Pdpk1基因敲除小鼠有哪些研究价值？PDK1 多系统功能与敲除小鼠模型解析

2026-04-16

Pdpk1基因敲除小鼠

PDPK1为关键丝氨酸 / 苏氨酸激酶，调控细胞多类生理过程，通路异常诱发肿瘤、代谢、心脑血管及神经类疾病，是疾病靶向研究重要分子。

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引言：Pdpk1基因为何是生命核心调节器？

Pdpk1基因（3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1，别名Pdk1，下称Pdk1）有多重要？看看Pdk1敲除小鼠的表型就懂了——从胚胎发育到免疫、代谢、神经等多个系统，它的缺失都会引发一系列“连锁反应”，堪称生命活动的核心调节器。

一、胚胎发育：不可或缺的“生存基石”

研究发现，完全敲除Pdk1基因的小鼠胚胎，在胚胎发育至第9.5天便会停止生长并死亡，且伴随多种严重的畸形表型。这些胚胎普遍存在体节缺失现象，前脑发育呈现明显异常以及神经嵴衍生组织的缺失。即便是并非完全敲除、仅为Pdk1低表达的“hypomorphic小鼠”，虽然侥幸突破胚胎期存活下来，但其生长发育仍受到严重抑制。这些小鼠的体型相较于野生型小鼠显著瘦小，所有器官的体积平均缩小40%-50%。这一现象充分说明，Pdk1不仅是胚胎存活的必备条件，更是调控细胞大小、器官发育和整体生长的核心分子^[1]。

图1 Pdk1小鼠交配情况^[1]

二、免疫系统：双重“防线”的核心守护者

免疫系统作为机体抵御病原体入侵、清除异常细胞的“防御军团”，其功能平衡离不开精准的信号调控，而Pdk1正是这一调控网络中的关键节点。Pdk1敲除对免疫细胞的影响堪称精准打击，直接导致两大核心免疫细胞亚群功能失守，引发致命性免疫紊乱。

1. 体液免疫缺陷：滤泡辅助性T细胞（Tfh）分化受阻

Tfh细胞是体液免疫的核心指挥者，负责引导B细胞增殖分化为浆细胞并产生特异性抗体，同时参与生发中心的形成与维持。研究发现，无论是病毒感染引发的天然免疫应答，还是蛋白抗原免疫诱导的适应性免疫反应，在Pdk1缺失的小鼠体内，Tfh细胞的早期分化启动和晚期功能维持都出现严重缺陷，导致生发中心反应强度大幅下降，特异性抗体产生量显著减少，机体抵御病原体感染的体液免疫防线几乎完全崩溃^[2]；

2. 自身免疫失衡：调节性T细胞（Treg）大量凋亡

Treg细胞是免疫系统的刹车装置，通过抑制过度免疫反应、维持免疫耐受，避免机体出现自身免疫性损伤。研究证实，Pdk1通过调控MEK-ERK-CD71信号轴，精准调节Treg细胞内的铁离子平衡和氧化还原稳态。当Pdk1缺失时，这一调控通路失效，导致Treg细胞内活性氧（ROS）大量累积，引发细胞氧化应激损伤并最终走向凋亡。Treg细胞的大量减少直接打破免疫平衡，使小鼠出现自发性致命性自身免疫病，伴随多组织、多器官的慢性炎症损伤，严重时可导致小鼠在成年早期死亡^[3]。

图2 PDK1+/+Foxp3Cre和PDK1fl/flFoxp3Cre小鼠图像、存活曲线、脾脏及外周淋巴结图像^[3]

三、代谢与器官功能：肝脏、大脑的“稳态调节器”

除了发育和免疫，Pdk1还深度参与机体代谢网络和关键器官功能的调控，其在肝脏和大脑中的特异性缺失，会引发严重的器官功能障碍甚至危及生命。

1. 肝脏：糖代谢稳态守护者

肝脏作为机体糖代谢的核心器官，负责糖原的合成储存与分解供能，以及葡萄糖的异生作用，对维持血糖稳定至关重要。研究人员构建肝脏特异性Pdk1敲除小鼠模型后发现，这些小鼠从幼年时期就出现明显的葡萄糖不耐受症状，胰岛素敏感性显著下降，胰岛素调控的下游基因表达异常，导致肝脏糖原储备量大幅减少。随着年龄增长，肝脏功能持续恶化，最终所有敲除小鼠都会在4-16周龄期间因严重肝衰竭死亡，解剖可见肝脏组织出现纤维化、肝细胞坏死等典型病理特征^[4]。这一结果表明，Pdk1是维持肝脏正常代谢功能和细胞存活的关键分子，其缺失会直接导致糖代谢紊乱和肝脏功能崩溃。

