Foxo3-KO 基因敲除小鼠

Foxo3，全称为Forkhead box O3，是一种属于Forkhead转录因子家族的基因。这个家族在哺乳动物中包括FoxO1、FoxO3、FoxO4和FoxO6四个成员。FoxO3基因编码的FoxO3蛋白具有一个称为"Forkhead box"的DNA结合域，这个结构域是Forkhead转录因子家族成员共有的特征。FoxO3蛋白在细胞代谢、生长、分化、氧化应激、衰老、自噬和寿命等方面发挥重要作用。

FoxO3蛋白是胰岛素信号通路的一个重要调节因子，它介导胰岛素或胰岛素样生长因子对细胞代谢、生长、分化和寿命等关键功能的抑制作用。FoxO3蛋白的活性受到胰岛素信号通路的负向调控，当胰岛素信号通路激活时，FoxO3蛋白会被磷酸化并转移到细胞质中，从而抑制其转录活性。相反，当胰岛素信号通路受到抑制时，FoxO3蛋白会被去磷酸化并转移到细胞核中，从而激活其转录活性。

FoxO3基因的表达和活性受到多种因素的调控，包括氧化应激、DNA损伤、营养缺乏和生长因子信号通路等。例如，氧化应激可以激活FoxO3蛋白，使其转移到细胞核中并激活其转录活性。DNA损伤也可以激活FoxO3蛋白，使其转移到细胞核中并激活其转录活性。营养缺乏可以抑制胰岛素信号通路，从而激活FoxO3蛋白的转录活性。生长因子信号通路也可以抑制FoxO3蛋白的转录活性。

FoxO3基因的突变和异常表达与多种疾病的发生和发展密切相关，包括代谢疾病、癌症和衰老等。例如，FoxO3基因的突变可以导致胰岛素抵抗、2型糖尿病和肥胖等代谢疾病的发生。FoxO3基因的异常表达可以导致多种癌症的发生和发展，包括乳腺癌、前列腺癌和肺癌等。FoxO3基因的突变和异常表达还可以导致衰老和寿命的缩短。

FoxO3基因在维持细胞代谢平衡、抵抗氧化应激和促进细胞自噬等方面发挥重要作用。FoxO3基因的突变和异常表达与多种疾病的发生和发展密切相关。深入研究Foxo3基因的功能和调控机制，有助于我们更好地理解代谢疾病、癌症和衰老等疾病的发病机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。

根据参考文献1，人类Forkhead-box（FOX）基因家族至少包括43个成员，包括FOXA1、FOXA2、FOXA3、FOXB1、FOXC1、FOXC2、FOXD1、FOXD2、FOXD3、FOXD4、FOXD5（FOXD4L1）、FOXD6（FOXD4L3）、FOXE1、FOXE2、FOXE3、FOXF1、FOXF2、FOXG1（FOXG1B）、FOXH1、FXOI1、FOXJ1、FOXJ2、FOXJ3、FOXK1、FOXK2、FOXL1、FOXL2、FOXM1、FOXN1、FOXN2（HTLF）、FOXN3（CHES1）、FOXN4、FOXN5（FOXR1）、FOXN6（FOXR2）、FOXO1（FOXO1A）、FOXO2（FOXO6）、FOXO3（FOXO3A）、FOXO4（MLLT7）、FOXP1、FOXP2、FOXP3、FOXP4和FOXQ1。FOXE3-FOXD2（1p33）、FOXQ1-FOXF2-FOXC1（6p25.3）和FOXF1-FOXC2-FOXL1（16q24.1）是人类基因组中的FOX基因簇。FOX家族A-G、I-L和Q亚家族的成员被归类为1类FOX蛋白，而FOX家族H和M-P亚家族的成员被归类为2类FOX蛋白。1类FOX蛋白的共同特征是FOX结构域中的C端碱性区域。FOXH1和FOXO1 mRNA在人类胚胎干细胞（ES）细胞中表达。FOXC1、FOXC2、FOXE1、FOXE3、FOXL2、FOXN1、FOXP2和FOXP3基因在人类先天性畸形中发生突变。FOXA1基因在食管癌和肺癌中扩增和过度表达。FOXM1基因由于Sonic Hedgehog（SHH）通路的转录调节而在胰腺癌和基底细胞癌中上调。FOXO1基因在横纹肌肉瘤中与PAX3或PAX7基因融合。FOXO3和FOXO4基因在血液恶性肿瘤中与MLL基因融合。FOX家族基因的失调会导致先天性畸形、糖尿病或致癌作用。FOX家族基因的表达谱、基因改变和表观遗传变化以及FOX家族转录因子的结合蛋白和目标基因应进行全面研究，以开发针对人类疾病的新型治疗和预防方法[1]。

