RANGAP1,全称为Ran GTPase激活蛋白1,是细胞核质运输和有丝分裂过程中重要的调控因子。RANGAP1主要功能包括促进Ran GTPase的水解,从而调节Ran GTPase的活性,进而影响核质运输和有丝分裂的进程。此外,RANGAP1还参与染色质重塑和基因表达调控等过程。
在多种疾病中,RANGAP1发挥着重要的调控作用。例如,在结直肠癌中,RANGAP1通过m6A修饰上调,与不良预后相关。研究发现,RANGAP1在结直肠癌组织中显著上调,并与患者的不良预后相关。进一步的研究发现,METTL3通过招募YTHDF1,促进了RANGAP1的表达,进而激活了MAPK信号通路,促进了结直肠癌的进展[1]。
在骨发育过程中,RANGAP1对于维持染色体稳定性至关重要。研究发现,RANGAP1的缺失会导致小鼠胚胎死亡、软骨和骨发育异常,以及颅骨形成完全丧失。此外,RANGAP1的缺失还会导致染色体非整倍体分离,进而影响骨发育信号通路,最终干扰骨骼发育[2]。
RANGAP1在基因递送系统中也发挥着重要作用。研究发现,含有核定位信号肽的基因递送系统PAMS/DNA/10NLS,在RANGAP1过表达细胞中的转染效率显著高于正常细胞。这表明RANGAP1可以促进核定位信号肽介导的基因递送,从而提高基因转染效率[3]。
RANGAP1的SUMO化修饰对Smad4的核输出具有调节作用。研究发现,RANGAP1在胶质瘤细胞中表达下调,且SUMO1是RANGAP1的特异性SUMO分子。RANGAP1的SUMO化修饰可以影响Smad4的核输出,进而影响TGF-β/Smad信号通路,从而影响细胞增殖、迁移和侵袭[4]。
HBV核心蛋白可以稳定RANGAP1,进而上调KDM2A,促进肝细胞癌的发生。研究发现,HBV核心蛋白可以与RANGAP1和KDM2A相互作用,且在肝细胞癌组织中显著上调。HBV核心蛋白通过稳定RANGAP1,进而上调KDM2A的表达,促进了肝细胞癌的发生[5]。
PALMD蛋白可以调节内皮细胞对机械应力的核应激反应。研究发现,PALMD蛋白在脑和心血管组织中的内皮细胞中表达丰富。PALMD蛋白的缺失会导致RANGAP1和XPO1的亚细胞定位改变,进而导致p53和p21等核输出蛋白的核滞留,从而影响基因表达和细胞行为[6]。
circRNA_0079586和circRNA_RanGAP1参与颅内动脉瘤破裂的发病机制。研究发现,circRNA_0079586和circRNA_RanGAP1在颅内动脉瘤破裂患者的内皮细胞中表达上调,且与MPO的表达呈正相关。circRNA_0079586和circRNA_RanGAP1可以通过miRNA调控MPO的表达,进而影响颅内动脉瘤破裂的发病机制[7]。
在慢性髓性白血病细胞中,RANGAP1的下调可以增强伊马替尼的疗效。研究发现,RANGAP1在慢性髓性白血病细胞中表达上调,且miR-1301可以下调RANGAP1的表达。RANGAP1的下调可以导致BCR-ABL核滞留,进而激活P73依赖的细胞凋亡途径,从而增强伊马替尼的疗效[8]。
T细胞受体信号通路可以促进RanBP2/RangAP1-SUMO1/Ubc9核孔亚复合体的组装。研究发现,T细胞受体刺激可以导致PKC-θ磷酸化RANGAP1,进而促进RanBP2亚复合体的组装和核输入,从而影响核质运输[9]。
SUMO-1可以将RANGAP1靶向到动粒和有丝分裂纺锤体。研究发现,RANGAP1在有丝分裂过程中与动粒和纺锤体相关联,且SUMO-1的共价修饰对于RANGAP1的这种定位至关重要。此外,RanBP2蛋白也可以与SUMO-1修饰的RANGAP1共定位,表明这两个蛋白可能形成一个复合体,参与有丝分裂过程中RANGAP1的定位[10]。
综上所述,RANGAP1在细胞核质运输、有丝分裂、基因表达调控和疾病发生等方面发挥着重要作用。RANGAP1的异常表达和功能改变与多种疾病的发生发展密切相关,包括结直肠癌、骨发育异常、肝细胞癌、颅内动脉瘤破裂和慢性髓性白血病等。深入研究RANGAP1的功能和调控机制,有助于揭示疾病的发生机制,并为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Yang, Rui, Yang, Cheng, Su, Danjie, Li, Junqiang, Su, Haichuan. 2024. METTL3-mediated RanGAP1 promotes colorectal cancer progression through the MAPK pathway by recruiting YTHDF1. In Cancer gene therapy, 31, 562-573. doi:10.1038/s41417-024-00731-5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38267624/
2. Huang, Minjun, Chen, Bochong, Chen, Xiaoli, Bai, Xiaochun, Gong, Yan. 2024. RanGAP1 maintains chromosome stability in limb bud mesenchymal cells during bone development. In Cellular signalling, 120, 111222. doi:10.1016/j.cellsig.2024.111222. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38729327/
