Usp45-flox 基因敲除小鼠

Usp45，也称为泛素特异性蛋白酶45，是一种重要的去泛素化酶。去泛素化酶特异性地去除泛素分子从泛素标记的目标蛋白上，从而抑制目标蛋白的降解，并在肿瘤中发挥重要作用。Usp45在多种生物过程中发挥重要作用，包括细胞分裂、细胞壁周转、蛋白质分泌和视网膜功能等。此外，Usp45在肿瘤中也发挥重要作用，其表达与多种肿瘤的发生和发展密切相关。

在Lactococcus lactis中，Usp45是一种主要的分泌蛋白。Usp45的信号肽已被广泛用于工程策略中，以分泌对制药和营养品领域有意义的异源蛋白。然而，尽管进行了25年的研究，Usp45的生物功能仍然不清楚。研究发现，Usp45在细胞分裂中发挥着重要作用，可能是通过作为肽聚糖水解酶来介导细胞分离。此外，Usp45的启动子被半乳糖高度激活。这表明Usp45可能在细胞壁周转过程中发挥作用，并且其表达可能受到半乳糖的调节。Usp45还可能是一种新的抗微生物药物靶点，并且对于优化Lactococcus lactis中的应用具有重要意义[2]。

Usp45的信号肽已被用于分泌其他蛋白质，例如P9蛋白。P9蛋白来自Akkermansia muciniphila，已被证明可以增加GLP-1的释放并改善高脂肪饮食诱导的小鼠的葡萄糖稳态。为了获得一种产生P9蛋白的工程Lactococcus lactis，P9成熟多肽链与N端信号肽Usp45融合，并在Lactococcus lactis NZ9000中表达。重组Lactococcus lactis NZP9成功检测到P9的异源分泌。Lactococcus lactis NZP9的细胞上清液刺激了NCI-H716细胞的GLP-1产生。GLP-1生物合成基因GCG和PCSK1的相对表达水平分别上调了1.63倍和1.53倍。这表明，产生P9的工程Lactococcus lactis可能具有治疗糖尿病、肥胖和其他代谢紊乱的潜力[3]。

Usp45的信号肽也被用于分泌其他蛋白质，例如牛溶菌素。牛溶菌素在Lactococcus lactis中的异源生产已被研究。研究发现，当使用Usp45基因的启动子和完整的信号序列驱动牛溶菌素基因表达时，牛溶菌素在Lactococcus lactis菌株BPL420中有效地分泌。细胞裂解仅在产生牛溶菌素片段的菌株中出现，包括催化结构域，而在仅产生牛溶菌素非催化区域的对照菌株中没有观察到细胞裂解。这表明，Usp45信号肽可以有效地促进牛溶菌素的分泌，并且牛溶菌素具有生物活性[4]。

Usp45的信号肽还被用于分泌其他蛋白质，例如β-1,3-1,4-葡聚糖酶。β-1,3-1,4-葡聚糖酶是一种内切葡聚糖酶，可以水解含有β-1,3和β-1,4键的线性β-葡聚糖，例如大麦β-葡聚糖。研究发现，将β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因转化到食品级质粒pNZ8149中，并使用nisin控制的基因表达系统在Lactococcus lactis NZ3900中成功表达。为了促进胞外分泌，在载体构建过程中添加了Usp45信号肽。β-1,3-1,4-葡聚糖酶在细胞外分泌，并以可溶性形式存在于细胞中。分泌的β-1,3-1,4-葡聚糖酶的N端氨基酸残基分析显示，Usp45肽已被去除。β-1,3-1,4-葡聚糖酶的最适温度和pH分别为40°C和6。分泌的β-1,3-1,4-葡聚糖酶的酶动力学参数Vmax、Km、kcat和kcat/Km分别为1317.51 μmol min-1、1.97 mg ml-1、588.54 s-1和298.26 ml s-1·mg-1。细胞内和细胞外β-1,3-1,4-葡聚糖酶的酶动力学参数没有显著差异。转化Lactococcus lactis NZ3900在β-葡聚糖含量液体培养基中的生长模式证实了β-葡聚糖的降解。转化菌株降解β-葡聚糖，产生低聚糖，并产生乳酸。这种菌株和表达系统可以应用于需要食品级Lactococcus lactis分泌表达系统产生β-1,3-1,4-葡聚糖酶的工业领域[5]。

Usp45在肿瘤中也发挥重要作用。研究发现，Usp45在大多数类型的肿瘤中上调，并与患者的总生存期和复发无病生存期呈负相关。此外，Usp45的结构变异、基因突变和基因拷贝数变异在不同的肿瘤类型中被发现。泛癌分析表明，Usp45与mRNA甲基化、肿瘤异质性和肿瘤干细胞密切相关。在大多数类型的肿瘤中，Usp45的表达与许多免疫检查点分子和免疫调节因子（如PD-L1）呈正相关，而与肿瘤微环境中NK细胞、Th1细胞、巨噬细胞和树突状细胞的浸润水平呈负相关。最后，构建了Usp45在不同类型肿瘤中的ceRNA调控网络、蛋白质-蛋白质相互作用网络和下游调控网络。这些结果表明，Usp45可能在肿瘤的发生和发展中发挥重要作用，并可能成为治疗肿瘤的新靶点[1]。

综上所述，Usp45是一种重要的去泛素化酶，参与调控多种生物过程，包括细胞分裂、细胞壁周转、蛋白质分泌和视网膜功能等。Usp45在肿瘤中也发挥重要作用，其表达与多种肿瘤的发生和发展密切相关。此外，Usp45的信号肽已被用于分泌其他蛋白质，例如P9蛋白、牛溶菌素和β-1,3-1,4-葡聚糖酶。这些研究结果为深入理解Usp45的生物学功能和其在疾病发生中的作用提供了重要信息，并为开发基于Usp45的治疗策略提供了新的思路和策略。