Isg15-KO 基因敲除小鼠

ISG15（干扰素刺激基因15）是一种在宿主受到病原体入侵后，由I型干扰素（IFNs）诱导表达的基因。I型干扰素在调节免疫系统对病原体的反应中起着核心作用，它们能诱导一系列干扰素刺激基因（ISGs），这些基因在激活后发挥着多样化的作用。ISG15是近年来研究最多的ISGs之一，因为它在肿瘤发生发展中的作用具有双重性，既有促进肿瘤生长的作用，也有抑制肿瘤生长的作用[1]。

ISG15蛋白由ISG15基因编码，是一种具有两个泛素样结构域（UBL1和UBL2）的蛋白质。UBL2结构域具有一个保守的C端甘氨酸-甘氨酸（Gly-Gly）基序，通过类似于泛素化的酶促级联反应，ISG15可以共价连接到细胞蛋白上，这个过程被称为ISG化。ISG15蛋白在生理条件下表达量极低，但在多种人类疾病中，如癌症、神经退行性疾病、炎症性疾病等，其表达水平异常升高或降低[2]。

ISG15和ISG化在人类疾病的发生和发展中具有双重作用。一方面，ISG15和ISG化在癌症细胞增殖、迁移和转移、赋予癌细胞对抗癌药物的敏感性以及其在癌症、神经退行性疾病和创伤性脑损伤（TBI）患者中的高表达，使它们成为这些疾病的诊断/预后生物标志物和治疗靶点。另一方面，ISG15在抗病毒免疫中也起着重要作用。ISG15能直接抑制病毒复制，并调节宿主的损伤和修复反应、免疫反应和其他宿主信号通路。然而，一些病毒如冠状病毒通过编码木瓜蛋白酶样蛋白酶（PLpro）来干扰ISG15途径，从而逃避免疫反应。PLpro酶的切割特异性是对于包含一个保守序列（R/K）LXGG的灵活多肽，这使它们能够对两种看似不相关的底物类别发挥作用：病毒多蛋白1（PP1a，PP1ab）和泛素或ISG15偶联物。PLpro酶将病毒多蛋白1加工成一系列病毒复制所需的非结构蛋白（NSPs），并且能够从偶联物中去除泛素或ISG15单元。然而，通过去偶联ISG15，病毒也产生了游离的ISG15，这反过来可能会通过两种相反的途径影响免疫反应：游离的ISG15通过非催化性结合USP18来负向调节人类的IFN信号传导，同时，游离的ISG15可以从细胞中分泌出来，并诱导邻近细胞的IFN途径[4][5]。

ISG15在抗病毒免疫中的作用还包括调节STING活性。STING是DNA传感信号通路中的关键蛋白，其活性受ISG15的修饰调节。ISG15缺陷会抑制STING依赖的HIV-1传感和STING激动剂诱导的抗病毒反应。ISG15的修饰主要发生在STING蛋白的K224、K236、K289、K347、K338和K370残基上。在K289位点的ISG化对于STING的寡聚化和I型干扰素的诱导至关重要。因此，ISG化在DNA传感和病毒及自身免疫反应的调节中起着重要作用[3]。

ISG15还在急性肾损伤（AKI）和随后的AKI向慢性肾脏病（CKD）的转化中发挥作用。ISG15水平的升高与AKI的发生和AKI向CKD的转化密切相关。ISG15的缺失可以减轻由缺血再灌注损伤（IRI）、顺铂或单侧输尿管梗阻（UUO）引起的AKI和随后的AKI向CKD的转化。ISG15通过促进TGFβR1的ISG化，抑制其泛素化，从而加剧细胞纤维化。因此，ISG15通过促进TGFβR1的ISG化在AKI的发生和AKI向CKD的转化中发挥着重要作用[7]。

ISG15的缺失在人类中并未表现出明显的病毒表型，但人类ISG15缺失的个体对环境分支杆菌高度敏感，并且表现出自身炎症性疾病。这表明ISG15缺失增加了人类的抗病毒反应，这与基于小鼠实验的预期形成鲜明对比。此外，ISG15的缺失还导致持续高水平的I型IFN刺激基因表达和对抗所有测试病毒的抵抗力增加。这表明ISG15在健康和疾病中发挥着多种作用，并且在不同物种之间存在着差异[6]。

ISG15是一种重要的I型干扰素诱导基因，编码一种具有多效功能的蛋白质，既可以作为可溶性分子，也可以作为蛋白质修饰剂。ISG15和ISG化在人类疾病的发生和发展中具有双重作用，既有促进肿瘤生长的作用，也有抑制肿瘤生长的作用。ISG15在抗病毒免疫中也起着重要作用，能直接抑制病毒复制，并调节宿主的损伤和修复反应、免疫反应和其他宿主信号通路。ISG15的研究有助于深入理解I型干扰素诱导基因在健康和疾病中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[1][2][3][4][5][6][7]。