Mlec-KO 基因敲除小鼠

Mlec，即Malectin，是一种在哺乳动物细胞中发现的蛋白质，它在细胞识别和信号传导过程中发挥着重要作用。Mlec属于凝集素家族，具有一个凝集素结构域，该结构域能够识别并结合特定的糖基化模式，从而参与细胞间的相互作用。Mlec在多种细胞类型中表达，包括内皮细胞、巨噬细胞和上皮细胞等，参与多种生物学过程，包括炎症反应、细胞增殖和分化等。

在神经发育和疾病方面，Mlec基因的多态性与脑瘫（CP）的发病机制有关。一项研究发现，Mlec基因的单核苷酸多态性（SNPs）与脑瘫风险显著相关。研究分析了916名脑瘫患者和957名健康人的Mlec基因6个SNP位点，结果表明rs10431386和rs7964786位点的C等位基因抑制了脑瘫患者血液和巨噬细胞系中Mlec的表达。体外实验显示，Mlec促进M1到M2巨噬细胞的极化。这些结果提示，Mlec基因的SNPs可能通过抑制M1到M2巨噬细胞极化来促进脑瘫的发生[1]。

Mlec基因还与肺血管疾病相关。一项研究发现，Mlec基因的过表达可以预防缺氧诱导的肺动脉高压（PH）。研究人员建立了一个靶向Mlec的高通量筛选平台，并发现抑制Mlec可以降低Smad依赖性荧光素酶活性、Smad3和pSmad3的表达水平。通过筛选Prestwick化合物库，他们发现并验证了紫杉醇是一种Mlec抑制剂，并且紫杉醇可以抑制A549细胞中Smad2的表达和Smad3的磷酸化。这些结果表明，Mlec可能是肺动脉高压的潜在治疗靶点[4]。

此外，Mlec基因还与DNA损伤和修复相关。研究发现，整合素介导的内毒素诱导的DNA损伤在肺内皮细胞（MLEC）中受到poly(ADP-核糖)聚合酶-1（PARP-1）基因缺失的影响。内毒素（LPS）是成人呼吸窘迫综合征（ARDS）的原因之一，而ARDS的发生与急性肺损伤有关。LPS导致小鼠肺内皮细胞（MLEC）的急性DNA链断裂。整合素细胞粘附受体的结合可以抑制急性DNA断裂，这可能有助于减少肺损伤。由于整合素可能抑制DNA损伤或激活修复，研究人员假设DNA损伤反应蛋白PARP-1调节整合素的保护作用，以及对LPS的敏感性。因此，他们研究了LPS对野生型和PARP-1基因敲除小鼠MLEC的影响。结果表明，LPS导致野生型MLEC的通透性呈浓度依赖性增加，而整合素β1与抗体的结合保护野生型MLEC免受LPS诱导的损伤。野生型细胞用PARP抑制剂3-氨基苯甲酰胺处理，以及PARP-1基因敲除MLEC，也对LPS诱导的损伤具有抵抗力。LPS在野生型和敲除MLEC中均导致急性DNA断裂，但只有野生型细胞中PARP被激活。LPS诱导的DNA断裂被3-氨基苯甲酰胺抑制，但不受敲除的影响。抗β1整合素抗体也抑制了LPS在野生型MLEC中引起的DNA断裂和PARP激活。然而，整合素的结合并没有防止PARP-1基因敲除细胞中的DNA断裂，尽管野生型和敲除细胞中β1整合素水平相似。因此，整合素结合、3-氨基苯甲酰胺和PARP-1基因敲除可以保护MLEC免受LPS引起的膜通透性增加。PARP-1基因敲除还损害了整合素结合抑制LPS诱导的DNA断裂的能力，这表明敲除可能影响整合素介导的抑制LPS诱导的DNA断裂所需的核因子[2]。

