智鼠故事 
C57BL/6JCya-Eif2ak3em1flox/Cya 条件性基因敲除小鼠
复苏/繁育服务
产品名称：
Eif2ak3-flox
产品编号：
S-CKO-02171
品系背景：
C57BL/6JCya
* 使用本品系发表的文献需注明：Eif2ak3-flox mice (Strain S-CKO-02171) were purchased from Cyagen.
交付类型
周龄
性别
基因型
数量
只
基本信息
品系名称
C57BL/6JCya-Eif2ak3em1flox/Cya
品系编号
CKOCMP-13666-Eif2ak3-B6J-VA
产品编号
S-CKO-02171
基因名
Eif2ak3
品系背景
C57BL/6JCya
基因别称
Pek；Perk
NCBI号
修饰方式
条件性基因敲除
品系说明
该品系是基于策略设计时的数据库信息制作而成，建议您在购买前查询最新的数据库和相关文献，以获取最准确的表型信息。
小鼠表型
MGI:1341830 Homozygous mutant mice develop exocrine pancreatic insufficiency and progressive diabetes mellitus. They are growth retarded, hyperglycemic, exhibit increased cell death in the pancreas, have decreased numbers of pancreatic beta cells and about half diebefore weaning.
质控标准
精子检测
① 冷冻前验证精子活力观察
② 冷冻验证每批次进行复苏验证
品系状态
活体
环境标准
SPF
供应地区
中国
品系详情
Eif2ak3位于小鼠的6号染色体，采用基因编辑技术，通过高通量电转受精卵方式，获得Eif2ak3基因条件性敲除小鼠，性成熟后取精子冻存。
Eif2ak3-flox小鼠模型是由赛业生物（Cyagen）采用基因编辑技术构建的条件性敲除小鼠。Eif2ak3基因位于小鼠6号染色体上，由17个外显子组成，其中ATG起始密码子在1号外显子，TAG终止密码子在17号外显子。条件性敲除区域（cKO区域）位于2号外显子，包含130个碱基对的编码序列。删除该区域会导致小鼠Eif2ak3基因功能的丧失。
Eif2ak3-flox小鼠模型的构建过程包括利用基因编辑技术，将核糖核蛋白（RNP）和靶向载体共同注入受精卵。随后，对出生的小鼠进行PCR和测序分析进行基因型鉴定。携带敲除等位基因的小鼠表现出外分泌胰腺功能不足和进行性糖尿病，生长迟缓，血糖升高，胰腺细胞死亡增加，胰岛β细胞数量减少，约有一半在断奶前死亡。敲除2号外显子会导致基因移码，覆盖编码区域的3.89%。5'-loxP位点的插入位于1号内含子，大小为13365 bp，而3'-loxP位点的插入位于2号内含子，大小为18161 bp。有效的cKO区域大小约为1.3 kb。该模型可用于研究Eif2ak3基因在小鼠体内的功能，为相关疾病的研究提供了一种重要的动物模型。
基因研究概述
Eif2ak3，也称为PERK（PRKR样内质网激酶），是一种关键的细胞内质网应激（ERS）传感器和调节器。Eif2ak3是内质网应激反应（UPR）通路中的一个关键成员，UPR通路负责维持蛋白质折叠和细胞内质网稳态。Eif2ak3的激活可以导致真核翻译起始因子2α（eIF2α）的磷酸化，从而抑制全局蛋白质合成并促进选择性翻译，以应对内质网应激。Eif2ak3的激活还参与调节细胞凋亡、自噬、细胞衰老和器官纤维化等细胞过程。
在肝脏炎症中，炎症反应对肝脏的影响取决于多种因素。温和的炎症反应有助于组织修复和恢复稳态，而过度的炎症则可能导致肝细胞大量死亡，加剧肝病的严重程度，包括缺血再灌注损伤、全身代谢紊乱、酒精性肝炎、外源性物质中毒和感染等。肝脏细胞和招募的细胞会释放促炎信号，包括细胞因子、趋化因子、脂质信使和活性氧等，这些信号会导致肝细胞凋亡或坏死。死亡的肝细胞会释放损伤相关的分子模式，激活先天免疫系统细胞，进一步刺激炎症反应，从而形成一个高度肝毒性的炎症和细胞死亡的正反馈循环[1]。
自噬是一种细胞分解代谢过程，通过溶酶体介导的循环利用细胞器、蛋白质聚集体和细胞内病原体。自噬在维持肠道上皮屏障功能中起着重要作用，参与肠道稳态和修复。自噬及其调节机制涉及紧密连接的调节和保护细胞死亡，在肠道的分泌细胞和干细胞中也发挥作用，影响其代谢、增殖和再生能力。自噬相关基因的突变与肠道疾病相关，这些基因的遗传突变会影响自噬功能，导致肠道疾病的发生[2]。
在骨关节炎（OA）的发展过程中，软骨细胞的自噬和凋亡之间存在一个开关。机械负荷导致软骨退化，至少部分是通过激活MTORC1信号通路来调节软骨细胞的自噬和凋亡程序。抑制MTORC1可以促进软骨细胞的自噬并抑制凋亡，减少OA导致的关节软骨丢失。相反，MTORC1的激活会抑制自噬并促进凋亡，导致OA的加重。这表明MTORC1信号通路在调节软骨细胞的自噬和凋亡中起着关键作用，为OA的预防和治疗提供了新的策略[3]。
DNA感应机制cGAS-STING参与监测微生物入侵和细胞损伤，参与各种人类疾病。cGAS-STING激活内质网定位激酶PERK，通过其细胞内结构域直接激活PERK，从而抑制全局蛋白质合成并促进选择性翻译，形成炎症和生存优先的翻译程序。STING-PERK-eIF2α通路在细胞衰老和器官纤维化中起着重要作用。抑制cGAS-STING通路可以减轻肺和肾纤维化，这表明STING-PERK通路是器官纤维化的治疗靶点[4]。
肿瘤微环境中的缺氧是肿瘤快速进展和诱导转移的主要特征。缺氧抑制二硫键形成并损害内质网中的蛋白质折叠，导致内质网应激。内质网应激通过激活PERK来激活未折叠蛋白反应（UPR）通路，导致eIF2α的磷酸化水平显著升高。磷酸化的eIF2α促进适应性信号通路，抑制全局蛋白质合成并促进ATF4的选择性翻译。然而，在持续的内质网应激条件下，适应性反应失败，细胞发生凋亡。细胞凋亡还可以通过ER应激介导的钙离子泄漏到细胞质中直接激活凋亡途径，以及ATF4-CHOP介导的促凋亡基因的诱导和抗凋亡Bcl-2蛋白合成的抑制而发生。对肿瘤细胞在缺氧诱导的内质网应激下从适应到凋亡的过渡的深入了解，可以为克服当前抗肿瘤疗法的局限性提供答案。靶向UPR通路成分可能提供更有效的肿瘤细胞清除方法，并有助于开发更有效的抗肿瘤治疗药物[5]。
EIF2AK3基因突变与Wolcott-Rallison综合征相关，这是一种与胰岛素缺乏的先天性糖尿病相关的单基因疾病。 EIF2AK3基因区域的变异与南印度人群中的1型糖尿病（T1DM）易感性相关。EIF2AK3基因区域的多态性变异可能与T1DM的易感性有关[6]。
