黑色素生成过程中的关键蛋白质。此外，Rab32或Rab38基因与谷氨酸受体亚型基因的染色体连锁在所有分析的脊椎动物中得以保留，表明在脊椎动物祖先中存在保守的微共线性。Rab32和Rab38基因在斑马鱼和文昌鱼中的表达模式表明，它们参与色素细胞和脊索的发育。系统发育、内含子和共线性分析表明，Rab38同源基因的进化过程是基于单个无脊椎动物Rab32/38基因的复制，产生了脊椎动物的Rab32和Rab38。Rab38同源基因的表达模式突出了亚功能化事件。最后，Rab32或Rab38基因与Grm基因家族成员的染色体连锁的发现为脊椎动物进化过程中可能存在的保守旁基因调控提供了新的视角[4]。

Rab38基因的沉默可以通过靶向Rab38基因和激活AKT途径来保护人肝细胞L02免受H2O2诱导的凋亡。研究发现，大鼠肝缺血再灌注损伤（IRI）后，miRNA表达谱发生了显著变化，miR-124表达显著下调。miR-124可以降低H2O2诱导的人肝细胞L02的凋亡，通过上调AKT通路的活性。Rab38是miR-124的靶基因，并参与H2O2诱导的凋亡。干扰Rab38基因的表达可以通过增加AKT的磷酸化来保护肝细胞L02免受H2O2诱导的凋亡。miR-124的保护作用可以通过过表达Rab38来减弱。这些发现表明，miR-124通过靶向Rab38基因和激活AKT途径来保护人肝细胞L02免受H2O2诱导的凋亡[5]。

Rab38基因在高血压相关肾脏疾病模型中调节蛋白尿。研究发现，fawn-hooded高血压（FHH）大鼠是一种自然的Rab38基因敲除动物，而FHH.BN-Rab38共分离动物则表现出较低的蛋白尿。转基因大鼠在FHH背景下表现出表型恢复，蛋白尿和尿蛋白排泄量均显著降低。相反，在FHH.BN-Rab38共分离动物中敲除Rab38基因则复制了蛋白尿表型。此外，在培养的近端肾小管细胞LLC-PK1中，Rab38 mRNA的敲低显著降低了胶体金结合白蛋白的内吞作用。这些发现证实了Rab38基因在决定FHH大鼠表型中的因果关系，并表明Rab38通过近端肾小管中的作用来影响尿蛋白排泄[6]。

Rab38是一种潜在的预后因素，与非小细胞肺癌（NSCLC）的肿瘤复发相关。研究发现，在肿瘤复发组（Group R）和肿瘤未复发组（Group NR）的肿瘤标本中，Rab38的表达水平与肿瘤复发呈正相关。高表达水平与患者生存率差相关。在NSCLC细胞系中，肿瘤细胞中EGFR基因突变的表达水平高于野生型基因。通过短干扰RNA转染特异性敲低RAB38基因后，EGFR突变的肿瘤细胞表现出明显的侵袭性降低。这些结果表明，RAB38是NSCLC的重要预后因素，可能在NSCLC相关的肿瘤转移中发挥关键作用[7]。

Rab38的表达与胶质瘤的恶性进展和亚型偏好相关。研究发现，Rab38高表达主要出现在高级别胶质瘤中，并且高表达与胶质瘤的高死亡率相关。Rab38表现出间充质亚型、G3亚型和IDH1野生型偏好。功能注释分析显示，Rab38与迁移显著相关。这些结果在其他3个数据集中得到验证。Rab38的表达水平与胶质瘤的分级进展和预后显著相关。Rab38是胶质瘤中的重要预后生物标志物和潜在的靶向治疗靶点[8]。

在颞叶痴呆及其亚型中，Rab38基因与疾病的发生和进展相关。研究发现，在行为变异型颞叶痴呆亚型中，Rab38/CTSC基因座上的单核苷酸多态性（SNPs）与疾病的发生相关。这些发现表明，免疫系统过程（与6p21.3相关）和可能溶酶体和自噬途径（与11q14相关）可能参与颞叶痴呆的发生和发展。这些发现需要进一步验证，以更好地定义新识别的位点与疾病的相关性，并揭示颞叶痴呆的致病机制[9]。

Rab38基因的融合转录本与脑动静脉畸形（bAVMs）出血风险相关。研究发现，CTSC-RAB38融合转录本在bAVMs中频繁出现，并且在CTSC-RAB38融合阳性的样本中，CTSC和RAB38的表达显著增加，并激活免疫/炎症信号通路。在临床方面，CTSC-RAB38融合bAVM病例的出血率高于非CTSC-RAB38融合bAVM病例。这些发现表明，CTSC-RAB38融合转录本可能在bAVMs中通过促进免疫/炎症信号通路来增加出血风险[10]。

综上所述，Rab38基因在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括溶酶体相关细胞器的生物合成、细胞内囊泡转运、细胞增殖和存活、线粒体代谢和凋亡、肾脏疾病、肿瘤发生和进展等。Rab38基因的突变和表达异常与多种疾病的发生和发展相关，包括HPS、帕金森病、胶质母细胞瘤、肝缺血再灌注损伤、高血压相关肾脏疾病、NSCLC和胶质瘤等。此外，Rab38基因还与颞叶痴呆和bAVMs的出血风险相关。Rab38基因的研究为深入理解细胞内囊泡转运的调控机制和疾病的发生和发展提供了重要线索，并为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。