Igsf9-KO 基因敲除小鼠

IGSF9，也称为免疫球蛋白超家族成员9，是一种进化上古老的蛋白质家族成员。在无脊椎动物中，IGSF9家族只有一个基因，而在脊椎动物中，IGSF9家族有2到4个基因。在刺胞动物中，该基因编码一种分泌蛋白，但蛋白质的跨膜异构体也已经进化，在许多物种中，选择性剪接使得蛋白质同时表达跨膜和分泌异构体。在大多数物种中，蛋白质的最长异构体与神经细胞粘附分子家族的细胞粘附分子蛋白具有相同的组织结构，与这些蛋白一样，IGSF9家族成员在神经系统中表达。果蝇Turtle蛋白促进同源细胞粘附。此外，IGSF9家族蛋白与神经突的生长和分支、轴突导向、突触成熟、自我避免和镶嵌有关。然而，尽管关于IGSF9家族蛋白的已发表研究较少，但关于Turtle和哺乳动物IGSF9蛋白功能的报道是矛盾的[1]。

IGSF9通常在乳腺癌组织中下调。IGSF9的丢失与乳腺癌患者频繁的转移和不良预后相关。野生型p53，而不是R175H突变体，通过结合其启动子(-137到-131 bp)来转录激活IGSF9，抑制上皮-间质转化(EMT)，从而抑制乳腺癌细胞的迁移和侵袭。IGSF9与粘附激酶(FAK)相互作用，抑制FAK/AKT信号活性。PND1186，FAK抑制剂，在体外和体内抑制IGSF9敲低诱导的乳腺癌转移。综上所述，IGSF9由p53转录激活，并通过调节FAK/AKT信号通路抑制乳腺癌转移。IGSF9可以作为乳腺癌的预后标志物和潜在的 therapeutic target[2]。

IGSF9通过GSK-3β/β-catenin介导的EMT在肺癌中促进肿瘤侵袭和转移。全长和细胞内结构域(而不是细胞外结构域)的IGSF9可以改变肿瘤细胞形态，从扁平多边形变为细长的条带，表明IGSF9信号通路有潜力介导上皮-间质转化(EMT)。实时PCR和Western印迹也显示，间充质标志物在IGSF9和IGSF9-ID组中显著上调，上皮标志物显著下调。同时，免疫荧光显示，β-catenin在IGSF9和IGSF9-ID组中明显转移到细胞核。体外和体内数据表明，IGSF9、IGSF9-ID和ECD可以促进肿瘤侵袭和转移。机制上，IGSF9-ID可以招募GSK-3β，导致β-catenin积累并转移到细胞核，触发EMT。抗IGSF9可以显著抑制侵袭和转移，IGSF9是肺癌治疗的有效候选者[3]。

IGSF9在鼻咽癌预后和缺氧中的作用。尽管鼻咽癌(NPC)治疗有所改善，但复发和转移的患者预后仍然很差。因此，迫切需要确定新的生物标志物来预测NPC的预后并为其治疗量身定制。从基因表达综合数据库下载了4个数据集，其中一个数据集GSE68799用于构建共表达网络，筛选良性组和恶性组的关键模块和中心基因。其他数据集(GSE12452和GSE53819)用于验证中心基因。数据集GSE102349用于通过生存分析确定预后中心基因。通过共表达网络分析，蓝模块被认为是良性组和恶性组的关键模块，IGSF9被确定为蓝模块中的预后中心基因。此外，IGSF9有望成为NPC中的创新缺氧相关基因，基于IGSF9表达与三种签名(99基因、26基因和15基因)的缺氧评分之间的强相关性。进一步的功能研究表明，IGSF9下调表达可以降低NPC细胞的增殖、迁移和侵袭能力，缺氧可以诱导IGSF9的表达。IGSF9被证实与NPC的预后和缺氧相关。IGSF9有望成为NPC的一种新型预后指标[4]。

RNA-seq揭示了子宫内膜癌中IGSF9的过度表达。我们对7名子宫内膜样子宫内膜癌患者的RNA进行了RNA-seq，这些患者既有肿瘤组织又有相邻的非癌组织。在调整后的p值<0.01的显著性水平上，共有66个基因差异表达。使用NIH DAVID生物信息学资源的基因功能分类工具，在基因列表中发现了5个基因是唯一富集的组。选择IGSF9基因进行进一步的特征描述，并对更大的人群进行免疫组化染色。在来自同一患者的配对组织样本中，IGSF9在癌细胞中的表达水平显著高于对照腺体细胞(p=0.008)或在癌症和对照之间的总体比较中(p=0.003)。与无侵袭的患者相比，IGSF9在肌层侵袭患者中的表达更高(p=0.015)。对癌症基因组图谱的RNA-seq数据集进行重新分析表明，与正常对照组相比，子宫内膜癌中IGSF9的表达更高，并且与不良预后相关。这些结果表明IGSF9是子宫内膜癌的一种新的生物标志物，并需要进一步研究其功能、作用机制和潜在的临床应用[5]。

