Gbp7-flox 基因敲除小鼠

Guanylate-binding protein 7 (GBP7) 是一种重要的宿主免疫蛋白，属于GBP家族，该家族在宿主免疫反应中发挥着关键作用，提供对细菌和病毒入侵者的防御。GBP7 基因似乎是从 GBP4 基因的复制中出现的，并且似乎仅存在于灵长类动物中。GBP7 在宿主免疫系统中具有多种功能，包括抑制流感病毒复制、参与抗病毒免疫反应和调节骨代谢等。

GBP7 在流感病毒感染过程中发挥重要作用。研究发现，GBP7 表达在流感病毒感染的小鼠肺部、人外周血单核细胞 (PBMC) 和 A549 细胞中显著上调。GBP7 敲除可以抑制流感病毒复制，通过增强流感病毒诱导的 I 型干扰素 (IFN)、III 型 IFN 和促炎细胞因子的表达。相反，GBP7 过表达可以促进流感病毒复制，通过抑制这些因子的表达。GBP7 敲除增强了流感病毒诱导的核因子-κB (NF-κB) 活化和 stat1 和 stat2 的磷酸化；GBP7 过表达产生了相反的效果。这些数据表明，GBP7 通过 NF-κB 和 JAK-STAT 信号通路抑制对流感病毒感染的先天免疫反应。因此，GBP7 可以作为控制流感病毒感染的治疗靶点[1]。

GBP7 还参与抗病毒免疫反应。在基孔肯雅病毒 (CHIKV) 感染的小鼠模型中，GBP7 等干扰素调节基因 (IRGs) 在大脑组织中的表达显著上调。GBP7 等高度调节的 IRGs 包括 Ifit1、Ifi44、Ddx60、Usp18、Stat1、Rtp4、Mnda、Gbp3、Gbp4、Gbp7、Oasl2、Oas1g、Ly6a、Igtp 和 Gbp10，以及许多其他表达水平变化较小的基因。这些 IRGs 在 CHIKV 感染的小鼠大脑组织、人神经细胞系 IMR-32 和肝细胞系 Huh-7 中的 mRNA 转录本平行调节。这些结果表明，GBP7 等高度调节的 IRGs 在中枢神经系统 (CNS) 中调节 CHIKV 复制方面发挥着重要作用[2]。

GBP7 还参与骨代谢的调节。研究发现，IFN 信号通路成分缺陷小鼠，包括 IFNα 和 β 受体 1 (IFNAR1)、干扰素调节因子 1 (IRF1)、IRF9 和 STAT1，与野生型小鼠相比，骨密度降低，破骨细胞形成增加。小鼠 3 号染色体上的 IFN 诱导的 GBP (GBP1、GBP2、GBP3、GBP5、GBP7) 是负调节与年龄相关的骨丢失和破骨细胞形成所必需的。GBP2 和 GBP5 均负调节体外破骨细胞分化，GBP5 缺失导致小鼠年龄相关的骨丢失增加。此外，GBP5 缺失或 3 号染色体 GBP 缺失小鼠与野生型小鼠相比，LPS 介导的炎症性骨丢失增加。总的来说，GBP5 通过负调节破骨细胞形成来限制与年龄相关的和炎症诱导的骨丢失[3]。

GBP7 还参与细菌感染的防御。研究发现，小鼠 3 号染色体上的 GBP5 对细菌 DNA 介导的炎症小体激活很重要。GBP5 缺失导致小鼠巨噬细胞中细菌负荷增加，肝脏组织中肉芽肿数量增加，表明疾病严重程度增加。这些结果表明，虽然 GBP5 在巨噬细胞中具有高表达模式，并且参与细菌 DNA 介导的炎症小体激活，但小鼠 3 号染色体上的多个 GBP 协作对于完全控制布鲁氏菌病感染是必要的[4]。

GBP7 还参与类风湿性关节炎的发病机制。研究发现，GBP5 在类风湿性关节炎 (RA) 滑膜组织中选择性上调，并且在佐剂诱导的关节炎 (AIA) 大鼠的关节中也显著上调。GBP5 敲除增强了由 IL-1β 诱导的 IL-6、IL-8 和上皮中性粒细胞活化肽 78/CXCL5 的产生，以及基质金属蛋白酶 1 (MMP-1) 的产生。GBP5 敲除增加了人 RASFs 的 IFNγ 诱导的增殖和迁移。GBP5 敲除体内使用关节内 siRNA 加剧了大鼠 AIA 的疾病发作、严重程度、滑膜炎和骨破坏。由 RASFs 表达的 GBP-5 具有恢复细胞稳态和减轻 RA 中的炎症和组织破坏的潜力[5]。

GBP7 还参与细菌感染的防御。研究发现，GBP7 等小鼠 65-kD GBP 基因家族成员在巨噬细胞和基因缺陷动物中对李斯特菌或分枝杆菌感染具有细胞自主免疫力。这些 GBP 调动宿主防御蛋白，包括吞噬细胞氧化酶、抗菌肽和自噬效应子，以杀死细胞内细菌。因此，特定的 65-kD GBP 协调强效的氧化和囊泡转运程序，以保护宿主免受感染[6]。

GBP7 还参与对细菌感染的防御。研究发现，金黄色葡萄球菌噬菌体 vB_SauM_JS25 对 MNV 复制具有显著的抑制作用。此外，还发现噬菌体/MNV 共孵育的 RAW 264.7 细胞中发生了转录变化。进一步分析发现，先天免疫反应可能在限制 MNV 复制方面发挥着重要作用，例如细胞对 IFN-γ 的反应和反应。此外，IL-10、Arg-1、Ccl22、GBP2、GBP3、GBP5 和 GBP7 的基因表达显著增加，这表明 RT-qPCR 和 RNA-seq 结果之间存在强烈的关联。此外，噬菌体处理激活了 GBP，如 RT-qPCR 分析、Western Blotting 和共聚焦显微镜所示。这些数据表明，噬菌体影响先天反应，如 IFN 诱导的 GTP 酶和 GBP，因此在体外表现出抗病毒作用。总的来说，这些发现为免疫细胞和噬菌体的相互作用提供了见解，这些相互作用建立了基于噬菌体的抗病毒作用[7]。

GBP7 还参与系统性红斑狼疮 (SLE) 的发病机制。研究发现，在 SLE 易感小鼠的肾组织外泌体中，let-7f-5p 表达显著下调。此外，在 MRL/lpr SLE 易感小鼠的肾脏组织和 Pristane 诱导的 SLE 小鼠中，let-7f-5p 的表达水平也发生了异常变化。在巨噬细胞炎症模型中，let-7f-5p 的表达水平下调，而 GBP2 和 GBP7 的表达水平上调，巨噬细胞的炎症状态在转染 let-7f-5p 模拟物后得到缓解。共培养间充质干细胞与炎症巨噬细胞模型导致巨噬细胞中 let-7f-5p 表达增加，而炎症因子、GBP2 和 GBP7 表达下调。双荧光素酶报告基因实验证实，let-7f-5p 直接结合到 Gbp7 的 3' UTR 上以调节其表达。let-7f-5p 对 GBP 家族的调节参与 SLE 发病机制，并且是炎症反应的生物标志物，具有潜在的临床应用价值[8]。

综上所述，GBP7 是一种重要的宿主免疫蛋白，参与多种生物学过程，包括抑制流感病毒复制、参与抗病毒免疫反应、调节骨代谢、参与细菌感染的防御和参与系统性红斑狼疮的发病机制等。GBP7 在宿主免疫系统中发挥着重要作用，其研究有助于深入理解宿主免疫反应的机制和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。