NDST3,全称为N-去乙酰基-N-磺基转移酶3,是NDST基因家族中的一员,负责催化肝素硫酸盐(HS)的生物合成过程中的N-去乙酰化和N-磺化反应。NDST家族的酶在细胞表面和细胞外基质中的肝素硫酸盐蛋白聚糖(HSPGs)的修饰中起着关键作用,而HSPGs在细胞的多种活动中至关重要,包括细胞信号传导、细胞粘附、细胞生长和分化。NDST3在维持细胞内稳态和调节细胞功能方面发挥着重要作用。
NDST3基因位于人类染色体的4q26区域,其编码的蛋白质在多种生物学过程中发挥作用。在精神疾病方面,NDST3基因被认为是一个功能候选基因。研究发现,NDST3基因的某些单核苷酸多态性(SNPs)与精神分裂症的风险相关,但在汉族人群中,NDST3基因多态性与精神分裂症、双相情感障碍或重度抑郁症之间的关联尚未得到充分研究。例如,Wang等人(2017)在汉族人群中研究了NDST3基因多态性与精神分裂症、双相情感障碍和重度抑郁症之间的关联,发现NDST3基因多态性与这些疾病之间没有显著关联[1]。然而,Zhang等人(2016)的研究发现,NDST3基因的一个SNP(rs11098403)与汉族人群中的精神分裂症风险相关[6]。
NDST3基因的功能不仅限于精神疾病领域。研究发现,NDST3通过去乙酰化α-微管蛋白,抑制V-ATP酶的组装和溶酶体的酸化,从而调节溶酶体功能[2]。在神经退行性疾病如肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞叶痴呆(FTD)中,NDST3的表达下调,这表明NDST3可能在神经退行性疾病的发病机制中发挥作用[2]。此外,NDST3在斑马鱼早期发育中的神经元表达对Wnt信号传导的操纵敏感,这表明NDST3可能在神经发育中发挥作用[3]。在小鼠模型中,NDST3基因的敲除导致肝素硫酸盐结构的改变,这表明NDST3在肝素硫酸盐合成中发挥重要作用[4]。
NDST3基因还与肿瘤的发生发展相关。研究发现,NDST3在胶质瘤细胞中的表达下调,而hsa_circ_0001017通过调节let-7g-3p/NDST3轴抑制胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭,并促进细胞凋亡[5]。此外,NDST3基因的一个SNP(rs2892799)与盐敏感性相关,这表明NDST3可能在血压调节中发挥作用[7]。
综上所述,NDST3基因在多种生物学过程中发挥着重要作用,包括精神疾病、神经退行性疾病、肿瘤和血压调节。NDST3基因多态性与精神分裂症风险相关,但其与精神分裂症、双相情感障碍和重度抑郁症之间的确切关联尚需进一步研究。NDST3基因在溶酶体功能、神经发育、肝素硫酸盐合成和肿瘤发生发展中的作用表明,NDST3可能是疾病治疗和预防的潜在靶点。
参考文献:
1. Wang, Lin, Chen, Jianhua, Li, Zhiqiang, Wang, Yonggang, Shi, Yongyong. 2017. Association study of NDST3 gene for schizophrenia, bipolar disorder, major depressive disorder in the Han Chinese population. In American journal of medical genetics. Part B, Neuropsychiatric genetics : the official publication of the International Society of Psychiatric Genetics, 177, 3-9. doi:10.1002/ajmg.b.32573. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29140583/
2. Tang, Qing, Liu, Mingming, Liu, Yang, Zhang, Tao, Wang, Jiou. 2021. NDST3 deacetylates α-tubulin and suppresses V-ATPase assembly and lysosomal acidification. In The EMBO journal, 40, e107204. doi:10.15252/embj.2020107204. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34435379/
3. Anderson, Rebecca A, Oyarbide, Usua. 2022. Neuronal expression of ndst3 in early zebrafish development is responsive to Wnt signaling manipulation. In Gene expression patterns : GEP, 47, 119300. doi:10.1016/j.gep.2022.119300. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36503154/
4. Pallerla, Srinivas R, Lawrence, Roger, Lewejohann, Lars, Esko, Jeffrey D, Grobe, Kay. 2008. Altered heparan sulfate structure in mice with deleted NDST3 gene function. In The Journal of biological chemistry, 283, 16885-94. doi:10.1074/jbc.M709774200. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18385133/
5. Li, Tao, Li, Yunlong, Zhang, Wei, Zhang, Jing. . Hsa_circ_0001017 inhibits proliferation and metastasis via regulating the let-7g-3p/NDST3 axis in glioma. In Folia neuropathologica, 59, 174-188. doi:10.5114/fn.2021.107115. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34284545/
6. Zhang, C, Lu, W, Wang, Z, Tang, W, Fang, Y. 2016. A comprehensive analysis of NDST3 for schizophrenia and bipolar disorder in Han Chinese. In Translational psychiatry, 6, e701. doi:10.1038/tp.2015.199. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26731438/
7. Oppelaar, Jetta J, Ferwerda, Bart, Romman, Mohamed A, Olde Engberink, Rik H G, Vogt, Liffert. 2024. Genetic Variance in Heparan Sulfation Is Associated With Salt Sensitivity. In Hypertension (Dallas, Tex. : 1979), 81, 2101-2112. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.124.23421. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39247955/