system: [SYSTEM]

user: 2. CXXC5与细胞分化 CXXC5调控Wnt/β-catenin通路，参与细胞生长、分化调控。在骨上的研究发现，Wnt/β-catenin通路是成骨细胞分化的主要途径 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]。散乱蛋白(Dishevelled， Dvl)在Wnt信号传导中起着至关重要的作用，CXXC5可作为与Dvl结合的关键分子，CXXC5通过结合Dvl对Wnt/β-catenin通路负调控。而抑制Dvl-CXXC5结合，激活Wnt/β-catenin通路，可促进成骨细胞分化，因此，Dvl-CXXC5相互作用也被认为是治疗骨质疏松症的理想靶点 [ 11 ]，使用竞争肽抑制Dvl-CXXC5相互作用可激活Wnt/β-catenin通路和成骨细胞分化，并加速体外培养颅骨的厚度生长，而CXXC5缺乏可导致小鼠骨密度升高 [ 12 ]。CXXC5抑制包括骨骺活动在内长骨生长。随着骨骺板在青春期的衰老，长骨生长停止，而CXXC5 -/- 小鼠生长板衰老延迟，胫骨延长 [ 13 ]。牙龈卟啉单胞菌与牙周病密切相关，是根尖周炎的主要病原菌，牙龈卟啉单胞菌通过诱导炎症反应和抑制细胞分化，抑制成牙骨质矿化能力。CXXC5在牙龈卟啉单胞菌侵犯引起的受损牙骨质再生中具有重要作用，CXXC5在牙龈卟啉单胞菌处理的OCCM-30细胞和根尖周炎模型中表达下降，但在矿化过程中逐渐增加。CXXC5过表达促进了细胞分化，从而减弱了牙龈卟啉单胞菌的抑制作用。此外，Erk1/2、p38和PI3K-Akt由于CXXC5的沉默而失活，而CXXC5过表达后促其活化，Wnt/β-catenin表达则表现相反的趋势 [ 14 ]。在影响细胞分化上，Wilms肿瘤基因WT1 (Wilms tumor type 1， WT1)通过其靶基因CXXC5负性调控Wnt/β-catenin通路，WT1通过上游增强子区域激活CXXC5转录。哺乳动物肾脏的发育需要WT1和Wnt/β-catenin信号通路的参与。CXXC5可作为WT1诱导的Dvl抑制剂 (WT1-induced Inhibitor of Dishevelled， WID)，以WT1为转录靶点，负调控Wnt/β-catenin信号通路。在肾脏发育过程中，CXXC5和Wt1在成熟肾单位足细胞中共同表达，CXXC5通过其C端CXXC锌指和散状结合域与细胞相互作用，在体外和体内均能有效抑制Wnt/β-catenin信号通路。CXXC5在进化上比较保守，通过反义吗啡寡核苷酸在斑马鱼胚胎中敲低CXXC5，也可以干扰其胚胎肾脏发育 [ 15 ]。CXXC5作为Wnt/β-catenin通路的负调控因子，通过调控Wnt/β-catenin通路影响毛囊发育和头发再生。CXXC5在人秃头头皮的微细毛囊和毛状肌中上调。在人毛囊真皮乳头细胞上的研究表明，CXXC5对ALP活性和细胞增殖有抑制作用。CXXC5 -/- 小鼠上的研究显示，CXXC5敲除后可以加速小鼠毛发再生，并用糖原合成酶激酶3β抑制剂丙戊酸治疗，激活Wnt/β-catenin途径，进一步诱导CXXC5 -/- 小鼠毛发再生 [ 16 ]。 CXXC5通过作用于骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic proteins， BMP)，在神经系统中发挥作用。研究发现不同脱髓鞘疾病中发现BMP表达异常，BMP可能参与了这些脱髓鞘疾病的发生发展。CXXC5为主要髓磷脂基因的转录激活因子，因特异性表达在白质的CXXC5通过在BMP启动子上的CXXC 5的CXXC DNA结合基序直接结合诱导髓磷脂基因表达。在CXXC5 -/- 小鼠神经干细胞(Neural stem cells， NSCs)分化过程中，髓磷脂基因表达同时降低。CXXC5 -/- 小鼠胼胝体髓磷脂基因表达严重降低，髓磷脂结构异常。CXXC5 -/- 小鼠髓磷脂结构完整性受损，导致胼胝体电导振幅降低。这些结果表明，CXXC5调控髓磷脂基因表达对于形成参与胼胝体轴突电信号传递的髓磷脂结构具有重要意义 [ 17 ]。