SIK 家族激酶 3； SIK3

盐诱导激酶 3
KIAA0999

HGNC 批准的基因符号：SIK3

细胞遗传学位置：11q23.3 基因组坐标（GRCh38）：11:116,843,402-117,098,428（来自 NCBI）

▼ 描述

SIK3 属于 AMPK（参见 602739）蛋白激酶家族（Charoenfuprasert et al., 2011）。

▼ 克隆和表达

通过对从成人大脑 cDNA 文库中获得的克隆进行测序，Nagase 等人（1999）克隆了 SIK3，他们将其命名为 KIAA0999。推导的 1,102 个氨基酸蛋白与小鼠 MSK（SIK1；605705）（一种推定的丝氨酸/苏氨酸激酶）具有显着相似性。RT-PCR ELISA 检测到整个成人大脑和所检查的大多数特定成人大脑区域中 SIK3 表达最高。在睾丸、卵巢、心脏、肾脏和胎儿大脑中也检测到高表达。在成人胰腺和脾脏以及胎儿肝脏中检测到最低表达。胎儿大脑中的表达远低于成人大脑中的表达。

通过 Northern blot 分析，Charoenfuprasert 等人（2011）在卵巢癌细胞中检测到 4.6-kb SIK3 转录本。蛋白质印迹分析检测到 SIK3 的表观分子质量为 150 kD。免疫组织化学分析将 SIK3 定位于细胞质。

Wolber 等人使用免疫组织化学分析（2014）检查了小鼠耳蜗中的 Sik3 表达。出生时和出生后第 5 天，Sik3 在内毛细胞和外毛细胞的尖端以及螺旋神经节和血管纹的非神经元细胞中表达。4 周龄时，毛细胞中未检测到 Sik3 表达，但在其他结构中仍存在。在螺旋神经节中，在神经元周围的分散细胞中检测到核 Sik3 表达。

Csukasi 等人使用免疫组织化学（2018）分析了小鼠软骨生长板中 Sik3、pS6 和 Deptor（DEPDC6; 612974）的表达模式。出生后第 1 天（P1），Sik3 和 pS6 在早期增殖和肥大前软骨细胞中表达，而 Deptor 主要在静息和增殖软骨细胞中表达。在 P21，Sik3、Deptor 和 pS6 显示出重叠的表达模式，特别是在增殖和肥大前软骨细胞中，表明 SIK3-mTOR（601231）活性在成熟生长板的软骨细胞行为中持续发挥作用。

▼

通过辐射混合分析进行绘图，Nagase 等人（1999）将 SIK3 基因定位到 11 号染色体。

Hartz（2012）根据 SIK3 序列（GenBank AB023216）与基因组序列（GRCh37）的比对，将 SIK3 基因对应到染色体 11q23.3。

▼ 基因功能

Charoenfuprasert 等人（2011）发现 SIK3 的表达在卵巢癌中升高，特别是在浆液性亚型和晚期。SIK3在OVCAR3细胞中的过度表达促进了培养物中的细胞增殖以及注射到裸鼠后的致瘤性。SIK3 通过以剂量依赖性方式上调 SRC（190090）活性、通过 PI3 激酶激活信号传导（参见 601232）、随后下调 p21（Waf/Cip）（CDKN1A；116899）以及上调细胞周期蛋白 D（参见 168461）和细胞周期蛋白 E（参见 123837）来增强 G1/S 转变。

Sasakawa 等人使用免疫荧光分析和免疫共沉淀测定（2012）发现 Sik3 定位于细胞质并与 Hdac4（605314）形成复合物，Hdac4（605314）是小鼠肥大软骨细胞中软骨细胞肥大的关键抑制因子。Sik3-Hdac4 相互作用将 Hdac4 锚定在细胞质中。在 Sik3 缺陷的小鼠软骨细胞中，Hdac4 定位于细胞核并抑制 Mef2c（600662）（软骨细胞肥大的关键促进因子），从而导致软骨细胞肥大受阻。笹川等人（2012）得出结论，SIK3 对于骨骼形成过程中软骨细胞肥大至关重要。

西森等人（2019）表明 Pth1r（168468）抑制小鼠生长板软骨细胞中控制软骨细胞肥大的 Sik3 活性。Sik3 是参与调节软骨细胞分化的主要 SIK，但它得到 Sik1 和 Sik2 的支持（608973）。Sik3 的缺失挽救了 Pthrp -/- 小鼠中由软骨细胞肥大和矿化引起的致死表型。成骨细胞和骨细胞中 Sik2 和 Sik3 的联合缺失导致高骨量和加速骨转换，模仿这些细胞中具有组成型 Pth1r 激活的小鼠的高转换表型。遗传证据表明 IIa 类组蛋白脱乙酰酶（例如 HDAC4）是生长板和成骨细胞/骨细胞中 SIK 作用的下游介质。

▼ 分子遗传学

在 2 名患有克拉科夫型脊椎骨干骺端发育不良（SEMDK; 618162）的同胞中，Csukasi 等人（2018）鉴定了 SIK3 基因（R129C; 614776.0001）中的错义突变的纯合性，该突变与家族中的疾病分离。对患者和对照细胞的分析表明，SIK3 是 mTOR（601231）信号传导的重要正调节因子，其通过在骨骼形成过程中响应 PTH（168450）/PTHRP（168470）信号传导而触发 DEPTOR（612974）降解来发挥作用。

