Med21-flox 基因敲除小鼠

Med21，也称为Srb7，是Mediator复合体中间域的一个小而重要的亚基。Mediator复合体是一种多蛋白复合体，它在几乎所有真核生物中保守存在，并在转录调控中发挥关键作用。Med21被认为是转录激活和抑制中都发挥重要作用的亚基。在酵母Saccharomyces cerevisiae中，Med21已知可以与Mediator复合体的另一个亚基Med6和全局共阻遏物Tup1相互作用。通过对温度敏感的med21-ts突变体进行高拷贝数抑制子筛选，发现了十个可以抑制med21-ts突变体的酵母基因。其中三个最强的抑制子是MED7和MED10（NUT2），它们编码其他Mediator亚基，以及ASH1，它编码HO基因的阻遏物。双杂交实验证实了Med21、Med10、Med7和Med4之间的多个相互作用，并揭示了Med21的自相互作用。Med21与Med7和Med10的相互作用通过在昆虫细胞和E. coli中产生标记蛋白的共免疫沉淀得到验证，发现这两种相互作用都强烈依赖于Med21的2-8氨基酸残基。这些相互作用以及Med21与Med6和Tup1的相互作用表明，Med21可能作为一个分子开关板，在信号到达核心聚合酶之前整合不同的信号[1]。

Med21在植物中也是一个重要的基因。在模式植物拟南芥中，MED21被认为是转录激活所必需的。先前的研究还表明，MED21通过与其核心阻遏物蛋白相互作用，在基因表达的抑制中发挥作用。为了区分MED21在激活和抑制中的作用，研究人员构建了一系列的合成开关，使用PhiC31丝氨酸整合酶创建了一个“开-关”诱导性MED21功能丧失突变体，该突变体在非必需组织中表达。他们的技术，称为Integrase Erasers，使得med21突变体植物能够存活到成年，通过在侧根原基中选择性消除蛋白质表达，允许在胚胎后环境中对med21突变体表型进行定量和表征。此外，他们还设计了化学诱导的Integrase Eraser，以在用户指定的时间点消除整个幼苗中的MED21表达。最后，他们将这项技术扩展到一个热插拔Integrase Isoform Switch，其中整合酶的表达使细胞从表达野生型MED21切换到表达MED21序列变异体。对整个新的整合酶基工具集的分析表明，这是一种高效且稳健的研究必需基因的方法[2]。

Med21还与寄生虫的相互作用有关。在感染Theileria annulata裂殖体的宿主细胞中，细胞表现出体外永久增殖的特征，也称为转化。为了探索参与调节细胞转化的T. annulata Cyp1（TaCyp1）蛋白的分子机制，研究人员使用酵母双杂交实验筛选了与TaCyp1相互作用的蛋白质。额外的GST-pull down实验证实，只有MED21与TaCyp1特异性相互作用。此外，TaCyp1在T. annulata裂殖体周围的分布促进了与宿主细胞MED21的相互作用。作为Mediator复合体的一个组成部分，MED21通常参与调节几乎所有RNA聚合酶II依赖性基因的转录。因此，为了探索其对NF-κB信号传导的影响，进行了MED21 RNA干扰和BW720c处理的寄生虫杀伤实验。MED21的敲低导致NF-κB1/2 mRNA表达显著减少，但P105、P52水平没有显著变化，IκBα/β的磷酸化水平也没有可检测到的变化。相比之下，BW720c处理导致P52和IκBα/β的磷酸化状态明显下降，但P105的磷酸化状态没有明显变化。这表明BW720c诱导的寄生虫死亡对NF-κB信号传导有显著的负面影响，而MED21的敲低对NF-κB信号传导没有明显的影响。对TaCyp1的特征分析为寄生虫环孢菌素的功能提供了信息，并更好地理解了T. annulata与其宿主白细胞之间的相互作用[3]。

Med21在植物免疫中也发挥作用。在病原体感染时，植物会经历显著的转录组重新编程，从正常的生长和发育转向免疫反应。在这一快速过程中，多蛋白Mediator复合体被认为是一个重要的参与者，通过作为特定序列转录因子和RNA聚合酶II（RNAPII）之间的适配器/共调节剂来微调基因特异性通路特异性转录重编程。这里我们回顾了五个功能特征化的Mediator亚基（MED8、MED15、MED16、MED21和MED25）在植物免疫中的作用。所有这些Mediator亚基都积极调节对叶感染生物营养细菌或坏死真菌的抵抗力。而MED21似乎通过传递来自上游调节剂和染色质修饰到RNAPII的信号来调节对真菌病原体的防御，其他四个Mediator亚基位于防御网络的不同的位置来传递植物激素信号。要完全理解Mediator在植物免疫中的作用，需要在拟南芥和其他植物物种中表征更多的Mediator亚基。Mediator亚基的相互作用蛋白的鉴定将有助于揭示它们在植物免疫中的具体调节机制[4]。

