NME2,也称为NDPK-B(Nucleoside Diphosphate Kinase B),是一种编码NDPKs(Nucleoside Diphosphate Kinases)家族成员之一的基因。NDPKs是一类多功能蛋白,它们催化从核苷酸三磷酸转移到核苷酸二磷酸的γ-磷酸的转移,通过一个涉及高能磷酰组氨酸中间体的乒乓机制进行。NDPKs家族成员,尤其是NDPK-B,除了具有NDPK活性外,还被发现可以作为蛋白质组氨酸激酶发挥作用[1]。蛋白质组氨酸激酶在原核生物和低等真核生物中通过两成分或多成分信号系统介导的组氨酸N-磷酸化在细胞反应中发挥重要作用。然而,在脊椎动物中,对组氨酸磷酸化信号的了解相对滞后,涉及到的蛋白激酶和蛋白磷酸酶的身份尚未明确[1]。
研究表明,NME2在哺乳动物中具有多种生理功能。例如,在红细胞生成中,NME2与NME1一起参与调节铁转运蛋白受体TfR1的表达,从而影响红细胞的发育和铁的摄取。在Nme1/Nme2双基因敲除小鼠模型中,小鼠表现出严重的贫血、红细胞发育异常、TfR1丢失和铁摄取减少等现象,这表明NME2在红细胞生成中发挥着重要作用[2]。
NME2在细胞核中也发挥着多种功能。NME1和NME2都能转位到细胞核,并表现出DNA结合活性,它们可以结合到单链DNA区域或其他非B型结构上,而不是序列特异性的结合。NME1和NME2已被鉴定为潜在的转录因子,通过它们的DNA结合活性调节基因转录。此外,NME1和NME2还参与了DNA损伤修复,这表明NME2的核功能在维持基因组稳定性和抑制癌症进展中发挥重要作用[3]。
NME2还与细胞凋亡有关。研究表明,尼古丁可以诱导小鼠睾丸中NME2介导的细胞凋亡。尼古丁暴露后,NME2的表达上调,导致端粒酶活性降低和端粒长度缩短,从而引发细胞凋亡[4]。
在胃癌中,NME2的表达与胃癌细胞的分化程度和淋巴结转移有关。NME2基因产物的过表达可以降低胃癌细胞系的增殖、迁移和侵袭能力,这表明NME2在抑制胃癌转移中发挥着重要作用[5]。
此外,砷化物在膀胱癌中表现出既致癌又抗癌的双重效应。研究表明,砷化物可以影响NME2等基因的表达,进而影响膀胱癌的发生和发展[6]。
NME2还与肌肉结构和功能有关。研究表明,NME1-NME2基因与肌肉质量减少和功能下降有关,这表明NME2可能参与了肌肉萎缩的发病机制[7]。
NME2与PTPσ(Protein Tyrosine Phosphatase, Receptor Type S)相互作用,参与从硫酸软骨素蛋白聚糖(CSPGs)传递信号。CSPGs是胶质瘢痕的主要成分,可以抑制中枢神经系统的轴突生长。PTPσ已被确定为CSPGs的受体,但其下游信号通路尚未完全明确。研究表明,NME2与PTPσ的细胞内结构域相互作用,并参与CSPGs诱导的轴突生长抑制[8]。
NME2Cas9是一种基因组编辑平台,具有紧凑的尺寸、高准确性和广泛的靶向范围。研究表明,通过结构域插入可以进一步提高NME2Cas9腺嘌呤碱基编辑器的活性和靶向范围,使其在多种细胞类型中引入治疗相关编辑[9]。
WWOX基因在肝癌免疫治疗中发挥着重要作用。研究表明,WWOX缺陷的肝癌细胞对PD-1治疗具有抗性。WWOX缺陷促进脂肪酸合成,并通过竞争性结合NME2与KAT1,抑制NME2结合到SCD5启动子区域,从而促进免疫抑制巨噬细胞的极化。这表明NME2在调节脂肪酸信号通路和免疫抑制巨噬细胞极化中发挥着重要作用[10]。
综上所述,NME2是一种多功能基因,参与调节DNA损伤修复、细胞凋亡、红细胞生成、肿瘤转移、肌肉结构和功能等多种生物学过程。NME2的研究有助于深入理解NME2在维持基因组稳定性、抑制癌症进展、调节脂肪酸信号通路和免疫抑制巨噬细胞极化等方面的作用机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Attwood, Paul V, Muimo, Richmond. 2017. The actions of NME1/NDPK-A and NME2/NDPK-B as protein kinases. In Laboratory investigation; a journal of technical methods and pathology, 98, 283-290. doi:10.1038/labinvest.2017.125. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29200201/
2. Postel, Edith Horn, Zou, Xiaoming, Notterman, Daniel A, La Perle, Krista M D. 2009. Double knockout Nme1/Nme2 mouse model suggests a critical role for NDP kinases in erythroid development. In Molecular and cellular biochemistry, 329, 45-50. doi:10.1007/s11010-009-0110-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19381783/
3. Puts, Gemma S, Leonard, M Kathryn, Pamidimukkala, Nidhi V, Snyder, Devin E, Kaetzel, David M. 2017. Nuclear functions of NME proteins. In Laboratory investigation; a journal of technical methods and pathology, 98, 211-218. doi:10.1038/labinvest.2017.109. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29058704/
4. Gu, Yunqi, Xu, Wangjie, Nie, Dongsheng, Chen, Zhong, Qiao, Zhongdong. 2016. Nicotine induces Nme2-mediated apoptosis in mouse testes. In Biochemical and biophysical research communications, 472, 573-9. doi:10.1016/j.bbrc.2016.03.044. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26972251/
5. Liu, Yan-fei, Yang, Aijun, Liu, Wei, Dong, Jing-fei, Li, Min. 2015. NME2 reduces proliferation, migration and invasion of gastric cancer cells to limit metastasis. In PloS one, 10, e0115968. doi:10.1371/journal.pone.0115968. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25700270/
6. Han, Xiaomin, Zhang, Tengteng, Ma, Qiang, Zhang, Guojun, Wang, Yukun. 2023. Gene expression profiles to analyze the anticancer and carcinogenic effects of arsenic in bladder cancer. In American journal of translational research, 15, 5984-5996. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37969188/
7. Lei, Ting, Jiang, Zichao, Wang, Jiahao, Zhu, Zewu, Hu, Yihe. 2024. Genetic Influence of the Brain on Muscle Structure: A Mendelian Randomization Study of Sarcopenia. In Journal of cachexia, sarcopenia and muscle, 16, e13647. doi:10.1002/jcsm.13647. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39535371/
8. Hamasaki, Hajime, Fujitani, Masashi, Yamashita, Toshihide. 2016. NME2 associates with PTPσ to transduce signals from chondroitin sulfate proteoglycans. In Biochemical and biophysical research communications, 471, 522-7. doi:10.1016/j.bbrc.2016.02.042. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26896769/
9. Bamidele, Nathan, Zhang, Han, Dong, Xiaolong, Gao, Guangping, Sontheimer, Erik J. 2024. Domain-inlaid Nme2Cas9 adenine base editors with improved activity and targeting scope. In Nature communications, 15, 1458. doi:10.1038/s41467-024-45763-5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38368418/
10. Liu, Shaoqing, Yang, Shiguang, Xu, Min, Ren, Ning, Zhou, Chenhao. 2024. WWOX tuning of oleic acid signaling orchestrates immunosuppressive macrophage polarization and sensitizes hepatocellular carcinoma to immunotherapy. In Journal for immunotherapy of cancer, 12, . doi:10.1136/jitc-2024-010422. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39500530/