3. Chen, Kang, Guo, Lingling, Zhang, Jiulong, Hu, Haiyang, Chen, Dawei. 2016. A gene delivery system containing nuclear localization signal: Increased nucleus import and transfection efficiency with the assistance of RanGAP1. In Acta biomaterialia, 48, 215-226. doi:10.1016/j.actbio.2016.11.004. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27816620/
4. Zhang, Feng, Yang, Jun, Cheng, Yifei. 2024. Impact of RANGAP1 SUMOylation on Smad4 nuclear export by bioinformatic analysis and cell assays. In Biomolecules & biomedicine, 24, 1620-1636. doi:10.17305/bb.2024.10443. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38801243/
5. You, Hong-Juan, Ma, Li-Hong, Wang, Xing, Kong, Fan-Yun, Tang, Ren-Xian. 2023. Hepatitis B virus core protein stabilizes RANGAP1 to upregulate KDM2A and facilitate hepatocarcinogenesis. In Cellular oncology (Dordrecht, Netherlands), 47, 639-655. doi:10.1007/s13402-023-00889-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37845585/
6. Sáinz-Jaspeado, Miguel, Smith, Ross O, Plunde, Oscar, Bäck, Magnus, Claesson-Welsh, Lena. 2021. Palmdelphin Regulates Nuclear Resilience to Mechanical Stress in the Endothelium. In Circulation, 144, 1629-1645. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.121.054182. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34636652/
7. Zhang, Zhuang, Sui, Rubo, Ge, Lili, Xia, Dongjian. 2021. CircRNA_0079586 and circRNA_RanGAP1 are involved in the pathogenesis of intracranial aneurysms rupture by regulating the expression of MPO. In Scientific reports, 11, 19800. doi:10.1038/s41598-021-99062-w. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34611229/
8. Lin, Tsung-Yao, Chen, Ku-Chung, Liu, Hsing-Jin Eugene, Wang, Kun-Li, Shih, Chwen-Ming. 2016. MicroRNA-1301-Mediated RanGAP1 Downregulation Induces BCR-ABL Nuclear Entrapment to Enhance Imatinib Efficacy in Chronic Myeloid Leukemia Cells. In PloS one, 11, e0156260. doi:10.1371/journal.pone.0156260. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27228340/
9. He, Yujiao, Yang, Zhiguo, Zhao, Chen-Si, Altman, Amnon, Li, Yingqiu. 2021. T-cell receptor (TCR) signaling promotes the assembly of RanBP2/RanGAP1-SUMO1/Ubc9 nuclear pore subcomplex via PKC-θ-mediated phosphorylation of RanGAP1. In eLife, 10, . doi:10.7554/eLife.67123. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34110283/
10. Joseph, Jomon, Tan, Shyh-Han, Karpova, Tatiana S, McNally, James G, Dasso, Mary. 2002. SUMO-1 targets RanGAP1 to kinetochores and mitotic spindles. In The Journal of cell biology, 156, 595-602. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11854305/