IGSF9与乳腺癌转移性侵袭性乳头状癌的基因组改变和细胞簇进化相关。侵袭性乳头状癌(IMPC)的淋巴血管侵袭和淋巴结转移率非常高，已在多个器官中发现。然而，其转移的基因组机制尚不清楚。在这里，我们对原发性IMPC和配对的腋窝淋巴结转移的肿瘤细胞簇进行了全基因组测序。多个淋巴结病灶中的细胞簇起源于原发性肿瘤的单个亚克隆。我们发现，原发性IMPC中的单克隆转移祖先具有PRDM16和IGSF9的高频拷贝数丢失和ALDH2的拷贝数增加。免疫组化分析进一步显示，IGSF9和PRDM16的低表达和ALDH2的高表达与IMPC患者的淋巴结转移和不良预后相关。我们希望这些基因组和进化特征能够为IMPC的准确诊断做出贡献[6]。

IGSF9在小鼠和人类中的克隆和特征：在发育神经系统中表达的一种新的免疫球蛋白超家族成员。我们描述了免疫球蛋白超家族的新成员Igsf9的克隆和特征。IGSF9的预测蛋白质结构与其神经细胞粘附分子(NCAM)亚家族相似，包括一个包含五个免疫球蛋白结构域和两个纤连蛋白III型(FnIII)重复的细胞外区域，一个跨膜区域和一个细胞质尾部。我们还对人类IGSF9基因在1q22-q23上的同源基因进行了特征描述，揭示了高度保守的序列和基因组组织。通过RT-PCR检测到Igsf9在小鼠胚胎RNA中从胚胎第7.5天到第16.5天表达，而E10.5时的整体原位杂交显示在背根神经节、三叉神经节和嗅上皮中强烈表达，在神经上皮、视网膜和后肠中表达较弱。在人类中，在8周和14周时检测到转录在各种胎儿组织中表达。IGSF9的蛋白质同源性最类似于果蝇黑腹果蝇Turtle蛋白，该蛋白在复杂行为中的协调运动输出中发挥作用[7]。

遗传证据表明粘附蛋白IgSF9/Dasm1通过其细胞内结构域独立地调节抑制性突触发育。正常的脑功能需要兴奋性和抑制性突触的平衡发育。与兴奋性突触相比，人们对抑制性突触发育的分子控制知之甚少。我们使用小鼠的遗传方法将免疫球蛋白超家族成员IgSF9/Dasm1确定为候选同源突触粘附蛋白，该蛋白调节抑制性突触发育。IgSF9在CA1区域的海马锥体细胞和一部分中间神经元中表达。急性海马切片的电生理记录显示，IgSF9基因的遗传失活导致功能性抑制性突触减少；然而，剩余突触的强度没有改变。这些生理异常与IgSF9(-/-)小鼠中抑制性突触标志物的表达减少相关，为突触数量减少提供了形态学证据，而兴奋性突触发育正常。令人惊讶的是，表达缺乏整个细胞质结构域的突变型IgSF9异构体的敲入小鼠(IgSF9(ΔC/ΔC)小鼠)在抑制性突触发育中没有缺陷，为IgSF9通过细胞外结构域相互作用而不是自身作为信号受体来调节突触发育提供了遗传证据。此外，我们还发现IgSF9介导同型结合和细胞聚集，但未能诱导突触形成，这表明IgSF9作为细胞粘附分子(CAM)来维持突触。幼年IgSF9(-/-)小鼠表现出增加的癫痫易感性，这表明突触兴奋和抑制之间的失衡。这些结果为IgSF9在抑制性突触发育/维持中的特定作用提供了遗传证据，这可能是由其CAM样活性介导的[8]。

综上所述，IGSF9是一种在多种生物学过程中发挥重要作用的蛋白质，包括细胞粘附、神经系统的发育和肿瘤的发生。IGSF9在乳腺癌、肺癌、鼻咽癌和子宫内膜癌等多种癌症中发挥着重要作用。IGSF9可以作为癌症的预后标志物和治疗靶点。此外，IGSF9还具有调节突触发育和维持的功能，这与其在神经系统中的作用密切相关。IGSF9的研究有助于深入理解其在不同生物学过程中的作用机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。