Polr3g-KO 基因敲除小鼠

POLR3G，也称为RNA聚合酶III亚基G（RPC7α），是RNA聚合酶III（Pol III）的一个组成部分，负责转录小分子RNA，如tRNA和5S rRNA。Pol III是三种主要的RNA聚合酶之一，负责合成细胞内的小RNA分子，这些小RNA分子在蛋白质合成和细胞功能调控中发挥重要作用。POLR3G在细胞核中发挥作用，参与转录过程，对于维持细胞的基本功能和基因表达的调控至关重要。

RNA聚合酶III存在两种形式，一种含有POLR3G亚基，另一种含有与之密切相关的POLR3GL亚基。虽然这两种Pol III形式在细胞中共同存在，但它们在细胞中的相对含量有所不同，含有POLR3G的Pol III在分裂细胞中相对更丰富。基因组范围内的染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）显示，这两种形式的Pol III占据相同的靶基因，并且在细胞系中占据的比例非常恒定，这表明这两种形式的Pol III在靶基因特异性方面具有相似的功能。然而，POLR3G启动子与转录因子MYC结合，而POLR3GL启动子则不与MYC结合。这表明POLR3G/POLR3GL的复制并没有导致基因产物的功能新化，而是导致转录单位的功能新化，从而为细胞提供了更大的调控潜力[1]。

RNA聚合酶III对于同源重组（HR）介导的DNA双链断裂（DSB）的修复是必需的。在HR和HR介导的DSB修复过程中，3'单链DNA（ssDNA）突出部分受到保护，其机制尚未确定。研究表明，3'突出部分的保护是通过RNA-DNA杂合体的短暂形成来实现的。RNA聚合酶III（RNAPIII）负责合成RNA链。此外，RNAPIII被MRN复合物积极招募到DSB处。CtIP和MRN核酸酶活性对于在DSB处启动RNAPIII介导的RNA合成是必需的。RNAPIII水平的降低抑制了HR，而遗传缺失大于30bp时，DSB处的RNA-DNA杂合体水平增加。因此，RNAPIII是HR的一个关键因子，RNA-DNA杂合体是DSB修复过程中保护3'突出部分的一个关键修复中间体[2]。

POLR3G在人类癌症中的表达与肿瘤生长和转移有关，高POLR3G表达是多种癌症亚型的负预后因素。研究发现，POLR3G表达受到多种因素的调控，包括基因内部的超级增强子与多种转录因子（TFs）的结合，以及基因内部的DNA甲基化、视黄酸诱导的分化等。此外，MXD4可能通过阻断MYC驱动的POLR3G和其他生长相关基因的表达来阻碍POLR3G的表达。整合染色质结构和基因调控特征，还发现其他可能影响POLR3G基因活性的因素，包括组蛋白去甲基化酶KDM5B等。这些发现支持了一个模型，即POLR3G表达受到多种因素和动态调控程序的控制，这扩展了我们对于POLR3G上调及其在癌症中的下游后果的理解[3]。

POLR3G在膀胱癌中的表达上调与不良预后相关。研究发现，POLR3G在膀胱癌组织中的表达显著高于正常膀胱组织。此外，POLR3G在膀胱癌细胞系T24中的表达也高于正常尿上皮细胞系SV-HUC-1。POLR3G的表达与种族、肿瘤状态、肿瘤亚型、T分类和病理阶段相关。生存分析显示，POLR3G表达水平较高的患者总体生存率较低。基因集富集分析（GSEA）显示，与肿瘤发展和转移相关的基因集，包括TGF-β信号通路、PI3K-AKT-mTOR信号通路和IL6-JAK-STAT3信号通路，在POLR3G高表达型中显著富集。免疫浸润分析显示，POLR3G的表达与免疫细胞的浸润水平相关，包括CD8+ T细胞、中性粒细胞和树突状细胞，以及与免疫检查点分子如PD1、PD-L1、PD-L2、CTLA4、LAG3、HAVCR2和TIGIT的表达相关。这表明POLR3G可能作为膀胱癌的预后标志物，并可能有助于预测对免疫治疗的反应[4]。

POLR3G在人类多能干细胞（hPSCs）中的表达水平很高，对于维持干细胞状态至关重要。研究发现，POLR3G调节hPSC转录组中的特定子集，包括蛋白质编码基因、长间隔非编码RNA、miRNA和小核RNA，并影响RNA剪接。POLR3G的主要功能在于维持而不是抑制转录。大多数POLR3G多聚腺苷酸化（polyA+）转录组在分化过程中受到调控，而关键的多能性因子至少与30%的POLR3G调节的转录本的启动子结合。在POLR3G的直接靶标中，POLG可能在维持干细胞状态方面发挥重要作用[5]。

POLR3G在前列腺癌细胞中的靶向导致增殖停滞和分化。RNA聚合酶III（pol III）以两种形式存在，分别含有POLR3G亚基或相关的旁系同源物POLR3GL。POLR3GL在所有细胞中普遍存在，而POLR3G则在未分化细胞中富集。POLR3G的耗竭会选择性触发前列腺癌细胞的增殖停滞和分化，而POLR3GL的耗竭则不会引起这些反应。一种小分子pol III抑制剂可以导致POLR3G的耗竭，并诱导类似的分化和抑制癌细胞的增殖和活力。这种反应涉及由Alu短散在核元件衍生的miRNA对命运决定因子NANOG的控制。体内肿瘤起始活性可以通过短暂暴露于pol III抑制剂来降低。未转化的前列腺细胞对pol III的耗竭或抑制似乎比癌细胞更不敏感，这为治疗提供了可能性[6]。

综上所述，POLR3G是RNA聚合酶III的一个重要亚基，参与转录小分子RNA，对于维持细胞的基本功能和基因表达的调控至关重要。POLR3G在细胞增殖、分化和癌症发生发展中发挥重要作用，并且其表达受到多种因素的调控。研究POLR3G的功能和调控机制有助于深入理解RNA聚合酶III的生物学功能和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。