▼ 动物模型

笹川等人（2012）以预期的孟德尔比例获得了 Sik3 -/- 小鼠，但其中 90% 在出生后第一天就死亡。Sik3 -/- 幸存者体重严重不足，并在出生后的一生中表现出侏儒症。解剖学检查显示，Sik3 -/- 小鼠由于软骨细胞代谢受损而出现许多骨骼异常。骨骼发育的进一步研究表明，Sik3 -/- 胚胎的软骨中的软骨细胞没有被主动去除并在软骨中积累，导致软骨细胞肥大的破坏。在软骨细胞中特异性过度表达人类 SIK3 的转基因小鼠随着衰老而失去了后肢的生长板。进一步分析表明，过表达的 SIK3 略微加速了生长板中软骨细胞的分化，导致软骨细胞的慢性和过度使用，导致老年小鼠生长板结构的丧失。作者得出结论，Sik3 在软骨细胞中的作用是诱导软骨细胞肥大的进展，并且 Sik3 -/- 小鼠骨骼发育受损是由于软骨组织造成的。

Funato 等人使用基于脑电图/肌电图的随机诱变小鼠筛选（2016）发现了 2 个影响睡眠和觉醒的显性突变。其中之一是 Sik3 蛋白激酶基因的剪接突变，由于固有睡眠需求的增加（“瞌睡”小鼠），导致总唤醒时间大幅减少。睡眠不足会影响激酶调节位点的磷酸化，表明 SIK3 在睡眠量稳态调节中发挥着作用。Sik3 直系同源物还调节果蝇和蛔虫的睡眠。

王等人（2018）通过对睡眠不足和睡眠需求增加的困倦小鼠模型进行定量磷酸蛋白质组学分析，研究了睡眠需求的分子基础。睡眠不足会引起大脑蛋白质组的累积磷酸化，这种磷酸化会在睡眠期间消失。由于 Sik3 基因 12 的功能获得性突变，困倦的小鼠尽管睡眠量增加，但仍具有较高的睡眠需求。这些小鼠的大脑蛋白质组表现出过度磷酸化，类似于睡眠不足的小鼠大脑中所见的情况。比较这 2 个模型发现了 80 种主要是突触睡眠需求指数磷蛋白（SNIPP），其中磷酸化状态与睡眠需求的变化密切相关。SLEEPY 是 SIK3 突变蛋白，优先与 SNIPP 结合并磷酸化。在困倦小鼠和睡眠不足的野生型小鼠中，抑制 SIK3 活性可降低非快速眼动睡眠期间 SNIPP 的磷酸化和慢波活性，这是最著名的睡眠需求测量指标。王等人（2018）得出的结论是，他们的结果表明 SNIPP 磷酸化的积累和消散与睡眠需求有关，因此 SNIPP 磷酸化是睡眠需求的分子特征。王等人（2018）表明 SNIPP 的磷酸化-去磷酸化循环可能代表突触稳态和睡眠-觉醒稳态的主要调节机制（2018）得出的结论是，他们的结果表明 SNIPP 磷酸化的积累和消散与睡眠需求有关，因此 SNIPP 磷酸化是睡眠需求的分子特征。王等人（2018）表明 SNIPP 的磷酸化-去磷酸化循环可能代表突触稳态和睡眠-觉醒稳态的主要调节机制（2018）得出的结论是，他们的结果表明 SNIPP 磷酸化的积累和消散与睡眠需求有关，因此 SNIPP 磷酸化是睡眠需求的分子特征。王等人（2018）表明 SNIPP 的磷酸化-去磷酸化循环可能代表突触稳态和睡眠-觉醒稳态的主要调节机制。

Sleepy 突变小鼠中外显子 13 的缺失会导致 52 个氨基酸的框内缺失，其中包括蛋白激酶 A（PKA；参见 601639）的识别位点 ser551（S551）。Honda 等人使用 CRISPR/Cas9（2018）创造了 S551 突变为 ala（S551A）或 asp（S551D）的小鼠，以确定 S551 在睡眠调节中的作用。RT-PCR、定量PCR和Western blot分析表明S551A和S551D突变对Sik3的转录或翻译没有影响。然而，S551A 和 S551D 突变增加了非快速眼动睡眠（NREMS）的数量并增加了睡眠需求，这通过单个 NREMS 发作持续时间的增加和 NREMS 期间脑电图慢波活动的增加来证明。因此，S551的突变再现了Sleepy突变小鼠的嗜睡表型。转染 HEK293 细胞中的免疫沉淀和蛋白质印迹分析表明，S551 磷酸化位点对于 PKA 识别以及与 14-3-3 相互作用至关重要（参见 113508）。本田等人（2018）得出结论，Sik3 中的 S551 磷酸化位点调节小鼠的每日睡眠量和睡眠需求。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 脊椎骨骺端发育不良，克拉科夫型（1 家族）
SIK3，ARG129CYS
在 2 名患有克拉科夫型脊椎骨骺端发育不良（SEMDK；618162）的同胞中，Csukasi 等人（2018）鉴定了 SIK3 基因外显子 2 中 c.385C-T 转换（c.385C-T, NM_025164）的纯合性，导致催化结构域内高度保守的残基处 arg129 到 cys（R129C）取代。未受影响的父母和未受影响的兄弟是该突变的杂合子。对患者成纤维细胞的分析表明，SIK3 表达未受影响，但与对照组相比，SIK3 蛋白减少了 60% 以上。此外，与野生型相比，突变体 HEK293T 细胞中的 SIK3 激酶活性显着降低。