根据参考文献2，自噬是维持细胞能量稳态和细胞适应营养缺乏的关键过程，营养传感器调节自噬已有报道。然而，eiptranscriptomic修饰如m6A在调节饥饿诱导的自噬中的作用尚不清楚。本研究表明，m6A阅读器YTHDF3对于自噬诱导至关重要。在营养缺乏的情况下，m6A修饰上调以促进自噬体形成和溶酶体降解。METTL3耗竭导致功能性m6A修饰丧失，抑制YTHDF3介导的自噬通量。YTHDF3通过识别FOXO3 mRNA终止密码子周围的m6A修饰位点来促进自噬。YTHDF3还招募eIF3a和eIF4B以促进FOXO3的翻译，进而启动自噬。总的来说，我们的研究表明，表观转录组调节因子YTHDF3作为营养反应器发挥作用，为调节代谢稳态的转录后RNA修饰提供了新的见解[2]。

根据参考文献3，氧化应激可能会加剧溶血性贫血如β-地中海贫血的症状。FoxO3激活导致成纤维细胞和神经元细胞培养物对氧化应激的抵抗。本研究旨在研究β-地中海贫血患者的FoxO3基因表达和氧化状态。在阿根廷图库曼国立大学，于2013年9月至2014年6月期间分析了63名受试者（42名明显健康个体和21名β-地中海贫血患者）。进行了完整的血细胞计数、碱性pH下的血红蛋白电泳和血红蛋白A2水平的定量。此外，还评估了硫代巴比妥酸反应性物质、红细胞过氧化氢酶活性和铁状态。通过实时聚合酶链反应确定了β-地中海贫血突变。使用来自外周血的单核细胞通过实时逆转录聚合酶链反应研究了FoxO3基因表达。受试者按儿童（≤12岁）和成年男性和女性分组。红细胞过氧化氢酶活性/血红蛋白比率的分析显示，健康和β-地中海贫血成人之间存在显著差异（p值<0.05），但在硫代巴比妥酸反应性物质水平和FoxO3基因表达（p值>0.05）方面没有观察到显著差异。在比较携带者中存在的β-地中海贫血突变类型（β0或β+）时，硫代巴比妥酸反应性物质和红细胞过氧化氢酶活性/血红蛋白比率没有显著差异。通过硫代巴比妥酸反应性物质观察到的全身氧化不平衡与外周血单核细胞中正常FoxO3基因表达的结果相关。然而，通过红细胞过氧化氢酶活性/血红蛋白比率，β-地中海贫血携带者显示出抗氧化状态失衡。因此，有必要研究网织红细胞中的FoxO3基因表达，以阐明FoxO3在这种病理中的作用[3]。

根据参考文献4，急性淋巴细胞白血病（ALL）是儿童中最常诊断的癌症，某些基因中的单核苷酸多态性（SNPs）会影响ALL的风险。尽管FOXO3已被证明与白血病有关，但FOXO3多态性的作用尚不清楚。本研究探讨了FOXO3 SNPs与中国儿童ALL风险之间的关系。我们在425例ALL病例和1339例健康对照中检测了FOXO3的四个多态性（rs17069665 A>G、rs4945816 T>C、rs4946936 C>T和rs9400241 A>C）。通过优势比（OR）及其95%置信区间（CI）估计了相关性。进一步分析了rs17069665和rs9400241与ALL易感性在年龄、性别、免疫表型、最小残留病（MRD）和其他临床特征方面的关系。我们发现rs17069665与ALL风险增加相关（OR=1.76；95% CI=1.02-3.04），rs9400241与ALL风险降低相关（OR=0.80；95% CI=0.64-0.99）。rs17069665对ALL风险的影响在男性和<10岁的儿童中更为突出，以及血小板或中性粒细胞较低的患者。至于rs9400241，其影响在<10岁的儿童中更为突出，以及在预B ALL、阳性MRD、贫血或肝肿大的患者中。总之，FOXO3基因多态性影响儿童ALL的风险，可能是ALL易感性的潜在生物标志物[4]。

