Snd1-KO 基因敲除小鼠

SND1，也称为Tudor-SN、TSN或p100，是一种进化上保守的蛋白质，具有与核酸、单个蛋白质和蛋白质复合物相互作用的能力。它包含四个重复的葡萄球菌核酸酶结构域和一个单一的Tudor结构域，赋予其内切酶活性和与核酸结合的独特能力。SND1最初被描述为一个转录共激活因子，在基因表达的调控中发挥着基础性的作用，包括RNA剪接、干扰、稳定性和编辑，以及蛋白质和脂质稳态的调控。最近，SND1因其与癌症进展和转移的正相关而被认为是一种潜在疾病生物标志物。这种功能多样性使得SND1成为进一步分析的有趣目标，以揭示其在正常和异常生理学中的贡献[2]。

SND1在多种癌症中发挥着致癌作用。一项泛癌分析表明，SND1在大多数癌症中高表达，并且SND1表达与肿瘤患者预后之间存在明显的相关性。研究观察到在几种肿瘤中，如乳腺癌或肺腺癌，S426的磷酸化水平增强。SND1表达与结肠腺癌和黑色素瘤中CD8+T细胞浸润水平相关，而在其他肿瘤中，如膀胱尿路上皮癌或睾丸生殖细胞肿瘤，观察到癌症相关成纤维细胞浸润。此外，SND1参与蛋白质加工和RNA代谢相关的功能机制[1]。

在正常生长条件下，Snd1在调节mRNA转录方面并非关键因素。然而，Snd1基因的缺失导致小鼠脾脏和肝脏中相对较少的基因表达改变。Snd1敲除小鼠的肝脏mRNA表达变化与适应缺氧的表达谱高度相似。肝脏中miRNA的表达显示，缺氧诱导的miRNA miR-96和miR-182上调。类似于Snd1基因的缺失，miR-96/182的模拟物增强了缺氧反应性报告基因活性。为了进一步阐明SND1的功能，研究人员在HEK-293T细胞中进行了生物素邻近连接测定，以识别相互作用蛋白。超过50%的鉴定相互作用蛋白是RNA结合蛋白，包括应激颗粒蛋白。这些结果表明，在正常生长条件下，Snd1不是小鼠mRNA转录的关键因素，并且描述了Snd1在缺氧适应中的作用，通过负调节缺氧相关miRNA和缺氧诱导的转录，符合其作为应激反应调节因子的作用[3]。

在遗传性小鼠前列腺癌模型中，SND1与癌蛋白ERG相互作用，促进肿瘤生长。ERG是一种ETS结构域转录因子，在许多前列腺癌中过表达。敲低SND1在人类前列腺上皮细胞中，特别是那些过表达ERG的细胞中，对细胞增殖产生负面影响。转录分析显示，ERG和SND1调控的基因有大量重叠。机制上，研究人员表明，ERG促进SND1/MTDH的核定位。SND1的核定位增强其促进生长的功能，而与ERG的表达无关。在老鼠中，前列腺特异性Snd1基因的缺失降低了前列腺癌模型（PB-Cre/Ptenflox/flox/ERG小鼠）中的癌症生长和肿瘤负担。此外，研究人员发现，ERG和SND1的前列腺转录特征之间存在显著重叠。这些发现突出了SND1在前列腺癌发生中的关键作用，表明SND1是前列腺癌的潜在治疗靶点[4]。

SND1通过促进CDH1基因的甲基化在TNBC转移中起作用。免疫组化结果显示，SND1在转移性TNBC中过表达，并且是TNBC预后的独立因素。SND1敲低抑制了TNBC细胞的迁移和侵袭。研究人员发现，SND1通过表观遗传改变染色质构象相互作用来促进TNBC细胞的转移表型，从而激活DNMT3A转录。然后，DNMT3A通过诱导CDH1基因的甲基化来下调CCND1表达，导致TNBC转移。SND1通过促进DNMT3A表达和抑制CDH1活性来促进TNBC细胞的侵袭和迁移。SND1是TNBC的潜在生物标志物和有希望的治疗靶点[5]。

SND1在脂质代谢中也发挥着作用。研究表明，SND1在从原生动物到哺乳动物的真核细胞中表达，并且在侵袭性癌细胞和多种原发性肿瘤中过表达。SND1被认为是一种癌症恶性行为的标志物。越来越多的证据表明，SND1与脂质代谢之间存在相关关系。SND1在调节胆固醇代谢中发挥着直接作用，通过影响甾醇反应元件结合蛋白2（SREBP2）的激活，这可能在脂质稳态对压力情况的反应中具有影响[6]。

