Ascc3-KO 基因敲除小鼠

ASCC3，也称为Activating Signal Cointegrator 1 Complex Subunit 3，是一种编码DNA解旋酶的基因，负责生成单链DNA作为DNA损伤反应的一部分。ASCC3表达编码和非编码的亚型，它们在UV诱导的DNA损伤后基因转录恢复中发挥相反的作用。ASCC3在多种生物学过程中发挥重要作用，包括基因组维护、基因表达和翻译起始。

ASCC3在非小细胞肺癌（NSCLC）中显著上调，并与患者不良的病理特征和预后相关。ASCC3过表达促进NSCLC细胞的恶性表型，并诱导免疫抑制性肿瘤微环境，这表现为CD8+ T细胞、自然杀伤细胞和树突状细胞的减少以及调节性T（Treg）细胞的增加。机制上，ASCC3通过招募Cullin-associated and neddylation dissociated 1（CAND1）来稳定信号转导和转录激活因子（STAT）3信号传导，抑制STAT3的泛素化介导的降解，从而损害肿瘤细胞的I型干扰素反应，促进NSCLC的免疫抑制和进展[1]。此外，高表达的ASCC3损害了抗PD-1治疗的疗效，而抗PD-1抗体与ASCC3敲低相结合在临床前小鼠模型中显示出有希望的协同疗效。ASCC3可以通过CAND1稳定STAT3途径，重塑肿瘤微环境并导致抗PD-1治疗的耐药性，从而促进NSCLC的进展。它是NSCLC的一个可靠的预后指标，并可以作为NSCLC联合治疗的一个靶点。

在慢性乙型肝炎（CHB）中，ASCC3基因的多态性与疾病进展相关。研究发现，位于ASCC3基因中的SNP rs10485138与女性患者中持续的HBV感染相关。携带C等位基因的女性感染HBV后发展为CHB的易感性增加，与携带T等位基因的女性相比[2]。

在翻译过程中，ASCC3的解旋酶活性对于产生单链DNA模板至关重要，这对于mRNA的从头合成是必要的。ASCC3通过其两个解旋酶结构域支持不同的基因组维护和基因表达过程。ASCC3可以在线粒体和细胞核中检测到，表明它在细胞中具有多种功能。ASCC3在DNA损伤修复和基因组稳定性中发挥着重要作用，其突变可能导致DNA损伤积累和细胞死亡[4]。

翻译压力和碰撞的核糖体是cGAS的共同激活剂。cGAS-STING途径感知细胞质DNA并诱导干扰素刺激基因（ISGs）以激活先天免疫系统。研究发现，cGAS也感知功能障碍的蛋白质产生。纯化的核糖体与cGAS直接相互作用并在体外刺激其DNA依赖性活性。翻译相关蛋白质量控制（RQC）途径的破坏，该途径检测和解决翻译过程中的核糖体碰撞，导致cGAS依赖性ISG表达并导致cGAS从细胞核重新定位到细胞质。cGAS优先与体外碰撞的核糖体结合，并且导致核糖体碰撞水平和RQC激活升高的正交扰动导致cGAS和核糖体结合的亚细胞重新定位[3]。

ASCC3基因的双等位基因变异被发现是神经肌肉综合征的原因。ASCC3是四部分ASC-1转录协同整合复合物的一部分，包括ASCC1（与脊髓性肌萎缩症和先天性骨骨折2相关）、TRIP4（与脊髓性肌萎缩症和先天性骨骨折1相关）和ASCC2（尚未与人类疾病相关）。ASCC3编码一个DNA解旋酶，负责在DNA损伤反应中生成单链DNA。ASCC3表达编码和非编码的亚型，它们在UV诱导的DNA损伤后基因转录恢复中发挥相反的作用。研究发现，在11个来自7个家庭的个体中发现了一种综合征，这些个体具有ASCC3的双等位基因变异。所有个体都表现出从严重发育迟缓到肌肉疲劳的神经病学表型。似乎存在基因型-表型相关性，因为最轻微受影响的个体是罕见错义变异的纯合子，而更严重受影响的个体是错义和假定功能丧失（LOF）变异的复合杂合子。在gnomAD中，没有发现具有双等位基因假定LOF变异的个体，因为这种基因型可能不与生命相容[5]。