自噬是一种保护机体免受有害物质侵害的内在保护机制，在维持胰岛β细胞的生存和2型糖尿病（T2DM）的发展中起着重要作用。 EIF2AK3是T2DM中差异表达的自噬相关基因之一，其过表达可以促进胰岛细胞的存活和胰岛素分泌。 EIF2AK3的过表达可以促进胰岛细胞的存活和胰岛素分泌，表明EIF2AK3是T2DM的潜在治疗靶点[7]。
ATF4将内质网应激与自噬联系起来。ATF4的上调伴随着ER应激标志物的诱导。ATF4的敲除显著减弱了LOP诱导的自噬和ACD。功能上，LOP还特异性地诱导自噬体和溶酶体中大型ER片段的吞噬，这由电子和荧光显微镜确定。LOP诱导的自噬和细胞死亡主要由自噬受体RETREG1/FAM134B介导，其次是TEX264，证实了自噬受体可以促进ACD。除了触发LOP诱导的自噬和ACD外，ATF4还对于LOP诱导的ER应激、自噬和ACD至关重要。这些观察结果突出了ATF4、RETREG1和TEX264在LOP诱导的ER应激、自噬和ACD中的作用，并建立了ER应激与自噬之间新的机制联系，这可能对其他药物诱导的ER应激模型有影响[8]。
总之，Eif2ak3是一种关键的细胞内质网应激传感器和调节器，参与调节细胞凋亡、自噬、细胞衰老和器官纤维化等细胞过程。Eif2ak3在肝脏炎症、肠道屏障功能、骨关节炎、器官纤维化和肿瘤进展中发挥着重要作用。靶向Eif2ak3可能为相关疾病的治疗提供新的策略。
参考文献：
1. Brenner, Catherine, Galluzzi, Lorenzo, Kepp, Oliver, Kroemer, Guido. 2013. Decoding cell death signals in liver inflammation. In Journal of hepatology, 59, 583-94. doi:10.1016/j.jhep.2013.03.033. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23567086/
2. Foerster, Elisabeth G, Mukherjee, Tapas, Cabral-Fernandes, Liliane, Girardin, Stephen E, Philpott, Dana J. 2021. How autophagy controls the intestinal epithelial barrier. In Autophagy, 18, 86-103. doi:10.1080/15548627.2021.1909406. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33906557/
3. Yang, Hongxu, Wen, Yi, Zhang, Mian, Xiao, Guozhi, Wang, Meiqing. 2019. MTORC1 coordinates the autophagy and apoptosis signaling in articular chondrocytes in osteoarthritic temporomandibular joint. In Autophagy, 16, 271-288. doi:10.1080/15548627.2019.1606647. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31007149/
4. Zhang, Dan, Liu, Yutong, Zhu, Yezhang, Shen, Li, Xu, Pinglong. 2022. A non-canonical cGAS-STING-PERK pathway facilitates the translational program critical for senescence and organ fibrosis. In Nature cell biology, 24, 766-782. doi:10.1038/s41556-022-00894-z. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35501370/
5. Rozpedek, W, Pytel, D, Mucha, B, Diehl, J A, Majsterek, I. . The Role of the PERK/eIF2α/ATF4/CHOP Signaling Pathway in Tumor Progression During Endoplasmic Reticulum Stress. In Current molecular medicine, 16, 533-44. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27211800/
6. Allotey, R A, Mohan, V, McDermott, M F, Froguel, P, Hitman, G A. . The EIF2AK3 gene region and type I diabetes in subjects from South India. In Genes and immunity, 5, 648-52. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15483661/
7. Cui, Kun, Li, Zhizheng. 2023. Identification and analysis of type 2 diabetes-mellitus-associated autophagy-related genes. In Frontiers in endocrinology, 14, 1164112. doi:10.3389/fendo.2023.1164112. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37223013/
8. Zielke, Svenja, Kardo, Simon, Zein, Laura, Kögel, Donat, van Wijk, Sjoerd. 2020. ATF4 links ER stress with reticulophagy in glioblastoma cells. In Autophagy, 17, 2432-2448. doi:10.1080/15548627.2020.1827780. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33111629/