SND1在调节胰岛β细胞功能和基因表达中也发挥着作用。胰岛β细胞合成、包装和分泌胰岛素以响应葡萄糖刺激，以维持血糖稳态。在糖尿病条件下，一部分β细胞失效并失去了胰岛素分泌所需的关键转录因子的表达。其中之一是胰腺和十二指肠同源框1（PDX1），它招募一组独特的转录共调节因子来调节其活性。研究表明，PDX1与SND1相互作用，SND1已被证明在各种组织中通过多种机制促进蛋白质-蛋白质相互作用和转录控制。PDX1:SND1相互作用在啮齿动物β细胞系、小鼠胰岛和人胰岛中得到证实。通过使用CRISPR-Cas9基因编辑技术，研究人员从小鼠β细胞系中删除了Snd1，揭示了与胰岛素分泌和细胞增殖相关的许多差异表达基因，包括Glp1r的表达有限。观察到Snd1缺陷的β细胞系细胞扩张率降低，GLP1R蛋白水平降低，刺激条件下cAMP积累有限，并且进一步表明，Snd1的急性消融损害了啮齿动物和人β细胞系的胰岛素分泌。最后，研究人员发现，来自2型糖尿病（T2D）捐赠者的β细胞中PDX1:SND1相互作用显著减少。这些观察结果表明，PDX1:SND1复合物形成对于控制与β细胞功能相关的基因子集至关重要，并且是糖尿病发病机制中的靶点[7]。

SND1在血管损伤中也发挥着作用。血管平滑肌细胞（VSMC）的增殖是血管狭窄或再狭窄的主要原因。因此，研究VSMC增殖表型的分子机制和关键调节因子对于精确预防血管疾病中的新内膜增生至关重要。研究结果表明，与分化的VSMCs相比，表型转换的增殖VSMCs中SND1蛋白表达更高。这一结果在用血小板衍生生长因子（PDGF）处理的原代VSMCs中得到复制。在损伤模型中，特异性敲除小鼠VSMCs中的Snd1降低了新内膜增生。研究人员发现，ETS转录因子ELK1（ELK1）在增殖VSMCs中上调并激活，作为新型转录因子诱导Snd1基因的转录激活。随后，上调的SND1与血清反应因子（SRF）相关，通过与肌钙蛋白（MYOCD）竞争。作为SRF的共激活因子，SND1将赖氨酸乙酰转移酶2B（KAT2B）招募到启动子区域，导致组蛋白乙酰化，从而促进SRF识别特定的CArG基序，并增强与增殖和迁移相关的基因的转录激活。这项研究确定了ELK1/SND1/SRF作为促进血管损伤后VSMC增殖表型和新生内膜增生的新型途径，使血管易受病理性重塑。这为血管狭窄的治疗提供了潜在的靶点[8]。

SND1还参与调节铁死亡。铁死亡是一种与肿瘤进展和抗肿瘤治疗耐药性相关的细胞死亡形式。长链非编码RNA（lncRNA）在各种肿瘤细胞的生物学过程中发挥着调节作用，而lncRNA在铁死亡中的功能和分子机制在胶质瘤中尚未明确。研究发现，铁死亡诱导剂erastin通过增加SNAI3-AS1启动子区域的DNA甲基化水平下调胶质瘤中SNAI3-AS1的表达。SNAI3-AS1在胶质瘤中发挥肿瘤抑制因子的作用。重要的是，SNAI3-AS1通过促进铁死亡在体外和体内增强了erastin的抗肿瘤活性。机制上，SNAI3-AS1与SND1竞争性结合，并扰乱SND1对Nrf2 mRNA 3'UTR的m6A依赖性识别，从而降低Nrf2 mRNA的稳定性。挽救实验证实，SND1过表达和沉默可以分别挽救SNAI3-AS1的获得和丧失功能铁死亡表型。这些发现阐明了SNAI3-AS1/SND1/Nrf2信号轴在铁死亡中的作用和详细机制，并为通过诱导铁死亡来改善胶质瘤治疗提供了理论基础[9]。

SND1在肝癌中也发挥着作用。SND1蛋白是一种致癌基因，通过其Tudor结构域“读取”甲基精氨酸标记。具体来说，它识别由蛋白精氨酸甲基转移酶5（PRMT5）沉积的甲基精氨酸标记，而PRMT5也已知促进肿瘤发生。尽管SND1可以促进肝癌细胞的发生，但尚不清楚SND1 Tudor结构域是否需要促进HCC。研究人员开发了两种基因工程小鼠模型，即Snd1敲除（Snd1 KO）小鼠和Snd1 Tudor结构域突变（Snd1 KI）小鼠，其突变的SND1不能再识别PRMT5催化的甲基精氨酸标记。正常、KO和KI肝脏样本的定量PCR分析显示，SND1 Tudor结构域在调节编码主要急性期蛋白的基因表达方面发挥作用，这可以为进一步了解SND1在肿瘤中的作用提供机制上的见解。先前的研究表明，在小鼠肝脏中过表达SND1可以显著加速二乙基亚硝胺（DEN）诱导的HCC的发展。因此，研究人员测试了DEN和SND1缺失或突变对HCC发展的联合影响。研究人员发现，Snd1 KO和Snd1 KI小鼠在接触DEN后都能部分抵抗恶性肿瘤的发生。这些结果支持开发靶向SND1 Tudor结构域或上游PRMT5抑制剂的分子抑制剂，作为HCC的新治疗方法[10]。

综上所述，SND1是一种进化上保守的蛋白质，具有多种生物学功能，包括转录调控、RNA剪接、RNA稳定性、RNA编辑、蛋白质稳态和脂质代谢。SND1在多种癌症中发挥着致癌作用，并且与肿瘤进展和转移密切相关。SND1还参与调节铁死亡和血管损伤。这些发现表明，SND1是癌症发生和发展中的关键调节因子，为癌症的治疗和预防提供了新的思路和策略。