ASCC-1复合物通过扫描核糖体促进翻译起始。翻译在eIF4F复合物与5' mRNA帽结合时开始，然后是5'非翻译区扫描核糖体寻找起始密码子。研究发现，ASCC-1复合物（ASCC），以前被认为是促进碰撞的80S核糖体的解离，与扫描核糖体相关联以调节翻译起始。选择性翻译复合物分析（TCP-seq）显示，ASCC3，ASCC的包含解旋酶结构域的亚基，主要定位于mRNA的5'非翻译区。Ribo-seq，TCP-seq和萤火虫报告基因分析表明，ASCC3敲低损害43S预起始复合物的加载和扫描动力学，从而降低翻译效率。虽然eIF4A，eIF4F复合物中的RNA解旋酶，对全球翻译很重要，但发现ASCC调节特定亚群的转录本的扫描过程。因此，研究结果表明，ASCC不仅对于解离碰撞的80S核糖体是必需的，而且对于在特定转录本上通过扫描核糖体有效地进行翻译起始也是必需的[6]。

在辐射生物剂量学中，ASCC3的表达变化是一个重要的指标。研究发现，使用未稀释的外周全血，无需任何RNA稳定剂，可以简化基于基因表达的生物剂量学方法。通过γ-辐照外周全血并立即在两个不同的温度下孵化，研究了存储温度和孵化时间对19个已知辐射反应基因表达水平的影响。使用qRT-PCR，在各自的时间点分析了CDKN1A、DDB2、GADD45A、FDXR、BAX、BBC3、MYC、PCNA、XPC、ZMAT3、AEN、TRIAP1、CCNG1、RPS27L、CD70、EI24、C12orf5、TNFRSF10B和ASCC3的mRNA表达水平，并与未辐照对照组进行比较。所有19个基因的转录反应在4°C下孵化的全血样品中与未处理的对照组相比没有显著改变。然而，在37°C下孵化24小时导致19个基因中的14个基因出现显著的辐射诱导过表达（CDKN1A、BBC3、MYC、CD70和EI24除外）。在37°C下孵化的详细模式表明，这些基因的时间依赖性上调，其中DDB2和FDXR在4和24小时时都显示出显著的过表达，并且观察到了最高的倍数变化。总的来说，在37°C下孵育24小时的未稀释全血被发现能够引发研究中基因的最优转录反应，其中DDB2和FDXR的过表达最为显著。研究人员提出，样品在生理温度下存储/运输/转运后孵化长达24小时可能会增强基于基因表达的生物剂量学的敏感性，并促进其在分类应用中的使用[7]。

紫外线照射会诱导一个非编码RNA，该RNA与同一基因编码的蛋白质的功能相反。转录相关的DNA损伤反应在基因组水平上以高空间和时间分辨率进行分析。在紫外线照射后，观察到转录延伸的减缓和基因活动限制在启动子近端约25 kb的范围内。这与从表达长mRNA转变为表达较短亚型相关，这些亚型包含更靠近转录起始位点的替代最后外显子（ALEs）。值得注意的是，这包括从编码蛋白质的ASCC3 mRNA转变为较短的ALE亚型，其中RNA而不是编码的蛋白质对于转录的最终恢复至关重要。非编码的ASCC3亚型与编码蛋白质的亚型的功能相反，表明它们之间存在串扰。因此，ASCC3基因表达编码和非编码转录亚型，它们在紫外线诱导的DNA损伤后转录恢复中具有相反的效果[8]。

日本脑炎病毒（JEV）是一种对牲畜和人类健康有重大影响的病原体。然而，病毒生命周期中的关键宿主因子尚未完全了解。研究发现，使用包含123411个小引导RNA（sgRNA）的文库，针对19050个人类基因，进行了基于CRISPR/Cas9的基因组-wide筛选，以确定JEV复制的关键基因。通过基因敲除或敲低技术，研究人员确定了11个对JEV复制至关重要的基因，如催乳素释放激素受体（PRLHR）、激活信号协同整合因子1复合物亚基3（ASCC3）、长链酰基辅酶A合成酶家族成员3（ACSL3）等。值得注意的是，发现PRLHR敲低阻断了自噬流，从而抑制了JEV感染。综上所述，这些发现为研究JEV复制的重要宿主因子提供了有效数据，并为选择抗病毒药物靶点提供了科学数据[9]。

综上所述，ASCC3在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括基因组维护、基因表达、翻译起始和DNA损伤修复。ASCC3在NSCLC、CHB、神经肌肉综合征和JEV感染等多种疾病中发挥重要作用。ASCC3的研究有助于深入理解其在基因组维护和基因表达中的功能，以及其在疾病发生中的作用机制。