Iqgap3-KO 基因敲除小鼠

IQGAP3，也称为IQ motif-containing GTPase-activating protein 3，是一种在多种细胞过程中发挥重要作用的蛋白质。它属于IQGAP家族，这个家族的成员在细胞骨架重组、信号传导和细胞粘附等方面发挥着关键作用。IQGAP3通过调节GTP酶活性，影响细胞内的信号传导途径，进而影响细胞增殖、迁移和侵袭等生物学行为。

IQGAP3在多种癌症中表达上调，表明其在癌症发生发展中可能发挥重要作用。在肝细胞癌（HCC）中，IQGAP3的表达与微血管侵犯（MVI）密切相关。研究发现，IQGAP3的过表达能够促进MVI阳性HCC细胞的侵袭性血管共选择生长模式，并促进其通过激活的肝星状细胞（HSC）从内皮细胞中脱离，从而进入血液毛细血管。IQGAP3的过表达通过双重机制促进HCC的血管侵犯，一方面通过上调多种细胞因子诱导HSC激活和HSC-内皮细胞相互作用破坏，另一方面通过重塑细胞骨架维持GTPase Rac1活性，增强MVI阳性HCC细胞的跨内皮迁移。研究发现，全身递送靶向IQGAP3的小干扰RNA纳米颗粒可以破坏侵袭性血管共选择生长模式，并减少HCC的MVI[1]。

此外，IQGAP3在胃癌（GC）中也发挥着重要作用。研究发现，IQGAP3的敲低能够抑制GC细胞系的生长和肺转移。进一步研究发现，IQGAP3的敲低能够抑制信号转导网络，如KRAS信号通路，并导致与肿瘤微环境形成受损和转移潜能降低相关的基因表达特征。IQGAP3的敲低能够显著减少TGFβ/SMAD信号通路和αSMA阳性基质细胞的表达。研究还发现，IQGAP3对于形成两种表型不同的细胞亚群至关重要，这些细胞亚群在促进致癌功能方面发挥着关键但不同的作用。IQGAP3的敲低抑制了RAS-TGFβ信号通路的对话，导致肿瘤微环境显著减少。特别是，IQGAP3维持了癌细胞的功能异质性，以增强恶性生长。因此，IQGAP3是GC中一个高度相关的治疗靶点[2]。

IQGAP3在维持胃上皮组织的稳态和修复中也发挥着重要作用。研究发现，IQGAP3在增殖的峡部干细胞中特异性表达，并通过Iqgap3-2A-tdTomato小鼠模型进行谱系追踪和转录组分析。IQGAP3的耗竭揭示了其在维持和增殖干细胞中的功能重要性。进一步研究发现，IQGAP3的表达在组织损伤后修复过程中显著上调。免疫组化结果显示，IQGAP3在增殖的胃肿瘤区域表达升高。IQGAP3是增殖峡部干细胞在稳态中的高度特异性标记。IQGAP3阳性峡部干细胞产生胃体单位的主要细胞类型。IQGAP3的表达对于维持干细胞潜能至关重要。Ras通路是促进峡部干细胞强增殖的关键伙伴。组织损伤后IQGAP3表达的强烈诱导表明IQGAP3在组织再生中发挥着积极作用。因此，IQGAP3是胃上皮组织稳态和修复的主要调节因子。在胃癌中IQGAP3的上调表明IQGAP3在癌细胞增殖中发挥着重要作用[3]。

IQGAP3还与FOXD2介导的Ca2+信号通路有关，该通路在胃腺癌细胞中发挥作用。研究发现，FOXD2和IQGAP3在胃腺癌组织和细胞中表达上调，且FOXD2沉默能够显著抑制胃腺癌细胞的增殖。IQGAP3是FOXD2的下游靶基因，且FOXD2与IQGAP3的表达呈正相关。FOXD2与IQGAP3启动子区域的结合关系通过染色质免疫沉淀实验（ChIP）和双荧光素酶报告基因实验得到进一步验证。细胞功能实验结果表明，FOXD2通过转录激活IQGAP3来促进胃腺癌细胞的增殖，进而导致细胞内Ca2+水平的升高。因此，FOXD2通过转录激活IQGAP3增加细胞内Ca2+水平，进而促进胃腺癌细胞的增殖，揭示了FOXD2在胃腺癌发展中的重要作用[4]。

IQGAP3还与细胞周期进程和基因组稳定性有关。研究发现，IQGAP3在宫颈癌中的表达升高，且与宫颈癌患者的死亡率增加相关。IQGAP3是YAP的靶基因，YAP是细胞周期基因表达的调节因子。IQGAP3的敲低导致HeLa细胞S期百分比增加，有丝分裂进程延迟，并导致多极纺锤体形成和由此产生的非整倍性。蛋白质-蛋白质相互作用研究表明，IQGAP3与MMS19相互作用，MMS19在果蝇中通过与Xpd竞争性结合，使Cdk7作为Cdk激活激酶（CAK）完全激活。值得注意的是，IQGAP3的敲低导致MMS19蛋白水平降低，而XPD的敲低部分挽救了IQGAP3敲低引起的增殖率降低。这表明IQGAP3通过MMS19/XPD/CAK轴调节细胞周期。因此，除了调节增殖和迁移外，IQGAP3是细胞分裂进程和基因组稳定性的关键调节因子。研究发现，尽管IQGAP3抑制可能在最初有效地减少癌细胞增殖，但这种方法可能导致非整倍性增加，进而促进更侵袭性癌症的形成[5]。

