Hnrnpr-KO 基因敲除小鼠

HNRNPR，也称为异核核糖核蛋白R，是一种RNA结合蛋白，属于异核核糖核蛋白（hnRNP）家族。hnRNP家族成员在RNA加工、转运、剪接和稳定性调控中发挥重要作用。HNRNPR主要在细胞核中发挥作用，参与mRNA前体的加工和剪接。它通过识别和结合RNA上的特定序列，调节RNA的剪接模式和稳定性，从而影响基因表达和蛋白质合成。

HNRNPR在多种生物学过程中发挥重要作用，包括细胞分化、发育、代谢和疾病发生。研究表明，HNRNPR的异常表达或功能缺失与多种疾病相关，包括神经发育障碍、癌症和神经退行性疾病。

研究发现，HNRNPR的变异可能导致多种系统发育缺陷，包括脑和骨骼异常、面部畸形、短指、癫痫和生殖器发育不全等。RNA测序分析表明，HNRNPR变异会导致多个同源框基因的表达发生显著变化，这些基因是胚胎和生殖器官发育的基本调节因子。细胞中HNRNPR变异会导致同源框基因簇中内含子保留和外显子丢失事件增加，表明剪接受损至少部分地驱动了同源框基因的失调。HNRNPR变异的细胞在氧化应激后表现出明显的恢复缺陷，应激颗粒无法正确解聚[1]。

hnRNP基因家族成员的罕见有害突变导致共同的神经发育障碍。研究发现，hnRNP基因家族中有33个成员，其中5个成员（HNRNPK、HNRNPU、HNRNPH1、HNRNPH2和HNRNPR）已被确定为神经发育障碍（NDDs）基因。通过蛋白质同源性、突变分析、基因表达分析和表型特征分析，研究发现12个hnRNP基因的变异可能是NDDs的候选基因。其中7个基因可能是新的候选基因，而hnRNP家族中的其他基因可能不显著增加NDDs的风险。研究发现，119个新的NDD病例（包括64个新发变异），并通过测序和国际合作与已发表的病例报告相结合。研究还发现，235个基因破坏性单核苷酸变异或插入缺失和15个小拷贝数变异的病例。三个hnRNP编码基因达到名义或外显子组范围内的显著性，而其他九个基因是致病性突变的候选基因。HNRNP基因表达的比较显示，它们在脑皮质发育中发挥作用，在放射状胶质祖细胞中富集表达。临床评估了188-221名受试者的表型，扩大了已知HNRNP相关障碍的表型范围，并将HNRNP基因变异与NDDs亚型联系起来，这些亚型可能具有共同的分子发病机制。这是首次基于相关基因中存在疾病而确定新的遗传疾病的研究。此外，还首次对相关基因进行了表型分析。最后，研究结果表明，这些基因在神经发育中的放射状胶质表达可能至关重要。这对于诊断以及开发研究这些基因的最佳策略以开发治疗药物具有重要意义[2]。

HNRNPR在神经母细胞瘤中表达显著上调，与不良预后相关。研究发现，METTL14介导ASCL1 m6A修饰以稳定ASCL1。HNRNPA2B1和HNRNPR通过与ASCL1 mRNA的5'和3'非翻译区结合，显著富集ASCL1 mRNA，而METTL14敲低则降低了这种富集。ASCL1 mRNA非翻译区m6A位点的突变显著降低了HNRNPA2B1和HNRNPR的结合能力。HNRNPR与IGF2BP1相互作用，敲低其中任何一个都会损害与ASCL1 mRNA的结合。HNRNPA2B1和HNRNPR敲低抑制了神经母细胞瘤细胞的生长和侵袭，而ASCL1过表达恢复了这些效应。神经母细胞瘤中HNRNPA2B1和HNRNPR的高表达与ASCL1表达相关。因此，HNRNPA2B1和HNRNPR通过m6A依赖性方式结合并稳定ASCL1 mRNA，以促进神经母细胞瘤的进展。这项研究不仅发现了一种新的机制，导致神经母细胞瘤中ASCL1表达升高，还确定了HNRNPA2B1/HNRNPR/ASCL1轴作为抑制神经母细胞瘤进展的潜在靶点[3]。

HNRNPR介导的UPF3B mRNA剪接驱动肝细胞癌转移。研究发现，剪接因子HNRNPR通过其RRM2结构域与UPF3B前mRNA结合，产生一个截短的致癌性剪接变体UPF3B-S。UPF3B-S的高表达与肝细胞癌患者的肿瘤转移和不良总体生存率相关。敲低UPF3B-S显著抑制了肝细胞癌细胞在体外和体内的侵袭和迁移能力。机制上，UPF3B-S蛋白靶向CDH1 mRNA的3'-UTR，增强CDH1 mRNA的降解，导致E-钙粘蛋白下调和上皮-间质转化激活。UPF3B-S的过表达增强了LATS1的去磷酸化和YAP1的核积累，从而触发Hippo信号通路。这些发现表明，HNRNPR诱导的UPF3B-S通过耗尽CDH1 mRNA并调节YAP1-Hippo信号通路促进肝细胞癌的侵袭和转移。UPF3B-S可能作为预测侵袭性肝细胞癌临床管理的有希望的生物标志物[4]。

