H2-K1-flox 基因敲除小鼠

H2-K1是小鼠主要组织相容性复合体I（MHC-I）基因家族的一个成员，编码MHC-I分子，这些分子在免疫系统中起着重要作用。MHC-I分子主要表达于所有核细胞表面，负责将细胞内合成的蛋白质片段（称为抗原肽）展示给免疫系统的其他部分，尤其是CD8+ T细胞。CD8+ T细胞识别这些肽并消灭那些展示异常肽的细胞，如感染了病毒或癌变的细胞。

在癌症免疫监视中，MHC-I分子的作用至关重要，因为它们能够将肿瘤细胞内的抗原肽展示给免疫系统，从而启动免疫反应来识别和消灭肿瘤细胞。然而，目前对MHC-I相关肽（统称为免疫肽组）的分析方法主要局限于体外研究或肿瘤细胞裂解物，这限制了我们对体内肿瘤特异性抗原展示模式的理解。为了克服这些限制，有研究通过在H2-K1基因中引入一个可诱导的亲和标签，并将其靶向到KrasLSL-G12D/+Trp53fl/fl小鼠模型中，从而能够在活体内精确地分离MHC-I肽。这一方法使我们能够从自发的胰腺导管腺癌和肺腺癌中分离MHC-I肽，并分析肺腺癌免疫肽组从肺泡II型细胞起源到晚期疾病的整个病程。研究发现，肺腺癌中肽的差异性展示不能通过mRNA表达或翻译效率预测，可能由翻译后机制驱动。用体内展示的肺腺癌肽进行疫苗接种，在未免疫和肿瘤携带小鼠中诱导了CD8+ T细胞反应。许多特异性于肺腺癌的肽，包括免疫原性肽，其相应的mRNA表达很少，这提示我们需要重新考虑根据转录丰度进行抗原预测的流程[1]。

除了癌症，H2-K1基因还与其他疾病有关。例如，有研究表明，随着大脑老化，MHC-I的表达增加，而微胶质细胞是小鼠和人类大脑中MHC-I的主要来源。研究发现，在3-6个月和18-22个月大的小鼠中，微胶质细胞显著上调了MHC-I途径基因B2m、H2-D1、H2-K1、H2-M3、H2-Q6和Tap1的表达，而在星形胶质细胞和神经元中则没有上调。在12-23个月的时间跨度内，微胶质细胞的MHC-I逐渐增加，直到21个月大时加速。MHC-I蛋白在微胶质细胞中富集，并随着年龄的增长而增加。微胶质细胞表达MHC-I结合的Lilrs和Pilrs受体家族，而星形胶质细胞和神经元则没有表达，这可能使细胞能够进行自发的MHC-I信号传导，并在小鼠和人类中随着年龄的增长而增加。在多个AD小鼠模型和人类AD数据中，观察到微胶质细胞MHC-I、Lilrs和Pilrs的表达增加，这表明它们与细胞衰老相关。这种与衰老和AD一致的MHC-I、Lilrs和Pilrs的诱导，为细胞自发的MHC-I信号传导调节微胶质细胞在衰老和神经退行性变中的重新激活提供了可能性[2]。

此外，有研究发现，视网膜小胶质细胞表达的MHC-I比脑小胶质细胞多，这导致在LCMV感染期间，视网膜中的CD8+ T细胞密度比大脑中的高。视网膜和大脑的微环境不同，导致小胶质细胞特异性基因表达变化。视网膜小胶质细胞通过scRNA-seq和多参数流式细胞术表达更多的MHC-I，这可能导致在LCMV感染期间刺激CD8+ T细胞炎症的能力增强。这些结果可能解释了在全身病毒感染和CD8+ T细胞驱动的自身免疫性疾病中，视网膜和大脑之间的组织特异性差异[3]。

此外，有研究表明，脑内细胞产生的IFN-γ能够上调大脑中许多对保护性先天免疫和T细胞介导的保护性免疫至关重要的分子，包括MHC-I分子H2-K1和H2-D1的表达。这些分子对于激活保护性先天免疫和T细胞免疫至关重要，从而有效控制脑内弓形虫感染[4]。

还有研究发现，Bptf是核小体重塑因子（NURF）的一个必需且独特的亚基，主要调节不同细胞类型中一组独特的基因的表达。Bptf的功能与其在基因表达中的作用一致，它在核小体无序区域（NFRs）的核小体占有率方面也发挥着重要作用，许多NFRs位于Ctcf和多价因子Cohesin占据的位点。NURF在Ctcf结合位点的功能可能是直接的，因为Bptf在活体内占据Ctcf结合位点，并与CTCF和Cohesin亚基SA2有物理相互作用。在H2-K1基因的焦点研究中，Bptf调节Klf4结合到上游Ctcf位点附近的能力，可能影响基因表达。这些研究表明，NURF调节的基因表达部分是通过与普遍存在的多价因子Ctcf和Cohesin的物理和功能相互作用来实现的[5]。

还有研究发现，DNMT1在神经元中高表达，尽管这些细胞是非分裂的。这表明DNMT1在神经元中可能具有除经典的细胞分裂后DNA重新甲基化以外的其他作用。研究发现，DNMT1在神经元中调节MHC-I的表达，尽管MHC-I蛋白水平没有受到影响，但DNMT1活性调节了不同MHC亚型之间的相对MHC-I表达水平。这一发现对于CNS自身免疫性疾病和肌萎缩侧索硬化症（ALS）具有重要意义，在这些疾病中，特定的MHC-I亚型展示的表位可能变得重要，而在ALS中，H2-K而非H2-D保护运动神经元免受ALS星形胶质细胞引起的毒性[6]。

此外，还有研究表明，随着年龄的增长，小鼠和人类的大脑中MHC-I途径的诱导具有性别差异。MHC-I成分和受体（H2-K1、H2-D1、β2M、Lilrb3、Klra2、CD247）在海马体、皮层、小脑、脑干和视网膜中的表达谱明显不同。随着年龄的增长，MHC-I成分、受体、相关的炎症转录本（IL1α、IL1β、IL6、TNFα）和TAP成分在大脑各区域被诱导，并且女性比男性的诱导程度更大。H2-K1和H2-D1的表达与CNS区域、年龄和性别之间CG和非CG启动子甲基化差异相关，并伴有促炎基因表达的增加。人类大脑老化数据的荟萃分析也表明，随着年龄的增长，MHC-I的表达增加。MHC-I信号的诱导可能有助于调节与老化相关的突触调节和突触可塑性的改变[7]。

最后，还有研究发现，一些免疫基因的表达与小鼠品系的社会行为有关。例如，H2-d1、C1qb、Cx3cl1、H2-k1、Polr3b和Tnfsf13b等基因的表达与小鼠的社会行为和大脑形态有关。这些研究表明，免疫基因网络可能与社会行为有关，并为动物模型中神经精神疾病的社会缺陷提供了神经生物学功能[8]。

综上所述，H2-K1基因在小鼠的免疫系统中起着重要作用，参与抗原展示、免疫反应调节和疾病发生等过程。H2-K1基因的表达和功能受到多种因素的调节，包括年龄、性别、细胞类型和环境等。H2-K1基因的研究有助于深入理解免疫系统的生物学功能和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。