IQGAP3在乳腺癌中也发挥着重要作用。研究发现，在乳腺癌基因组分析中，IQGAP3的mRNA水平在三阴性乳腺癌（TNBC）中上调。IQGAP3在TNBC细胞系中表达，IQGAP3的表达下调导致细胞形态变长，细胞迁移受阻，并抑制细胞形成称为侵袭足的特异性侵袭性粘附结构。IQGAP3的敲低引起的形态学改变依赖于RhoA。确实，IQGAP3的表达下调破坏了RhoA活性和肌动蛋白-肌球蛋白收缩。有趣的是，IQGAP3还与p-21激活激酶6（PAK6）相互作用；PAK6是一种已知与细胞形态调节相关的蛋白质。此外，PAK6的敲低在细胞中复制了IQGAP3敲低表型。而PAK6的过表达挽救了IQGAP3敲低表型。这项工作指出了一个重要的PAK6-IQGAP3-RhoA通路，该通路驱动乳腺癌细胞的细胞收缩，促进细胞迁移和粘附侵袭。由于这种现象与转移和转移再种植的过程相关，因此，PAK6的药理学靶向可能在TNBC患者中具有临床益处[6]。

IQGAP3在前列腺癌（PC）中也发挥着重要作用。研究发现，IQGAP3的表达与PC的肿瘤发生、肿瘤分级、转移和p53突变相关。IQGAP3相关基因主要参与有丝分裂。IQGAP3与PLK1和TOP2A的表达呈正相关。SigIQGAP3NW（基于IQGAP3网络构建的多基因签名）能够有效预测独立PC队列中的癌症复发和不良预后，并在26种癌症类型中表现出预后价值。SigIQGAP3NW在调整诊断时的年龄、分级、分期和手术切缘后，能够有效分层PC复发。SigIQGAP3NW成分基因在PC、转移、LNCaP细胞产生的去势抵抗性PC（CRPC）中上调，并与p53突变相关。SigIQGAP3NW与PC和其他癌症中的免疫细胞浸润相关，包括Treg细胞。RELT（SigIQGAP3NW成分基因）与PC和其他癌症类型中多种免疫检查点的升高相关，并与Treg细胞和骨髓来源的抑制细胞的浸润相关。RELT和SigIQGAP3NW可以预测对免疫检查点阻断（ICB）治疗的反应。在多种癌症中，IQGAP3与PLK1和TOP2A的表达呈强相关，而SigIQGAP3NW和/或RELT能够有效预测死亡风险和/或对ICB治疗的耐药性。PLK1和TOP2A抑制剂应被研究用于治疗IQGAP3表达升高的癌症。SigIQGAP3NW和/或RELT可以开发用于风险分层和ICB治疗的临床应用[7]。

IQGAP3的表达在癌症中升高，其与转移相关，表明IQGAP3在增殖的癌细胞中发挥着重要作用。然而，导致IQGAP3在癌症中上调的原因尚不清楚。研究发现，IGF2BP1和IQGAP3的表达水平在囊胚中最高，随后在成年期逐渐降低。这表明IQGAP3，与IGF2BP1一样，是一种早期发育基因，在癌症发生过程中重新表达IGF2BP1时异常上调。IGF2BP1与m6A修饰的IQGAP3转录本结合并稳定其表达。IGF2BP1的下游靶基因SRF和FOXM1也上调IQGAP3的表达。这些IQGAP3调节的多重层次，可能保护免受不适当的干细胞增殖，为抑制IQGAP3驱动的恶性生长提供了额外的药物靶点[8]。

此外，RNA甲基化相关基因，包括N6-甲基腺苷（m6A）、5-甲基胞嘧啶（m5C）和N1-甲基腺苷（m1A），在宫颈癌中也发挥着重要作用。研究发现，IQGAP3是m6A相关基因之一，其表达与宫颈癌患者的预后相关。此外，IQGAP3与免疫细胞浸润相关，包括Treg细胞。因此，IQGAP3可能是宫颈癌免疫治疗的一个潜在靶点[9]。

综上所述，IQGAP3在多种癌症中发挥重要作用，包括肝细胞癌、胃癌、胃腺癌、宫颈癌、乳腺癌和前列腺癌。IQGAP3的过表达能够促进癌细胞的增殖、迁移和侵袭，并影响肿瘤微环境的形成。IQGAP3还与细胞周期进程和基因组稳定性有关，其表达上调可能导致非整倍性增加，进而促进更侵袭性癌症的形成。此外，IQGAP3还与RNA甲基化相关基因有关，其表达与宫颈癌患者的预后相关。因此，IQGAP3是癌症治疗的一个有希望的靶点，需要进一步研究其功能和机制，以开发针对IQGAP3的药物，为癌症治疗提供新的策略和思路[1-9]。