Nek9-KO 基因敲除小鼠

NEK9，也称为NIMA（never in mitosis gene A）相关激酶9，是一种在真核生物中广泛存在的丝氨酸/苏氨酸激酶。NEK9属于NEK（NIMA-related kinase）家族，该家族成员在调节细胞周期、细胞分裂、纺锤体组装和染色体分离等过程中发挥重要作用。NEK9在细胞周期中具有两个主要活性高峰，一个在G1/S转换期间，另一个在G2/M转换期间，表明它在细胞周期进程中具有重要作用。此外，NEK9还参与调节中心体分离和纺锤体组装，这对于维持染色体稳定性和细胞分裂至关重要。

NEK9在多种疾病中发挥重要作用。研究表明，NEK9在肿瘤发生和发展中具有双重作用。一方面，NEK9通过促进细胞周期进程和抑制细胞凋亡，促进肿瘤细胞的生长和存活。另一方面，NEK9还参与调节DNA损伤修复和细胞应激反应，有助于维持基因组稳定性和细胞生存。此外，NEK9还与多种神经肌肉疾病相关，包括脊柱肌肉萎缩症、肌萎缩侧索硬化症和肌强直性营养不良等。这些疾病通常与NEK9基因的突变或表达异常有关。

在细胞生物学方面，NEK9在调节初级纤毛形成中发挥重要作用。研究发现，NEK9作为GABARAPs相互作用蛋白，其LC3相互作用区域（LIR）对于初级纤毛形成是必需的。NEK9与MYH9（也称为肌球蛋白IIA）相互作用，通过抑制肌动蛋白网络的稳定性来抑制纤毛生成。NEK9 LIR突变体细胞和小鼠中MYH9积累，敲除MYH9可恢复NEK9 LIR突变体细胞的纤毛生成。这些结果表明，NEK9通过作为MYH9的自噬适配器来调节纤毛生成[1]。

在临床方面，NEK9与多种神经肌肉疾病相关。例如，在黎巴嫩的一项20年临床和遗传神经肌肉队列研究中，发现103种基因变异与62种不同的神经肌肉疾病相关，其中NEK9基因变异与新生儿关节挛缩综合征和关节挛缩、Perthes病和上视麻痹相关[2]。此外，NEK9基因的突变还与新生儿关节挛缩相关，该研究报道了三种新的与新生儿关节挛缩相关的NEK9基因变异[3]。

在病毒学方面，NEK9在腺病毒复制中发挥重要作用。研究发现，NEK9是腺病毒E1A的相互作用蛋白，与E1A共同沉默感染细胞中p53诱导的GADD45A基因的表达。NEK9在感染细胞中的消耗减少了病毒生长，但意外地增强了病毒基因的表达，而NEK9的过表达则相反。NEK9定位于病毒复制中心，其消耗减少了病毒基因组复制，而过表达则增强了感染细胞中病毒基因组的数量。此外，NEK9还与病毒E4或f3蛋白共定位，该蛋白是细胞应激反应的抑制因子。NEK9还与病毒和细胞启动子相关联，并作为转录抑制因子发挥作用，这是NEK9在基因调节中的首次发现[4]。

在肿瘤学方面，NEK9在胃癌的转移中发挥重要作用。研究发现，NEK9直接调节细胞运动和RhoA激活。NEK9通过靶向ARHGEF2磷酸化来调节胃癌的转移。NEK9是miR-520f-3p的直接靶点，后者被IL-6介导的STAT3激活所转录抑制。miR-520f-3p水平的降低导致IL-6/STAT3信号通路的放大，而NEK9则通过靶向ARHGEF2的磷酸化直接影响细胞运动和RhoA激活。同时，在淋巴结和远处转移中，NEK9、GP130和p-STAT3的水平升高得到证实。NEK9、GP130和STAT3水平的升高与胃癌患者总体生存率降低相关[5]。