根据参考文献5，Foxo3基因属于叉头家族，是具有叉头DNA结合域的一类转录因子，通常被认为是肿瘤抑制基因。circ-Foxo3是一种将3'端与5'端连接的环状结构。学者们发现circ-Foxo3可以与Foxo3竞争与一些miRNAs的结合。本研究测试了新发急性髓细胞性白血病（AML）患者中Foxo3和circ-Foxo3的表达，以探索Foxo3基因与circ-Foxo3之间的关系。所有新发AML样本和正常对照样本均通过实时定量PCR进行测量。进行受试者工作特征曲线以区分AML患者和对照人群。通过Kaplan-Meier生存分析评估Foxo3表达与总生存期之间的关系。我们发现新发患者中Foxo3基因的表达显著低于对照样本（P=0.009）。同时，circ-Foxo3在新发AML患者中的表达也低于对照样本（P=0.040）。在不同分类中，这种趋势更为明显。在非M3患者中，Foxo3高表达患者的生存时间比Foxo3低表达患者更长（P=0.002）。此外，在非有利风险组中，Foxo3低表达患者的生存时间比Foxo3高表达患者更长（P=0.004）。此外，在正常核型患者中，Foxo3高表达患者的总生存时间显著长于Foxo3低表达患者（P=0.034）。此外，还对AML患者中这两个基因进行了Pearson分析。结果显示它们呈正相关（R=0.63，P<0.001）。总之，我们发现circ-Foxo3和Foxo3在新发AML患者中的表达较低，Foxo3高表达的患者往往有更好的预后趋势[5]。

根据参考文献6，叉头框O3（FOXO3）是长寿候选基因。城市居民也与更长的预期寿命呈正相关。我们进行了一项基因-环境相互作用研究，以评估FOXO3和城市/农村环境对死亡率的影响。我们纳入了来自中国纵向健康长寿调查的3085名老年人。我们使用单核苷酸多态性（SNPs）rs2253310、rs2802292和rs4946936来识别FOXO3基因，并将居住地分为"城市"和"农村"。鉴于开放式队列设计，我们使用Cox比例风险回归模型来评估死亡风险。我们发现FOXO3的次要等位基因纯合子对死亡率具有保护作用（rs4946936 TT与CC相比的HR[95% CI]：0.807[0.653-0.996]；rs2802292 GG与TT相比的HR[95% CI]：0.812[0.67-0.985]；rs2253310 CC与GG相比的HR[95% CI]：0.808[0.667-0.978]）。居住在城市地区的参与者死亡风险较低（城市与农村相比的HR：0.854[0.759-0.962]）。FOXO3和城市与农村地区的相互作用具有统计学意义（pinteraction < .01）。较高的空气污染（细颗粒物：PM2.5）和较低的居住绿化度（归一化植被指数[NDVI]）都与较高的死亡率相关。在调整NDVI和PM2.5后，FOXO3 SNPs的保护作用略有减弱，而居住在城市环境中的保护作用有所增强。FOXO3对死亡率的有益影响的大小与居住在城市地区的影响大致相当。我们的研究结果表明，居住地和长寿的遗传易感性相互交织[6]。

根据参考文献7，FOXO3单核苷酸多态性（SNP）rs2802292的G等位基因在全世界多个群体中显示出与长寿的一致性复制的遗传相关性。本研究的目的是量化长寿相关基因型的死亡风险，并发现与该等位基因相关的特定死因（s）。它包括对来自檀香山心脏计划队列的3584名日本血统的老年美国男性进行的为期17年的前瞻性队列研究，随后是对来自健康老龄化与身体成分队列的1595名白人和1056名黑人的为期17年的前瞻性复制研究。对FOXO3基因型和主要死因（包括冠心病（CHD）、癌症和中风）之间的因果关系进行了评估。使用年龄调整和多变量Cox比例风险模型来计算所有原因和特定死因的死亡风险比（HRs）。我们发现G等位基因携带者总死亡率（所有原因）的风险降低了10%（HR=0.90；95% CI，0.84-0.95；P=0.001）。这种效应量在各个群体中是一致的，并且主要归因于CHD死亡的风险降低了26%（HR=0.74；95% CI，0.64-0.86；P=0.00004）。没有其他死因对G等位基因携带者的生存优势有显著贡献。总之，在老年时，G等位基因携带者死亡率显著降低，这主要归因于CHD死亡率的降低。这些发现支持进一步研究FOXO3和FoxO3蛋白作为治疗干预衰老相关疾病，特别是心血管疾病的潜在靶点[7]。

