Pkn1-flox 基因敲除小鼠

Pkn1，也称为Protein Kinase N1，是一种在真核生物中广泛存在的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。Pkn1在多种生物学过程中发挥重要作用，包括细胞增殖、分化、凋亡和炎症反应。Pkn1属于蛋白激酶C相关激酶家族，其结构特征包括一个N端的调节域和一个C端的激酶域。Pkn1的激酶活性受到多种因素的调节，如磷酸化、氧化还原状态和细胞内钙离子浓度等。

Pkn1在炎症反应中发挥重要作用。Schnappauf等人的研究发现，Pyrin蛋白是编码MEFV基因的产物，该基因突变会导致家族性地中海热（FMF），一种以反复发作的全身性炎症为特征的自身炎症性疾病。Pyrin蛋白能够感知小GTPase RhoA的活性变化，RhoA的激活可以导致PKN1介导的磷酸化依赖性Pyrin抑制。然而，病原体的毒力因子可以通过多种方式下调RhoA的活性，这些变化被Pyrin炎症小体检测到，无论其修饰类型如何[1]。Pyrin炎症小体在介导炎症反应中发挥重要作用，其组装受到细胞质稳态和细胞骨架动力学的波动的影响。

Pkn1在细胞骨架组织中也发挥重要作用。Willems等人的研究发现，PKN1是一种植物特异性蛋白，在细胞分裂中发挥作用。PKN1缺陷可以挽救ccs52a2-1突变体根干细胞表型，而过量的PKN1抑制了ccs52a2-1植物的细胞分裂，表明需要控制PKN1的丰度以进行适当的发育。PKN1在植物界中保守，其功能在细胞分裂中在苔藓Marchantia polymorpha中进化保守。PKN1在细胞周期中的积累模式取决于细胞周期阶段，定位于微管结构，包括前前相带、有丝分裂纺锤体和胞质分裂环。这些结果表明，PKN1是一种新型的植物特异性蛋白，在细胞分裂中发挥作用，可能受到CCS52A2激活的APC/C的蛋白酶控制[2]。

Pkn1在细胞分化和凋亡中也发挥重要作用。Yasui等人的研究发现，PKN1负调节B细胞抗原受体（BCR）下游的Akt激酶，这对于正常的GC发育是必要的。Pkn1敲除B细胞对BCR刺激表现出超敏反应，并具有增加的磷酸化Akt1水平。在没有免疫或感染的情况下，Pkn1敲除小鼠会自发形成GC并随着年龄的增长发展成自身免疫性疾病，其特征是产生自身抗体和肾小球肾炎。Pkn1敲除GC中选择了更多、具有较少体细胞BCR基因V区超突变的B细胞。这些结果表明，PKN1下调BCR激活的Akt活性对于正常GC B细胞存活和选择至关重要[5]。此外，PKN1的激酶活性对于维持肌肉祖细胞的命运至关重要。Msx1是胚胎发生中的一种同源蛋白，它在维持肌肉祖细胞命运中发挥关键作用。Msx1通过与Pkn1合作，防止肌肉祖细胞分化，维持肌肉祖细胞的命运[3]。

Pkn1在细胞聚集和球形形成中也发挥重要作用。Mehruba等人的研究发现，PKN1[T778A]（PKN1 T778A/T778A纯合子敲入）MEFs在悬浮培养中表现出显著的延迟聚集和更高的细胞死亡敏感性。视频分析显示，与WT MEFs相比，PKN1[T778A] MEFs的细胞迁移能力降低，细胞间接触频率较低。当在U形超低附着孔板中培养时，初始尺寸较大且松散堆积的WT MEFs聚集体在24小时内发生致密化，形成一个单一的圆形球形。另一方面，PKN1[T778A] MEFs的图像定量分析显示，在24小时内，球形致密化不规则，圆度、致密度和球度降低。这些结果表明，PKN1的激酶活性控制MEF悬浮培养中的细胞聚集和球形致密化，可能通过调节细胞迁移和细胞表面N-钙粘蛋白和整合素的表达来实现[4]。

Pkn1在心脏肌细胞中也发挥重要作用。Kajimoto等人的研究发现，低渗性细胞肿胀在心肌中由病理性条件引起，包括缺血再灌注，并影响离子转运蛋白/通道和基因表达的活动。然而，由低渗性应激（HS）激活的信号机制在心脏肌细胞中尚未完全阐明。一种由Pkc1和MAPKs组成的特异性蛋白激酶级联反应，在酵母中被HS激活。作者发现，蛋白激酶N1（PKN1），一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，Pkc1的同源物，在心脏肌细胞中由HS（67%渗透压）在5分钟内激活，并在60分钟时达到峰值活性。HS诱导的PKN1激活伴随着Thr（774）的磷酸化和PDK1的伴随激活，PDK1是PKN1的潜在上游调节因子。HS还激活了RhoA，从而增加了PKN1和RhoA之间的相互作用。PP1（10-5 M），一种选择性的Src家族酪氨酸激酶抑制剂，显着抑制了HS诱导的RhoA和PKN1的激活。组成型活性PKN1显着增加了Elk1-GAL4的转录活性，这种活性被显性负MEK抑制。PKN1的过表达显着增加了ERK的磷酸化，而PKN1的下调则抑制了HS诱导的ERK磷酸化。PKN1的下调和ERK的抑制均显着抑制了在HS存在下心脏肌细胞的存活。这些结果表明，由Src、RhoA、PKN1和ERK组成的信号级联反应由HS激活，从而促进心脏肌细胞的存活[6]。

综上所述，Pkn1是一种重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在多种生物学过程中发挥重要作用。Pkn1在炎症反应、细胞骨架组织、细胞分化和凋亡、细胞聚集和球形形成以及心脏肌细胞中均发挥重要作用。Pkn1的研究有助于深入理解其在多种生物学过程中的作用机制，为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。