HNRNPR-CCNB1/CENPF轴促进胃癌增殖和转移。研究发现，与正常组织相比，多种癌症中HNRNPR的表达显著上调。功能上，HNRNPR促进了癌细胞增殖、迁移和侵袭。在两种类型的小鼠模型中敲低HNRNPR，包括两种类型的肿瘤模型，降低了肿瘤的侵袭性和转移。机制上，HNRNPR通过稳定CCNB1和CENPF mRNA水平靶向致癌途径。敲低CCNB1和CENPF消除了HNRNPR诱导的细胞生长和侵袭。此外，肿瘤中HNRNPR蛋白水平与临床样本中CCNB1和CENPF的表达呈正相关。这些结果表明，HNRNPR的过表达通过增加CCNB1和CENPF mRNA的表达促进了胃癌的侵袭性。HNRNPR-CCNB1/CENPF轴可能是胃癌治疗的潜在治疗靶点[5]。

细胞质Ptbp2通过Hnrnpr的轴突定位和翻译调节运动神经元轴突生长。研究发现，Ptbp2在运动神经元的细胞质、轴突和生长锥中定位，细胞质Ptbp2的耗尽会影响轴突生长。Ptbp2被确定为Hnrnpr mRNA编码的RNA结合蛋白hnRNP R的3'非翻译区的主要相互作用蛋白。当Ptbp2耗尽时，Hnrnpr mRNA的轴突定位和hnRNP R蛋白的局部合成显著减少，导致轴突生长缺陷。Ptbp2通过介导Hnrnpr与核糖体的关联来调节hnRNP R的翻译，这种关联依赖于翻译因子eIF5A2。这些数据表明，细胞质Ptbp2通过微调mRNA转运和RNA结合蛋白的局部合成来调节轴突生长[6]。

HNRNPR在食管癌中的高表达与18F-FDG PET/CT代谢参数相结合，是术前诊断食管癌的新生物标志物。研究发现，HNRNPR在大多数泛癌症中高度表达，包括食管癌，并与食管癌患者的BMI、体重和反流病史相关。HNRNPR在预测食管癌的临床预后方面具有一定的准确性。HNRNPR表达与食管癌中的SUVmax、SUVmean和TLG呈正相关。这三个变量的组合为HNRNPR在食管癌中的表达提供了强大的预测价值。GO/KEGG分析显示，HNRNPR在调节细胞周期、DNA复制和Fanconi贫血通路中发挥作用。TCGA和GEO数据集的分析揭示了HNRNPR表达与m6A和糖酵解相关基因之间的显著相关性。GSEA分析表明，HNRNPR参与了多种m6A和糖酵解相关通路。HNRNPR的过表达与食管癌中18F-FDG摄取相关，并可能参与调节细胞周期、m6A修饰和细胞糖酵解。18F-FDG PET/CT相关参数可以预测食管癌中HNRNPR表达的诊断准确性[7]。

HNRNPR调节经典和非经典MHC I类蛋白的表达。研究发现，HNRNPR是一种RNA结合蛋白，属于hnRNP家族，在mRNA前体的加工中发挥作用。HNRNPR与MHC I类mRNA的3'非翻译区结合，增强其稳定性和表达。HNRNPR的调节作用影响NK细胞的细胞毒性活性。因此，HNRNPR是一种普遍的正调节因子，调节MHC I类蛋白的表达[8]。

HNRNPR通过结合外显子上的AU富集元素强烈抑制与脊髓性肌萎缩症相关的关键外显子的剪接。研究发现，hnRNPR与SMN1/2前mRNA相互作用，并有力地抑制外显子7的包含。研究确定了hnRNPR调节SMN1/2剪接的机制。hnRNPR和Sam68以竞争性方式结合到外显子上的AU富集元素，hnRNPR的抑制作用比Sam68强得多。此外，研究发现，在hnRNPR的四种剪接变体中，外显子5缺失的变体具有最小的抑制作用，而诱导hnRNPR外显子5缺失的ASOs也促进了SMN2外显子7的包含。研究揭示了导致SMN2外显子7错误剪接的新机制[9]。

综上所述，HNRNPR在多种生物学过程中发挥重要作用，包括细胞分化、发育、代谢和疾病发生。HNRNPR的异常表达或功能缺失与多种疾病相关，包括神经发育障碍、癌症和神经退行性疾病。HNRNPR通过参与RNA加工、转运、剪接和稳定性调控，影响基因表达和蛋白质合成。研究HNRNPR的功能和机制有助于深入理解RNA加工和剪接的生物学功能，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。