Gkn3-flox 基因敲除小鼠

Gkn3，也称为Gastrokine 3，是一种在哺乳动物中发现的第三种胃泌素基因。胃泌素是一类由胃粘液细胞分泌的蛋白质，GKN1和GKN2是已知的两种胃泌素。Gkn3的表达在胃癌中丧失，这表明它可能在肿瘤抑制中发挥作用。通过对分子结构、进化保守性、组织表达以及在胃病小鼠遗传模型中的转录/翻译结果的深入研究，Gkn3被表征为一种分泌蛋白，分子量约为19千道尔顿。在远端胃中，Gkn3与三叶因子（Tff）2共同表达，并在近端胃中区分出一种Griffinia simplicifolia凝集素（GS）-II阳性的粘液颈细胞（MNC）亚群。在人类中，一个普遍存在的W59X终止密码子多态性导致GKN3基因非功能性。人口遗传学分析揭示了非洲人群中占主导地位的GKN3通读等位基因，并表明W59X在非非洲人群中的快速扩张。小鼠Gkn3表达在幽门螺杆菌相关的前癌病变——胃萎缩中显著上调，这种病变通常与幽门螺杆菌相关，并具有痉挛素多肽表达化生（SPEM）的特征。Gkn3过表达可抑制胃上皮细胞系的增殖，独立于与重组人TFF2孵育或细胞凋亡。Gkn3编码一种新型、功能独特的胃泌素，可能在胃萎缩中过表达并抑制上皮细胞增殖。人类GKN3终止等位基因W59X的传播可能在非非洲人中因为其对胃部前癌变的影响而被选择[1]。

在对人类胃泌素基因座进化的研究中，GKN3被发现在粘液细胞中表达，并且与GKN2在基因座中的SNP分配模式相似。GKN3显示出方向选择和基于人群的选择性清除的迹象。一个选择性清除事件包括rs10187256 SNP，最初被确定为祖先色氨酸到终止密码子的突变。衍生（非祖先）等位基因在亚洲人群中固定。另一个SNP rs75578132，位于rs10187256下游5bp处，在几乎所有欧洲人、一些拉丁美洲人和一些非洲人中显示出第二个选择性清除事件，可能是由于非洲殖民化期间欧洲基因的重新引入。此外，发现在所有检查的人类基因组中，一个突变会破坏假定的外显子3-内含子3边界的剪接供体位点。这些结果表明，GKN3基因座在非洲、亚洲和欧洲人群中经历了各种选择性清除，反映了基因组进化的地理和民族模式[2]。

在对小鼠肠道不同部位的表达谱研究中，发现Gkn3在近端结肠和/或十二指肠中最大表达，与Agr2、Muc6/A4gnt/Tff2、Tff1、Fut2、Gkn2、Gkn3、Duox2/Lpo和Nox1等基因一起表达。这些基因的表达表明在近端结肠和/或十二指肠中存在不同的保护系统，如Tff2/Muc6、Tff1-Fcgbp、胃泌素、岩藻糖化和活性氧（ROS）。在Tff1缺陷小鼠中，肠道异常已被报道，但与野生型小鼠相比，肠道中Gkn1、Gkn2、Nox1、Tff2等基因的转录变化并不显著。此外，还发现Tff1、Tff2和Tff3在胰腺、肝脏和肺中的表达受到交叉调节。在蛋白质水平上，十二指肠中发现了异源二聚体Tff1-Fcgbp和各种单体Tff1形式，而在近端结肠中发现了高分子量Tff2/Muc6复合物[3]。

在研究小鼠脾脏对弓形虫感染的转录反应时，发现感染后Nlrp3、Nlrp12和Nlrp1a等模式识别受体的表达显著增加，而在Tff1缺陷和Tff3缺陷小鼠中，这种增加减弱，表明Tff1和Tff3对炎症反应具有正调节作用。此外，Tff1（编码一种运动性凝集素）和其他分泌基因，如胃泌素（Gkn）、IgG Fc结合蛋白（Fcgbp）和粘蛋白Muc2的表达也受到分析。这些基因产物属于一个保护粘液上皮的相互作用网络。感染后，Tff1的表达显著增加，这可能会增加免疫细胞的运动性。然而，Gkn3、Fcgbp和Muc2在口服感染7天后下调，而腹腔内感染4周后只有Gkn3仍然下调。这可能是Gkn3、Fcgbp和Muc2参与脾脏结构暂时性破坏及其随后重组的迹象，这是弓形虫感染后的特征[4]。

在研究早期使用达格列净对小鼠2型糖尿病模型中胰腺β细胞质量的影响时，发现达格列净的早期使用根据其持续时间可以保存胰腺β细胞质量，并显著改善血糖水平。如果持续时间相同，达格列净的早期使用在保存胰腺β细胞质量方面更有效，增加血清胰岛素水平并改善血糖水平。通过微阵列分析，发现早期使用达格列净后，Agr2、Tff2和Gkn3的表达显著上调。这种上调的基因表达可能为胰腺β细胞质量的保存提供了一个遗留效应。我们预计达格列净的早期使用将提供一种长期效应，以保存胰腺β细胞质量[5]。

综上所述，Gkn3是一种在胃粘液细胞中表达的分泌蛋白，其表达在胃癌中丧失，表明其在肿瘤抑制中可能发挥作用。Gkn3在胃萎缩中过表达，可能抑制上皮细胞增殖。人类GKN3基因座经历了各种选择性清除，反映了基因组进化的地理和民族模式。Gkn3在小鼠肠道不同部位中表达，并与其他保护粘液上皮的基因协同表达。Gkn3在弓形虫感染后的小鼠脾脏中下调，可能参与脾脏结构的暂时性破坏及其重组。此外，Gkn3的表达在早期使用达格列净后上调，可能对胰腺β细胞质量的保存有积极影响。这些发现表明Gkn3在维持胃和肠道健康中具有重要作用，并且可能与某些疾病的发病机制相关。