Tigar-flox 基因敲除小鼠

TIGAR（TP53-induced glycolysis and apoptosis regulator）是一种由肿瘤抑制因子p53诱导的基因。TIGAR在细胞代谢、细胞凋亡和DNA修复等方面发挥着重要作用。TIGAR的表达可以降低细胞内果糖-2,6-二磷酸的水平，进而抑制糖酵解过程，并减少细胞内的活性氧（ROS）水平。这种功能与TIGAR保护细胞免受ROS介导的细胞凋亡的能力相关。因此，TIGAR的表达可能调节细胞对p53诱导的凋亡反应，使细胞在面对可逆转或可修复的轻度或短暂应激信号时能够存活。TIGAR在细胞中主要位于细胞质中，在应激情况下会被转运到细胞核和细胞器，包括线粒体和内质网，以调节细胞功能[1]。TIGAR的表达受到p53家族成员（p53、p63和p73）、某些转录因子（SP1和CREB）以及非编码miRNA（miR-144、miR-885-5p和miR-101）的调控[2]。

TIGAR主要通过其果糖-2,6-二磷酸酶活性，水解果糖-1,6-二磷酸和果糖-2,6-二磷酸，从而抑制糖酵解过程。TIGAR还能促进磷酸戊糖途径的流量，产生烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）和核糖，从而促进DNA修复，并减少细胞内的活性氧。TIGAR因此维持了能量代谢平衡，调节自噬和干细胞分化，并促进细胞存活。同时，TIGAR还具有非酶功能，可以与视网膜母细胞瘤蛋白、蛋白激酶B、核因子κB、己糖激酶2和ATP5A1等蛋白相互作用，介导细胞周期阻滞、炎症反应和线粒体保护[2]。

在肺动脉高压（PAH）中，内皮功能障碍和血管闭塞疾病与DNA损伤和骨形态发生蛋白受体2（BMPR2）信号传导受损有关。研究发现，DNA损伤和氧化应激下，肺动脉和肺微血管内皮细胞中存在一种药理上可诱导的血管保护机制，部分由BMPR2依赖的转录因子复合物介导，该复合物由过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）和p53组成。研究还发现，PPARγ-p53转录因子复合物调节19个基因的表达，这些基因参与肺内皮细胞存活、血管生成和DNA修复，包括TIGAR。在Bmpr2基因敲除小鼠中，Nutlin-3挽救了内皮细胞中的p53和PPARγ-p53复合物的形成，并诱导了如APLN和JAG1等目标基因的表达，从而再生肺微血管和逆转肺动脉高压。在来自BMPR2突变PAH患者的PAECs中，p53和PPARγ-p53基因的药理诱导修复了受损的DNA，利用了核苷酸切除修复途径中的基因，而没有引发PAECs的凋亡。这些研究为基于p53的PAH血管再生疗法铺平了道路，通过将治疗焦点扩展到PAEC功能障碍和与PAH进展相关的DNA损伤，从而恢复PAH PAECs，再生肺微血管，并逆转疾病[3]。

在胰腺导管腺癌（PDAC）模型中，TIGAR蛋白的抗氧化活性支持肠道组织修复和腺瘤的发展。研究发现，TIGAR对ROS的调节支持PDAC细胞的癌前肿瘤发生，同时限制转移。PDAC细胞中ROS的增加驱动了一种表型转换，增加了迁移、侵袭和转移能力。这种转换依赖于MAPK信号通路的增加激活，并且可以通过抗氧化剂处理来逆转。在小鼠和人类中，TIGAR的表达在PDAC的发展过程中被调节，在癌前病变中TIGAR水平较高，而在转移性肿瘤中TIGAR水平较低。这项研究表明，对ROS的动态控制是恶性肿瘤进展的基础，有助于解释抗氧化剂治疗的促肿瘤和抗肿瘤作用的相互矛盾的报告[4]。

在尿路上皮癌（UC）中，药物耐药性是导致治疗反应不佳的一个重要因素。代谢组分析表明，吉西他滨耐药性尿路上皮癌细胞中存在代谢重编程，其中增加的有氧糖酵解和磷酸戊糖途径的代谢刺激促进了胞嘧啶生物合成，增加了吉西他滨竞争物脱氧胞苷三磷酸（dCTP）的产生，从而降低了其治疗效果。此外，还观察到异柠檬酸脱氢酶2（IDH2）的获得功能诱导了还原性谷氨酰胺代谢，以稳定Hif-1α的表达，进而刺激有氧糖酵解和磷酸戊糖途径旁路在吉西他滨耐药性UC细胞中。有趣的是，IDH2介导的代谢重编程还通过增加NADPH和谷胱甘肽的产生来提高对顺铂的交叉耐药性。IDH2的下调或药理抑制恢复了化疗敏感性。由于IDH2介导的代谢重编程影响了关键代谢酶的表达，如TIGAR、TKT和CTPS1，这些酶的表达与患者的预后不良相关，因此IDH2可能成为恢复化疗耐药性尿路上皮癌化疗敏感性的一个新的治疗靶点[5]。

在动脉粥样硬化中，TIGAR的表达在巨噬泡沫细胞形成和动脉粥样硬化形成过程中增加。TIGAR的敲除显著促进了巨噬细胞中的脂质积累。沉默TIGAR损害了胆固醇外排并下调了ATP结合盒转运蛋白A1（ABCA1）和ABCG1的表达，这是通过干扰肝X受体α（LXRα）的表达和活性，但没有影响巨噬细胞对胆固醇的摄取。此外，TIGAR缺陷对胆固醇代谢的抑制作用是通过ROS/CYP27A1途径介导的。体内实验表明，TIGAR缺陷降低了斑块和主动脉中ABCA1和ABCG1的水平，并损害了胆固醇逆向转运（RCT）的能力，从而在Apoe-/-小鼠中导致动脉粥样硬化的进展。TIGAR通过上调ABCA1和ABCG1的表达，通过ROS/CYP27A1/LXRα途径减轻了动脉粥样硬化的发生[6]。

在非小细胞肺癌（NSCLC）中，TIGAR的表达下调减少了NSCLC细胞在体外和体内的侵袭和转移。免疫组化分析显示，72例NSCLC患者的TIGAR和Met蛋白表达与肺癌的晚期阶段呈正相关。此外，TIGAR和Met共表达高的患者生存率明显较差。此外，还发现Met信号通路参与TIGAR诱导的侵袭和转移。这项研究表明，TIGAR/Met通路可能是NSCLC治疗的一个新靶点。在使用Met抑制剂治疗NSCLC之前，评估TIGAR的表达是必要的[7]。

综上所述，TIGAR是一种由p53诱导的基因，在细胞代谢、细胞凋亡和DNA修复等方面发挥着重要作用。TIGAR的表达受到多种因素的调控，包括p53家族成员、转录因子和非编码miRNA。TIGAR的表达与多种疾病的发生和发展相关，包括肺动脉高压、胰腺癌、尿路上皮癌和动脉粥样硬化。TIGAR的研究有助于深入理解细胞代谢和细胞凋亡的调控机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。