SLC8A1基因编码钠钙交换蛋白1(NCX1),这是一种膜蛋白,负责调节细胞内钙离子的浓度。钙离子在细胞内起着多种重要作用,包括信号传导、肌肉收缩、神经递质释放等。NCX1通过将钠离子(Na+)和钙离子(Ca2+)进行反向转运,帮助维持细胞内外的钙离子平衡。SLC8A1基因的突变或表达异常可能会导致钙离子稳态失衡,进而引发多种疾病。
在心肌细胞中,NCX1的活动受到细胞内钠离子浓度的调控。细胞内钠离子浓度的升高会抑制NCX1的活性,这一过程被称为钠依赖性失活。研究表明,钠依赖性失活对于心脏功能至关重要,因为它影响心脏的兴奋性和收缩性。在参考文献10中,通过CRISPR/Cas9技术对Slc8a1基因进行突变,消除了NCX1的钠依赖性失活,导致心脏功能受损,表现为左心室射血分数降低、QT间期延长等[10]。
SLC8A1基因的表达和功能异常与多种疾病相关。在参考文献1中,研究发现,人类多能干细胞来源的心肌细胞(hPSC-CMs)在移植后可能会引发暂时性的室性心律失常,称为植入性心律失常(EAs)。通过基因编辑技术,研究者发现抑制与去极化相关的基因(HCN4、CACNA1H和SLC8A1)和过表达与超极化相关的基因(KCNJ2)可以消除hPSC-CMs的自发性活动,从而避免EAs的发生[1]。
SLC8A1基因的异常表达也与肿瘤的发生和发展有关。在参考文献2中,研究者发现LKB1-SIK2模块的缺失可以促进脉络膜黑色素瘤的生长和存活,这是通过抑制SIK2和上调钠/钙(Na+/Ca2+)交换器SLC8A1来实现的。SLC8A1的表达上调导致细胞内钙离子和线粒体活性氧(ROS)水平升高,这是癌症的两个标志性特征[2]。
在肺癌中,SLC8A1基因也发挥着重要作用。参考文献3报道了一个非小细胞肺癌患者,其肿瘤细胞中存在SLC8A1和PKDCC之间的基因融合。这种融合导致ALK基因的高表达,而ALK是一种已知的致癌基因。患者在接受第二代ALK酪氨酸激酶抑制剂WX-0593治疗后,肿瘤得到了有效的控制[3]。
SLC8A1基因的变异还与血压的敏感性有关。参考文献4中,研究者发现SLC8A1基因的某些单核苷酸多态性(SNPs)与血压对急性盐负荷的反应有关。在急性盐负荷过程中,SLC8A1基因的变异与血压升高相关,提示SLC8A1基因可能在血压调节中发挥作用[4]。
除了在上述疾病中的作用外,SLC8A1基因还与其他生物学过程相关。例如,参考文献5中,研究发现circRNA_SLC8A1可以促进结核分枝杆菌在巨噬细胞中的存活,这是通过上调自噬相关蛋白SQSTM1/p62的表达来实现的[5]。参考文献6中,研究者发现SLC8A1基因的罕见编码变异与成年人的认知功能相关[6]。参考文献7中,研究发现circRNA_SLC8A1可以通过介导Nrf2-ARE信号通路来缓解增生性瘢痕的进展[7]。参考文献8中,研究者发现SLC8A1基因的下调可能是阴茎癌中一种潜在的凋亡逃避机制[8]。参考文献9中,研究者发现SLC8A1反义RNA1(SLC8A1-AS1)可以通过FUS/NUMBL轴抑制乳头状甲状腺癌的恶性进展[9]。
综上所述,SLC8A1基因编码的钠钙交换蛋白1在维持细胞内钙离子稳态中发挥着重要作用,其表达和功能的异常与多种疾病相关,包括心脏疾病、肿瘤、高血压等。SLC8A1基因的研究不仅有助于深入理解细胞内钙离子稳态的调节机制,还为相关疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。
参考文献:
1. Marchiano, Silvia, Nakamura, Kenta, Reinecke, Hans, Bertero, Alessandro, Murry, Charles E. . Gene editing to prevent ventricular arrhythmias associated with cardiomyocyte cell therapy. In Cell stem cell, 30, 396-414.e9. doi:10.1016/j.stem.2023.03.010. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37028405/
2. Proteau, Sarah, Krossa, Imène, Husser, Chrystel, Bertolotto, Corine, Strub, Thomas. 2023. LKB1-SIK2 loss drives uveal melanoma proliferation and hypersensitivity to SLC8A1 and ROS inhibition. In EMBO molecular medicine, 15, e17719. doi:10.15252/emmm.202317719. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37966164/
3. Du, Jia, Wang, Baoming, Li, Mengxia, Ma, Tonghui, Shan, Jinlu. 2022. A Novel Intergenic Gene Between SLC8A1 and PKDCC-ALK Fusion Responds to ALK TKI WX-0593 in Lung Adenocarcinoma: A Case Report. In Frontiers in oncology, 12, 898954. doi:10.3389/fonc.2022.898954. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35847849/
4. Liu, Kuo, Liu, Zheng, Qi, Han, He, Yan, Zhang, Ling. . Genetic Variation in SLC8A1 Gene Involved in Blood Pressure Responses to Acute Salt Loading. In American journal of hypertension, 31, 415-421. doi:10.1093/ajh/hpx179. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29182730/
5. Li, Zhenyun, Gao, Yuan, Zhang, Bianfang, Li, Yan, Cui, Junwei. 2024. circRNA_SLC8A1 promotes the survival of mycobacterium tuberculosis in macrophages by upregulating expression of autophagy-related protein SQSTM1/p62 to activate the NF-κB pathway. In Scientific reports, 14, 5233. doi:10.1038/s41598-024-55493-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38433218/
6. Chen, Chia-Yen, Tian, Ruoyu, Ge, Tian, Lencz, Todd, Runz, Heiko. 2023. The impact of rare protein coding genetic variation on adult cognitive function. In Nature genetics, 55, 927-938. doi:10.1038/s41588-023-01398-8. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37231097/
7. Jin, Yichao, He, Yongjing, Wu, Yifei, Ao, Chunping, Xu, Liangheng. 2024. CircRNA_SLC8A1 alleviates hypertrophic scar progression by mediating the Nrf2-ARE pathway. In Molecular biology reports, 51, 1067. doi:10.1007/s11033-024-10018-5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39422836/
8. Muñoz, Juan J, Drigo, Sandra A, Barros-Filho, Mateus C, Arruda, Marco A Z, Rogatto, Silvia R. 2014. Down-Regulation of SLC8A1 as a Putative Apoptosis Evasion Mechanism by Modulation of Calcium Levels in Penile Carcinoma. In The Journal of urology, 194, 245-51. doi:10.1016/j.juro.2014.11.097. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25481039/
9. Xin, Yunchao, Shang, Xiaoling, Sun, Xiaoran, Liu, Yachao, Liu, Yanbin. . SLC8A1 antisense RNA 1 suppresses papillary thyroid cancer malignant progression via the FUS RNA binding protein (FUS)/NUMB like endocytic adaptor protein (Numbl) axis. In Bioengineered, 13, 12572-12582. doi:10.1080/21655979.2022.2073125. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35599603/
10. Scranton, Kyle, John, Scott, Angelini, Marina, Olcese, Riccardo, Ottolia, Michela. 2024. Cardiac function is regulated by the sodium-dependent inhibition of the sodium-calcium exchanger NCX1. In Nature communications, 15, 3831. doi:10.1038/s41467-024-47850-z. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38714663/