Med21在人类疾病中也具有重要意义。在对慢性阻塞性肺病（COPD）患者进行的研究中，发现局部和全身脂质代谢紊乱发生在COPD的发展过程中，但尚未确定具体的机制。通过下载COPD患者的mRNA微阵列数据集GSE76925，筛选出差异表达基因（DEGs）。从京都基因与基因组百科全书数据库和分子标记数据库中提取脂质代谢相关基因（LMRGs）。DEGs与LMRGs相交以获得差异表达的脂质代谢相关基因（DeLMRGs）。对DeLMRGs进行了GO富集分析和KEGG通路分析，并构建了蛋白质-蛋白质相互作用网络并筛选了中心基因。使用GSE8581验证集和进一步的ELISA实验验证了关键DeLMRGs的表达。对数据集GSE76925的差异分析确定了587个DEGs，其中62个基因上调，525个基因下调。将587个DEGs与1102个LMRGs相交，获得20个DeLMRGs，包括1个上调基因和19个下调基因。通过cytohubba插件筛选出10个中心基因，包括9个下调基因PLA2G4A、HPGDS、LEP、PTGES3、LEPR、PLA2G2D、MED21、SPTLC1和BCHE，以及唯一的上调基因PLA2G7。使用验证集GSE8581验证了10个DeLMRGs的表达，发现BCHE和PLA2G7的表达水平在两组之间存在差异。他们进一步构建了BCHE和PLA2G7的ceRNA网络。细胞实验也显示，在CSE处理的RAW264.7和THP-1细胞中，PLA2G7表达上调，BCHE表达下调。基于对脂质代谢基因的全面生物信息学分析，他们确定了BCHE和PLA2G7作为COPD潜在的重要生物标志物。这些生物标志物可能代表COPD诊断和治疗的有希望的靶标[5]。

Med21在肾脏透明细胞癌（KIRC）中也具有预后价值。转录共激活因子Mediator家族在调节细胞转录和增殖中起作用，与各种癌症的发展密切相关。然而，关于MED基因在KIRC中表达水平和预后价值的研究报道很少。本研究分析了MED基因在KIRC中的表达和预后潜力。使用Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes/Proteins构建蛋白质-蛋白质相互作用网络（PPI），使用Assistant for Clinical Bioinformatics数据库进行相关性分析，使用GEPIA 2绘制Kaplan-Meier图并分析预后意义，使用Tumor Immune Estimation Resource评估MED基因与KIRC患者免疫细胞浸润之间的相关性。共鉴定出30个MED基因，其中11个基因根据LASSO Cox回归分析的结果被选为构建预后基因特征的基础。此外，根据单变量和多变量分析，MED7、MED16、MED21、MED25和MED29可能是KIRC个体预后的有价值的独立预测生物标志物。此外，MED7、MED21和MED25在KIRC中不同肿瘤等级的表达水平存在显著差异。此外，KIRC患者中MED7、MED21和MED29转录水平高的患者总体生存时间明显更长。MED基因的表达水平还与多种免疫细胞的浸润有关。总体而言，MED基因可能在预测KIRC患者的预后中具有潜在意义[6]。

Med21在调节RNA聚合酶II（Pol II）的延伸和核小体位移中也发挥作用。Mediator是一个模块化多亚基复合体，作为RNA聚合酶II（Pol II）转录的关键共调节因子。尽管人们普遍认为Mediator在启动子复合物（PIC）的组装和功能中发挥着重要作用，但对它在转录周期下游步骤中的潜在作用了解较少。在这里，研究人员使用遗传和分子方法相结合来研究Mediator在模式真核生物酵母中的Pol II延伸调节作用。他们发现，保守的Mediator亚基Med7、Med14、Med19和Med21（所有这些亚基都位于或邻近中间模块）中的ewe（无热冲击元件表达）突变严重减弱了热冲击诱导的Hsf1调节的HSP82基因的表达。有趣的是，这些突变并没有阻碍Pol II在基因启动子上的募集，而是阻碍了它在编码区的通过。这表明Mediator的正常功能是调节HSP82的一个后启动子步骤。此外，从启动子和编码区移除组蛋白是热冲击基因激活的标志，但在med14和med21突变体中这种移除显著受损。表明Mediator可能具有更广泛的作用，ewe突变导致对反延伸药物6-氮尿嘧啶（6-AU）的敏感性增加，其中一个突变体med21损害了Pol II在GAL1调节的报告基因上的进程性。总而言之，他们的结果表明，酵母Mediator，主要通过其中间模块，可以调节热冲击和非热冲击基因的Pol II延伸[7]。

综上所述，Med21是Mediator复合体中间域的一个小而重要的亚基，它在转录调控中发挥关键作用。Med21在酵母和植物中与多种蛋白质相互作用，参与转录的激活和抑制。Med21在植物免疫中具有重要作用，并通过调节Pol II延伸和核小体位移参与基因表达调控。此外，Med21在人类疾病中也具有重要意义，包括慢性阻塞性肺病和肾脏透明细胞癌。研究Med21的功能和相互作用将有助于深入理解转录调控的分子机制，并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。