Research progress on ANXA3 gene and protein

人ANXA3基因（ENSG00000138772）位于4号染色体上，基因全长58678 bp；小鼠ANXA3基因（ENSMUSG00000029484）位于第5号染色体上，基因全长52584 bp；大鼠ANXA3基因（ENSRNOG00000002045）位于第14号染色体上，基因全长54010 bp。其中人和小鼠的ANXA3基因都具有14个外显子，而大鼠的ANXA3基因具有16个外显子。

ANXA3蛋白具有36 kDa 和33 kDa 两种亚型，分别由323个氨基酸和284个氨基酸构成。ANXA3与膜联蛋白家族的其他成员，尤其是 ANXA5，具有很高程度的结构同源性，但其N端序列较ANXA5长。ANXA3的C末端核心由四个保守的膜联蛋白重复结构域（I-IV）构成，每个结构域包含了由70个氨基酸残基组成的五个α-螺旋（A-E）。ANXA3的N末端高度可变，由20个氨基酸残基组成，该结构域对于ANXA3蛋白质稳定性以及ANXA3与细胞内钙离子和磷脂的相互作用至关重要，其中5位色氨酸参与了ANXA3对膜通透性的调节。

通过查阅NCBI-Gene数据库（包含了95位个体的27种不同组织的RNA测序数据），结果发现ANXA3在人体骨髓和肺脏中的表达水平最高，其次是胎盘、前列腺和甲状腺等。而小鼠ENCODE转录组数据库显示，ANXA3在膀胱、肺脏和胎盘中表达较多。也有文献报道，ANXA3几乎在所有髓系细胞中均表达。此外，大量研究报道ANXA3与癌症的发生发展联系密切，其在多种肿瘤细胞或组织中表达，包括乳腺癌^[1]、肝癌^[2]、结肠癌^[3]、胰腺癌^[4]和骨癌^[5]等。

膜联蛋白家族成员的功能主要包括离子通道活性调节、膜-细胞骨架锚定、膜运输以及抗炎和抗凝血活性等。作为膜联蛋白家族的一员，ANXA3蛋白的功能主要包含了以下几个方面：第一，ANXA3与胞吐过程有关。第二，ANXA3具有血管生成活性。在人脐静脉内皮细胞中过表达ANXA3，可以激活缺氧诱导因子-1（HIF-1），增加血管内皮生长因子（VEGF）的表达，促进人脐静脉内皮细胞迁移和管状形成。第三，多项研究发现，ANXA3能够介导白细胞迁移和炎症反应，在氧化应激、免疫炎症反应中扮演重要的角色^[6]。第四，ANXA3可能具有抑制PLA2活性的作用，但该研究结果目前仍存在争议^[7]。第五，ANXA3在脂肪细胞的成熟中发挥重要作用。ANXA3在脂肪前体细胞中表达较高，ANXA3下调可以通过过氧化物酶体增殖物激活受体 γ2 （PPARγ2）促使脂肪前体细胞分化为含脂滴的脂肪细胞。体内实验也证实，ANXA3与仓鼠肝脏组织中的脂肪含量正相关^[8]。

目前，关于ANXA3的研究多数集中在肿瘤领域。研究报道，ANXA3与乳腺癌、肝癌、肺癌和结肠癌的关系密切，其作用机制涉及肿瘤细胞的增殖、凋亡、侵袭和迁移以及肿瘤血管生成等。

Zhou等对来自158名乳腺癌患者的样本分析发现，ANXA3 mRNA和蛋白的表达水平与乳腺癌细胞的增殖速度正相关^[9][10]。Kim等对来自30名原发性乳腺癌患者的癌症组织以及MDA-MB 231细胞系进行研究，结果发现ANXA3低表达可以抑制肿瘤细胞的增殖和集落形成^[11]。Li等的动物实验表明，ANXA3沉默能够降低乳腺癌细胞移植瘤的重量和体积^[9]。机制研究发现，ANXA3沉默可以下调多种细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK），诱导细胞周期停滞，抑制癌细胞增殖^[11]。在肝癌中，ANXA3能够激活JNK信号通路，促进肝癌细胞增殖。Pan等研究证实，ANXA3过表达会增强肝癌细胞增殖和集落形成能力，而沉默ANXA3则明显抑制这些功能^[12]。Tong等研究了6种细胞系和肝细胞癌（HCC）肿瘤组织，结果发现在耐药的肝癌细胞中过表达ANXA3可以抑制依赖PKCδ/p38途径的细胞凋亡^[2]。在肺癌中，Wang等研究证实，肿瘤微环境中癌症相关成纤维细胞（CAF）分泌的高水平ANXA3能够激活JNK/Survivin信号通路，促进肺癌细胞逃逸顺铂诱导的细胞凋亡^[13]。而沉默ANXA3会通过抑制p38及JNK信号传导，促进癌细胞凋亡^[14]。在结肠癌中，Du等研究发现，ANXA3在低氧诱导条件下呈HIF-1α依赖性表达，促进结肠癌细胞的生长^[15]。研究发现ANXA3下调会明显抑制结肠癌细胞的增殖并促进结肠癌细胞凋亡，该作用可能与p53和Bcl-2的表达有关^[3]。此外，有研究发现ANXA3能够促进食管癌细胞增殖，其作用机制与NF-κB途径相关^[16]。

