Nadk-flox 基因敲除小鼠

NADK（Nicotinamide adenine dinucleotide kinase）是一种重要的酶，它催化NAD+的磷酸化反应，从而产生NADP+。NADP+是许多生物合成途径中重要的还原剂，参与细胞内的氧化还原平衡和代谢过程。在植物中，NADK基因家族形成了不同的功能亚家族，这些亚家族在进化过程中经历了显著的适应性选择。通过比较基因组分析，研究人员发现了来自24个物种的74个NADK基因同源基因，这些物种代表了植物界中的八个主要谱系。这些NADK基因被分为四个保守的亚家族，并且它们在结构域组织和基因结构上表现出显著的多样性。除了典型的NAD_kinase结构域外，亚家族II中还发现了额外的结构域，如腺苷酸激酶、双重特异性磷酸酶和蛋白质酪氨酸磷酸酶催化结构域。亚家族III中的NADKs在结构域内和与其他亚家族之间的序列相似性较低（约30%），这表明基因融合和剪接可能发生在基因复制之后，导致亚家族II和III中观察到特定的结构域组织。进一步分析表明，NADK基因家族在结构和功能上都经历了显著的变化。在植物中，NADK基因的表达模式在发育的不同阶段以及不同的非生物和生物胁迫以及激素处理下有所不同，这突出了NADK家族在植物中的功能多样性和功能分化[1]。

在哺乳动物中，NADK的激活是通过磷酸化和蛋白质-蛋白质相互作用来实现的。研究表明，NADK在多细胞生物体的细胞氧化还原平衡和代谢中发挥着至关重要的作用。NADK基因和NADP(H)的产生机制在古菌、细菌、植物和哺乳动物中是进化上保守的。NADK的分子特性和信号机制以及其在病理生理学上的意义也得到了广泛的研究[2]。

在真核生物中，NADK基因库是古老的，并且随着主要的进化转变而经历周期性的进化。真核生物的NADK基因可以分为两个古老的亚家族，分别对应于细胞质和线粒体。此外，细胞质NADK基因的复制与线粒体NADK基因的丢失有关，或者在 Archaeplastida 中与质体的获得有关。此外，研究人员还发现，在真核生物中，细胞质和线粒体NADK同源物与独立复制在细菌中发生的同源物无关。这些发现表明，真核生物的NADK基因库是古老的，并且随着主要的进化转变而经历周期性的进化[3]。

在非小细胞肺癌（NSCLC）中，NADK的磷酸化通过NUAK1介导的NADK磷酸化来减轻ROS积累，从而促进奥希替尼耐药性。研究发现，NUAK1在奥希替尼耐药的NSCLC细胞中高度表达，并通过与NADK直接相互作用并使其在丝氨酸64（S64）处磷酸化来减轻奥希替尼诱导的ROS积累。此外，研究还发现，NADK在LUAD患者中表达显著升高，并且NADK的敲低抑制了LUAD细胞的增殖，并促进了Erastin/RSL3诱导的LUAD细胞的铁死亡。这些发现表明，NADK在NSCLC的发展和耐药性中发挥着重要作用[4,5]。

NADK还可以通过激活ID1表达来促进NSCLC的淋巴结转移。研究发现，NADK的表达与NSCLC患者的淋巴结转移率、TNM和AJCC分期呈正相关。此外，NADK可以通过与Smurf1相互作用来抑制BMPR1A的泛素化和降解，进一步激活BMPs信号通路并促进ID1转录。这些发现表明，NADK可能成为转移性NSCLC的潜在诊断指标和新型治疗靶点[6]。

(-)-表儿茶素没食子酸（EGCG）是一种非竞争性NADK抑制剂，它通过结合NADK的非底物结合位点来直接结合NADK。EGCG可以特异性地抑制KRAS突变肺癌细胞系的增殖，而不影响KRAS野生型肺癌细胞系。这表明EGCG可能成为NADK靶向探针的候选药物[7]。

MNADK是一种线粒体定位的NADK，它在小鼠肝脏中富集，并且受营养调节。MNADK缺乏的患者表现出线粒体疾病的症状。MNADK的发现为线粒体NADPH产生和哺乳动物细胞中氧化还原平衡的维持提供了关键的线索[8]。

在胰腺癌中，NADK基因突变具有致癌活性。突变型NADK的表达提供了一种获得性酶活性，导致细胞内ROS的减少和肿瘤发生。此外，敲除野生型NADK可以减弱PDAC细胞系在体内和体外的生长。这些数据表明，通过注释罕见突变来揭示重要的癌症信号通路，可以作为额外的治疗靶点[9]。

在贻贝中，NADK介导的脯氨酸合成增强了耐高盐性。研究发现，在急性高盐胁迫下，ScNADK的表达显著增加。此外，ScNADK的敲低导致脯氨酸含量显著降低，以及参与脯氨酸合成的关键酶基因P5CS和P5CR的表达水平降低。这些发现表明，ScNADK在高盐胁迫下通过增加脯氨酸的产生来增强耐高盐性[10]。

综上所述，NADK基因在植物和动物中发挥着重要的作用。在植物中，NADK基因家族经历了显著的进化和功能分化，并且在不同的发育阶段和胁迫条件下表现出不同的表达模式。在动物中，NADK在细胞氧化还原平衡和代谢中发挥着重要作用，并且在多种疾病中发挥着重要的作用，包括NSCLC和胰腺癌。NADK的研究有助于深入理解细胞内氧化还原平衡和代谢的调控机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。