BMP4作为TGFβ家族的一员，影响大脑发育过程中的多个重要事件，如分化、增殖和迁移 [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]，BMP4对于端脑前脑结构的正常发育和诱导端脑神经干细胞分化为包括星形胶质细胞、神经元细胞和间充质细胞在内的多种细胞结构至关重要。有研究发现，在识别脑末期神经干细胞中BMP4信号的新靶点的筛选中，在BMP4刺激下，CXXC5因子的mRNA水平可被上调，而且在体内，CXXC5在在作为端脑的背侧区域，包括脉络膜丛中与BMP4相邻的Wnt3a表达重叠。CXXC5与CXXC4，即IDAX (Inhibition of the Dvl and axin complex protein)具有部分同源性，IDAX可以与Wnt信号中间蛋白 Dvl相互作用。研究发现，CXXC5和Dvl在细胞质中共定位并在免疫共沉淀实验中相互作用，荧光共振能量转移(Fluorescence resonance energy transfer， FRET)实验也验证了CXXC5和Dvl2在神经干细胞中具有近空间邻近性。过表达CXXC5或暴露于BMP4抑制了正常Wnt信号靶蛋白Axin2的水平，而CXXC5的RNA干扰减弱了BMP4介导的Axin2水平下降，促进了神经干细胞对Wnt3a的反应 [ 21 ]。胼胝体的髓鞘化通过在大脑不同区域间传递神经信息，对正常的大脑功能起着重要的作用。CXXC5 RNA干扰显著抑制成牙骨质细胞分化，表现为骨相关标志物Osterix、骨钙素(Osteocalcin， OCN)和碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase， ALP)下降，OCN是成骨细胞产生的非胶原蛋白，主要在调节胰岛素分泌、葡萄糖代谢和能量消耗过程中起作用，是骨和调节能量代谢器官中各类信号通路中的关键分子 [ 22 ] [ 23 ]。不同胚胎来源的组织中也发现了CXXC5的表达，CXXC5可能参与正常和病理组织的发育和/或稳态。CXXC5是激活血管内皮生长因子受体胎肝激酶-1 (Fetal liver kinase-1， Flk-1)的转录因子，在小鼠胚胎干细胞(Mouse embryonic stem cells， mESCs)中，尤其是在内皮细胞中，CXXC5和Flk-1分别在细胞核和细胞膜中积累。CXXC5过表达诱导Flk-1在内皮分化的mESCs和人脐静脉内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cells， HUVECs)中转录。体外DNA结合试验表明，CXXC5在Flk-1启动子区域直接相互作用，其DNA结合基序突变消除了转录活性。BMP4在细胞中诱导CXXC5转录，BMP信号抑制剂抑制了BMP4诱导CXXC5和随后的Flk-1诱导。CXXC5敲低后，导致HUVECs中BMP4诱导的应力纤维形成和迁移受阻。CXXC5作为Flk-1的转录激活因子，可介导内皮细胞和血管形成分化和迁移的BMP信号 [ 24 ]。 CXXC5肌组织分化中的作用。在骨骼肌中表达，有研究使用荧光素酶基因报告器筛选CXXC5可能参与的信号通路，发现CXXC5显著提高了骨骼肌分化相关基因启动子的活性。通过研究CXXC5在C2C12成肌细胞骨骼肌生成过程中的作用，发现在C2C12成肌细胞中，CXXC5过表达可促进肌细胞分化，而CXXC5的RNAi干扰明显抑制了C2C12成肌细胞的分化，CXXC5在调节骨骼肌生成中可能起重要作用 [ 25 ]。CXXC5还可以通过TGFβ相关信号通路调节心脏发育和心脏循环，斑马鱼中的研究发现，CXXC5和SMAD通过ZF-CXXC和MH1区域相互作用，在心肌细胞中过表达CXXC5，可增强TGFβ信号通路的荧光素酶报告活性，CXXC5表达谱显示其在心脏发生过程中持续表达。而斑马鱼中敲低CXXC5后，出现循环缺陷，心脏发育异常，心包水肿、和收缩能力下降，同时伴随心脏循环下游Tgfβ信号通路基因表达下调，如nkx2.5，hand2和has2，注射hand2 mRNA和CXXC5吗啉基可以对心脏循环有恢复作用 [ 26 ]。