ANXA3过表达会明显诱导乳腺癌、胃癌、胰腺癌和结直肠癌细胞的侵袭和迁移，其分子机制与增强上皮向间充质的转化（EMT）有关。研究发现靶向降解ANXA3或shRNA沉默ANXA3可以抑制Wnt/β-catenin信号通路，降低三阴性乳腺癌细胞的侵袭和迁移能力^[17-18]。Wang等研究发现，胃癌细胞ANXA3过表达后，间充质标志物Vimentin和β-catenin的表达增加，上皮标志物E-钙粘蛋白（E-cadherin）的表达降低，EMT相关的转录因子上调；而ANXA3沉默则与之相反，进而明显抑制胃癌细胞的侵袭和迁移^[19]。在胰腺癌中，ANXA3沉默会降低N-cadherin和Vimentin的蛋白表达水平，增加E-cadherin表达，其作用机制是通过PI3K/Akt信号通路抑制EMT和胰腺癌细胞的侵袭及迁移^[4]。此外，在结直肠癌中，下调ANXA3会降低HCT116和SW480细胞的侵袭及迁移，该作用可能与ERK和JNK信号通路的抑制有关^[20]。此外，ANXA3还可以促进黑色素瘤细胞的生长和迁移，该作用与HIF-1α/VEGF信号通路有关^[21]。这些研究表明，Wnt、MAPK、PI3K/Akt及HIF-1α/VEGF等信号传导途径与ANXA3诱导的细胞侵袭和迁移联系密切。

血管生成是肿瘤获取营养物质和应对肿瘤微环境缺氧状态的重要手段。研究发现，ANXA3沉默后，接受三阴性乳腺癌细胞异种移植的小鼠肿瘤中血管数量明显减少。在胰腺癌中，Wan等研究证实，ANXA3沉默会抑制PI3K/Akt信号通路，降低血管内皮生长因子C（VEGF-C）、血管内皮生长因子D（VEGF-D）和血管内皮生长因子受体3（VEGFR-3）的表达水平，而VEGFR-3的表达可能与胰腺癌中的淋巴管生成有关^[4]。Guo等研究发现33 kDa ANXA3低表达能够抑制PI3K/Akt-HIF信号通路进而降低HepG2细胞的血管生成能力^[22]。在结肠癌中，Du等研究发现ANXA3能够通过血管生成促进肿瘤的生长，该作用可能与ANXA3呈HIF-1α依赖性表达有关^[15]。罗文等人发现，在结直肠癌患者的外周血中ANXA3和HIF-1α表达异常，二者与结直肠癌铂类耐药联系密切^[23]。总之，ANXA3促进肿瘤血管生成的机制可能涉及以下三个方面：第一，ANXA3可以诱导VEGFR-3的表达^[4]；第二，ANXA3可以激活PI3K/Akt通路，从而促进血管的生成^[4][24]；第三，ANXA3表达与HIF-1α相关^[15]。

ANXA3在癌症治疗中具有潜在临床应用价值。例如，Li等通过对379例卵巢癌患者的临床数据和基因表达谱分析发现， ANXA3过表达可以促进滤泡辅助性T细胞（TFH）和Th 17淋巴细胞的浸润，诱导更强的T细胞抗肿瘤细胞免疫^[25]。Pan等的研究发现，ANXA3过表达能够升高HIF-1α水平，显著增加CD133，Notch1，Notch2的表达，上升CD133+细胞的比例并且增加其致瘤性，提示ANXA3可能通过HIF-1α/Notch信号通路调节肝癌肿瘤干细胞/肿瘤初始细胞（CSCs/CIC）的活性^[26]。Zhu等研究证实ANXA3能够通过诱导肝癌细胞趋化因子的释放增加浸润性中性粒细胞/淋巴细胞的比率，从而介导肝细胞癌免疫微环境的重塑^[27]。此外，研究还发现内源性ANXA3可以通过JNK通路参与骨肉瘤干细胞的形成^[5]，下调ANXA3会抑制HIF-1α/VEGF通路，并且通过调节神经元兴奋性减轻骨癌疼痛^[28]。

总之，ANXA3的异常表达在癌症的发生发展中发挥重要作用，能够刺激肿瘤细胞增殖，促进细胞侵袭和转移，诱导血管生成，同时与癌细胞的耐药性紧密联系，因此，ANXA3可能成为癌症治疗潜在的治疗靶点，具有重要价值。