此外，NEK9在p53缺陷的癌细胞增殖中发挥重要作用。研究发现，NEK9是p53缺陷癌细胞细胞周期进程的关键调节因子。NEK9的消耗选择性地抑制了p53缺陷癌细胞的增殖，导致细胞周期停滞在G1期，并表现出衰老样特征。NEK9的抑制影响了编码细胞周期调节因子和mRNA加工因子的广泛基因的表达，表明NEK9在p53缺陷细胞中具有新的作用。NEK9和突变型p53蛋白阳性表达的肺腺癌患者的预后显著较差，这表明这两种蛋白的表达促进肿瘤生长[6]。

在骨骼发育方面，NEK9基因突变导致了一种致命的骨骼发育不良。研究发现，NEK9基因的纯合子突变与一种新的致命骨骼发育不良相关，该疾病表现为胎儿运动不能、长骨缩短、多发性挛缩、肋骨异常、胸腔发育不良、肺发育不全和腹部突出。NEK9编码的蛋白质在维持细胞周期和纤毛功能中发挥重要作用。该研究中，患者成纤维细胞中NEK9蛋白表达和定位的分析表明，全长NEK9（107 kDa）完全缺失。患者成纤维细胞的功能分析显示，细胞增殖显著减少，细胞周期进程延迟。此外，该研究还提供了NEK9与纤毛相关的证据。首先，患者成纤维细胞中纤毛数量和长度显著减少。其次，该研究还发现，秀丽线虫中NEK9的同源物nekl-1几乎仅在纤毛细胞中表达，这是纤毛相关功能的强指标。综上所述，该研究报道了由NEK9突变引起的致命骨骼发育不良的临床和分子特征，并建议这种疾病可能代表一种新的纤毛疾病[7]。

在DNA复制应激反应方面，NEK9是复制应激反应（RSR）的关键组成部分。研究发现，使用核酶RNAi库的合成致死筛选来识别沉默后导致吉西他滨敏感或耐药的人三阴性乳腺癌细胞中的基因，NEK9被鉴定为RSR的关键组成部分。NEK9的消耗导致细胞对复制应激的敏感性增加，DNA损伤自发积累，RPA70焦点积累，以及从复制阻滞中恢复受损。NEK9蛋白水平在复制应激下也增加。NEK9与CHK1复合，并且NEK9消耗损害了CHK1在复制应激下的自磷酸化和激酶活性。因此，NEK9是RSR的关键组成部分，它促进CHK1活性，在DNA复制挑战后维持基因组完整性[8]。

此外，NEK9是FACT复合物的相关蛋白，调节间期进程。研究发现，NEK9与FACT形成稳定的约600 kDa复合物。NEK9的活性形式具有磷酸化依赖的电泳迁移率改变，并在激活环（Thr(210)）内具有磷酸化。当与FACT复合时，NEK9在Thr(210)上表现出显著升高的磷酸化。NEK9(dsRNAi)细胞的细胞周期分析直接表明NEK9在维持适当的G1和S进展中发挥作用，这与磷酸化NEK9-FACT复合物的形成相关。这些观察结果提供了证据，表明NEK9可能是FACT的活性酶相关蛋白，介导某些与FACT相关的细胞过程，这对于间期进展至关重要[9]。

最后，NEK9、NEK6和NEK7在中心体分离中发挥作用。研究发现，NEK9、NEK6和NEK7是中心体分离的关键调节因子。这些激酶通过调节中心体成熟、微管组织和细胞骨架重塑来促进中心体分离。NEK9、NEK6和NEK7的活性对于维持中心体分离的精确性和细胞分裂的顺利进行至关重要[10]。

综上所述，NEK9是一种在细胞周期、细胞分裂、纤毛形成、DNA损伤修复、病毒复制、肿瘤发生、骨骼发育和DNA复制应激反应中发挥重要作用的丝氨酸/苏氨酸激酶。NEK9的研究有助于深入理解细胞生物学、临床医学、病毒学和肿瘤学等领域中的生物学过程和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。