图3 L-PDK1−/−小鼠肝衰竭的存活率及特征分析^[4]

2. 大脑：神经发育护航者

大脑皮层中的中间神经元作为抑制性神经元，负责调控兴奋性神经元的活动强度，维持神经网络的平衡与稳定，其数量和功能异常与多种神经系统疾病密切相关。研究发现，大脑中Pdk1的缺失会导致皮质中间神经元的凋亡率显著增加，尤其是来源于内侧神经节隆起（MGE）和尾侧神经节隆起（CGE）的多种抑制性中间神经元数量大幅减少。进一步机制研究显示，Pdk1通过调控AKT-GSK3β信号通路的活性，影响中间神经元的存活与迁移，其缺失会导致该信号通路活性下降，进而破坏神经网络的正常构建，可能对小鼠的学习记忆、情绪调控等高级神经功能产生长期影响^[5]。

图4 Pdk1消融后出生后皮层中皮层中间神经元的减少^[5]

四、Pdpk1基因编辑小鼠模型产品信息

使用赛业生物Pdpk1（别名Pdk1）全身性敲除及条件性敲除小鼠模型有助于更好地探索疾病机制，为复杂机制解析和创新疗法开发提供关键工具。

产品名称	产品编号	品系全称	类型
Pdpk1基因敲除小鼠	S-KO-18774	C57BL/6JCya-Pdpk1^em1/Cya	Pdpk1基因敲除
Pdpk1条件性基因敲除小鼠	S-CKO-04229	C57BL/6JCya-Pdpk1^em1flox/Cya	Pdpk1条件性基因敲除

参考文献：

[1]LAWLOR M A, MORA A, ASHBY P R, et al. Essential role of Pdk1 in regulating cell size and development in mice[J]. EMBO Journal, 2002, 21(14): 3728-3738. https://doi.org/10.1093/emboj/cdf387; PMCID: PMC126129; PMID: 12110585

[2]SUN Z, YAO Y P, YOU M H, et al. The kinase PDK1 is critical for promoting T follicular helper cell differentiation[J]. eLife, 2021, 10: e61406. https://doi.org/10.7554/eLife.61406; PMCID: PMC7889074; PMID: 33595435

[3]FENG P, YANG Q L, LUO L, et al. The kinase PDK1 regulates regulatory T cell survival via controlling redox homeostasis[J]. Theranostics, 2021, 11(19): 9503-9518. https://doi.org/10.7150/thno.63992; PMCID: PMC8490516; PMID: 34646383

[4]MORA A, LIPINA C, TRONCHE F, et al. Deficiency of PDK1 in liver results in glucose intolerance, impairment of insulin-regulated gene expression and liver failure[J]. Biochemical Journal, 2005, 385(Pt 3): 639-648. https://doi.org/10.1042/BJ20041782; PMCID: PMC1134738; PMID: 15554902

[5]WEI Y J, HAN X N, ZHAO C J. PDK1 regulates the survival of the developing cortical interneurons[J]. Molecular Brain, 2020, 13(1): 65. https://doi.org/10.1186/s13041-020-00604-6; PMCID: PMC7208766; PMID: 32375193

产品编号	产品名称	品系背景	应用领域
CR009	SD-H11-hREN	SD	高血压
CR004	SD-Rosa-hAGT	SD	代谢
C001867	B6-huAPOE4	C57BL/6JCya	代谢&神经
I001221	B6-htau/hGLP-1R	C57BL/6Cya	代谢神经
C001586	B6-hXDH	C57BL/6NCya	高尿酸血症
C001560	Pah KO	C57BL/6JCya	代谢
C001592	B6-hMASP2	C57BL/6NCya	补体
C001636	B6-hMSTN (hGDF8)	C57BL/6NCya	肌肉&代谢
C001723	B6-hGCGR	C57BL/6NCya	代谢
C001858	B6-hGIPR	C57BL/6NCya	代谢