有研究报道，膜联蛋白家族成员在心血管领域发挥着较为重要的作用，能够调节血管内皮细胞的自噬水平，保护心肌细胞免受缺血再灌注损伤，抑制血管炎症反应，减少动脉粥样硬化的发生等^[7]。ANXA3作为膜联蛋白家族的一员，与心血管系统细胞凋亡、氧化应激和心血管炎症同样存在密切的关系。首先，ANXA3可能通过促进心血管系统细胞凋亡介导心血管损伤。研究发现，大鼠在急性心肌梗死后，心肌组织中ANXA3的基因和蛋白表达均显著上调。PI3K/Akt信号通路的激活可以发挥抗凋亡作用，有利于心肌细胞的存活。研究表明ANXA3沉默可以激活PI3K/Akt信号通路促进急性心肌梗死的大鼠心肌损伤修复及愈合^[29]。其次，ANXA3与心血管事件中的氧化应激存在关系。研究发现，在过氧化氢诱导的血管内皮细胞氧化应激反应中，ANXA3蛋白具有抗氧化作用，这可能与其抑制PLA2的活性有关^[30]。此外，如前文所述，ANXA3具有促进血管生成的功能，这可能与血管系统疾病存在关联。有文献报道，虽然ANXA3与小鼠胚胎血管的形成没有必然联系，但其可以影响小鼠视网膜中的静脉-动脉对接，当ANXA3敲除后，小鼠视网膜会出现明显的动脉-静脉错位的情况，其类似于在视网膜分支静脉阻塞（BRVO）患者中观察到的动静脉交叉^[31]。

除心血管系统外，ANXA3还与炎症密切相关。在吗啡镇痛耐受的研究中发现，ANXA3沉默后，小鼠TNF-α、IL-1β和IL-6等炎症因子的表达明显降低，可能与ERK和JNK的活性改变有关^[32]。在体外实验中，虽然ANXA3的表达水平不会随着LPS或某些致病性病原体来源的炎症因子的加入而增加，但在加入干扰素家族蛋白，尤其是IFN-β后，ANXA3的表达水平会显著上调^[33]。ANXA3能够以钙离子依赖的方式促进中性粒细胞的颗粒聚集，参与颗粒-颗粒和颗粒-吞噬体的融合，这些机制可能在炎症反应中发挥作用。研究发现，川崎病患者的中性粒细胞数量和血清中ANXA3的表达水平存在异常，治疗后均显著下降，表明二者可能存在潜在联系，提示ANXA3可能与该病的过度炎症和免疫异常有关^[34]。

除此之外，研究发现ANXA3可能与丙肝、骨代谢、脑缺血损伤等存在联系。ANXA3能够被募集到丙肝感染细胞的脂滴组分中，是丙肝病毒在细胞间传染与传播所必需的。细胞中ANXA3蛋白水平虽然不会影响丙肝病毒RNA的复制，但会显著影响病毒颗粒的产生，是丙肝病毒成熟和释放的重要调节因子^[35]。不仅如此，ANXA3还参与骨骼相关疾病的发展进程。有研究报道ANXA3能够激活NF-κB信号通路，加速小鼠破骨细胞的形成和分化，从而影响小鼠骨代谢过程^[36]。除此之外，研究发现原发性抗磷脂综合征（PAPS）患者白细胞中ANXA3的mRNA水平明显升高，表明ANXA3异常表达与动静脉血栓形成有关，尤其与该病进程中的止血途径联系密切^[37]。Min等研究证实，ANXA3下调能够激活PI3K/Akt信号通路对小鼠脑缺血损伤产生保护作用^[38]。

膜联蛋白家族与多种疾病的发生发展密切相关，而ANXA3作为该家族的一员，在胞吐、血管生成、脂肪细胞成熟和白细胞迁移等过程中发挥重要作用。目前，多项研究证实ANXA3与肿瘤的发生发展存在紧密联系，能够促进肿瘤细胞增殖和侵袭，抑制肿瘤细胞凋亡，促进肿瘤血管形成等。除此之外，ANXA3还与心血管系统疾病、炎症、新冠肺炎和丙肝等其他疾病密切相关，过程涉及多种信号转导通路。目前关于ANXA3的研究较多集中在肿瘤领域，ANXA3在心血管疾病、炎症、骨骼疾病及新冠肺炎等领域的文献报道较少，其具体作用机制更是鲜有文献报道。因此，进一步深入研究ANXA3在上述疾病以及其他未知领域中的作用及机制具有重要意义。同时，围绕ANXA3的功能进行深入研究，探索其作为生物标记物进行疾病早期诊断或作为疾病的治疗靶点进行疾病干预等的可能性，将为相关疾病的治疗提供更多线索。