根据参考文献8，乙酰辅酶A和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的浓度影响组蛋白乙酰化，从而将细胞代谢状态和转录调控联系起来。我们报告说，酮体d-β-羟基丁酸（βOHB）是一种内源性和特异性的一类组蛋白去乙酰化酶（HDACs）的抑制剂。外源性βOHB的给药，或者禁食或卡路里限制，这两种情况都与βOHB丰度增加相关，都会增加小鼠组织中的全局组蛋白乙酰化。βOHB对HDAC的抑制与转录的全局变化相关，包括编码氧化应激抗性因子FOXO3A和MT2的基因。用βOHB处理细胞增加了Foxo3a和Mt2启动子处的组蛋白乙酰化，并且这两个基因都被HDAC1和HDAC2的选择性耗竭所激活。与FOXO3A和MT2活性增加一致，用βOHB处理小鼠提供了对氧化应激的实质性保护[8]。

根据参考文献9，BRCA1突变或耗竭与乳腺癌中的基底样表型和不良好的预后相关，但其背后的原因尚不清楚。对一系列乳腺癌细胞系的RNA和蛋白质分析显示，BRCA1缺乏与肿瘤抑制因子FOXO3的表达下调相关。通过小干扰RNA（siRNA）敲低BRCA1导致BRCA1有功能的MCF-7细胞中FOXO3表达下调，而BRCA1表达恢复BRCA1缺陷的HCC70和MDA-MB-468细胞中的FOXO3表达，表明BRCA1在控制FOXO3表达中的作用。用DNA甲基化抑制剂5-aza-2'-脱氧胞苷、N-甲基转移酶增强子组蛋白H3赖氨酸27三甲基化（H3K27me3）的抑制剂GSK126或EZH2 siRNA处理HCC70和MDA-MB-468细胞导致FOXO3 mRNA和蛋白质表达增加，但对BRCA1有功能的MCF-7细胞没有影响。染色质免疫沉淀（ChIP）分析显示，BRCA1、EZH2、DNMT1/3a/b和组蛋白H3赖氨酸27三甲基化（H3K27me3）被募集到内源性FOXO3启动子，进一步表明这些蛋白相互作用以调节FOXO3的甲基化和表达。此外，ChIP结果还显示，BRCA1耗竭促进了DNA甲基转移酶DNMT1/3a/3b和EZH2介导的转录抑制性表观遗传标记H3K27me3在FOXO3启动子上的募集。甲基化DNA免疫沉淀分析还证实了BRCA1耗竭后FOXO3基因CpG甲基化增加。此外，免疫组化进一步表明，FOXO3表达与BRCA1状态在EZH2阳性的乳腺癌中显著相关。一致地，FOXO3和EZH2 mRNA的高水平与乳腺癌的良好和不良预后显著相关。总之，这些数据表明，BRCA1可以通过抑制EZH2和随后其招募转录抑制性H3K27me3组蛋白标记和DNA甲基化酶DNMT1/3a/3b的能力，来防止和逆转FOXO3的抑制[9]。

根据参考文献10，叉头框O家族包括哺乳动物中的FoxO1、FoxO3、FoxO4和FoxO6蛋白。这些蛋白在全身广泛表达，四个FoxO同型体共有一个称为“叉头框”的氨基DNA结合域。它们介导胰岛素或胰岛素样生长因子对细胞代谢、生长、分化、氧化应激、衰老、自噬和寿命等关键功能的抑制作用。FoxO基因的遗传突变或FoxO蛋白的异常表达与人类和动物的代谢疾病、癌症或寿命改变相关。在FoxO家族中，FoxO6是表征最少的成员，并在肝脏、骨骼肌和大脑中发挥关键作用。FoxO6表达的改变与胰岛素抵抗、饮食性肥胖、2型糖尿病和神经退行性疾病的发病机制相关，并增加患神经退行性疾病的可能性。FoxO6与FoxO家族的其他成员在进化上有所不同。FoxO6通过一种与FoxO家族其他成员根本不同的机制介导胰岛素对目标基因的作用。在这里，我们回顾了FoxO6在健康和疾病中的作用，与FoxO家族的其他同型体相比。我们回顾了FoxO6在整合胰岛素信号与肝糖和脂质代谢中的独特机制。我们强调了FoxO6失调在糖尿病中空腹高血糖和高血脂的双重发病机制中的重要性。我们回顾了FoxO6在记忆巩固中的作用及其对神经退行性疾病和衰老的贡献。我们讨论了FoxO6药