此外，Mlec基因还与缺氧条件下的肺内皮细胞转录反应相关。研究发现，慢性缺氧导致肺的结构性改变，可能导致肺动脉高压，并且部分通过内皮细胞介导。虽然慢性缺氧对缺氧相关肺疾病发展的相关性已被广泛认识，但控制肺内皮细胞对缺氧的初始适应的决定因素仍然在很大程度上未被探索。研究人员发现，缺氧激活了转录因子核因子活化T细胞5（NFAT5），并研究了其在小鼠肺内皮细胞（MLECs）中的调节功能。特异性敲除Nfat5（Nfat5(EC)-/-）小鼠暴露于常压缺氧（10% O2）21天后，促进了血管纤维化，并加剧了肺动脉高压和右心室功能障碍。基于微阵列和单细胞RNA测序的分析表明，在暴露于缺氧7天后的Nfat5缺陷MLEC中，生长因子、能量和蛋白质代谢相关基因的表达受损。具体而言，NFAT5的缺失导致缺氧暴露的Nfat5(EC)-/-小鼠毛细血管MLEC中血小板衍生生长因子B（Pdgfb）的表达和释放增加，Pdgfb是缺氧诱导因子1α（HIF1α）调节的血管平滑肌细胞（VSMC）生长的驱动因子，这伴随着远端肺动脉中VSMC覆盖的加剧。总的来说，这项研究表明，MLEC对缺氧的早期和短暂性亚群特异性反应可能决定后期器官功能障碍的程度。在这种情况下，NFAT5是一种保护性转录因子，需要快速调整内皮细胞转录组以应对缺氧。具体来说，NFAT5限制HIF1α介导的Pdgfb表达，从而限制肺血管肌化和阻力[3]。

此外，Mlec基因还与淋巴管生成相关。研究发现，神经纤毛蛋白-2（NP2）是一种高亲和力的血管内皮生长因子（VEGF）-C共受体，参与胚胎血管发育、肿瘤生长、肿瘤淋巴管生成和转移。然而，NP2在其他疾病中的病理作用，特别是在炎症淋巴管生成条件下，仍然在很大程度上未知。研究人员使用脂多糖（LPS）诱导的角膜新生血管小鼠模型和巨噬细胞-小鼠淋巴内皮细胞（mLEC）共培养系统，研究了NP2在炎症诱导的淋巴管生成中的作用。在LPS诱导的炎症性角膜新生血管小鼠模型中，NP2和VEGFR-3的表达在LPS刺激后迅速上调，而NP2的microRNA介导的敲低显著抑制了VEGFR-3的上调。此外，NP2敲低特异性地抑制了LPS引起的角膜淋巴管数量的增加，但没有影响LPS引起的血管数量或巨噬细胞募集的增加。在巨噬细胞-LEC共培养系统中，LPS上调了VEGFR-3的表达，并诱导了mLEC的迁移和增殖，而NP2敲低抑制了VEGFR-3表达的上调和mLEC的迁移，但没有抑制增殖。总的来说，这些结果表明，NP2可能通过调节VEGFR-3的表达在角膜炎症期间参与淋巴管生成的调节。因此，NP2靶向治疗可能是一种有希望的策略，可以选择性地抑制角膜炎症性疾病、移植免疫学和肿瘤学中的炎症性淋巴管生成[5]。

Mlec基因还与细菌性肺损伤和内皮功能障碍相关。研究发现，截断的磷脂氧化产物（Tr-OxPL）在血液循环中随年龄增长而增加；然而，它们在老年组血管功能障碍和细菌性肺损伤严重程度中的作用仍然知之甚少。研究人员研究了六种Tr-OxPL种类：KOdiA-PC、POVPC、PONPC、PGPC、Paz-PC和Lyso-PC对由热灭活金黄色葡萄球菌（HKSA）引起的内皮功能障碍和肺炎症的影响，研究对象包括年轻（2-4个月龄）和老年（12-18个月龄）小鼠、精确切割的肺切片的器官型培养以及从年轻和老年小鼠分离的内皮细胞（mLEC）。结果表明，HKSA和Tr-OxPL的组合导致老年小鼠肺血管渗漏程度更高，炎症细胞和蛋白在支气管肺泡灌洗液中的积聚程度更高，炎症基因表达程度更高。HKSA在老年小鼠的细胞和体外培养中引起的炎症基因激活程度更大，而Tr-OxPL进一步加剧了这种激活。靶向CD36受体的L37pA肽可以减轻年轻和老年mLEC中Tr-OxPL诱导的内皮细胞通透性，并改善体内KOdiA-PC诱导的血管渗漏和肺炎症。最后，CD36基因敲除小鼠在两组年龄中都表现出对KOdiA-PC诱导的肺损伤的更好抵抗力。这些结果表明，肺血管对升高的Tr-OxPL的老年依赖性易感性加剧了细菌性肺损伤。CD36抑制是一种有希望的治疗方法，可以改善老年人群肺炎的预后[6]。

此外，Mlec基因还与基因表达和结肠直肠癌相关。研究发现，结肠直肠癌（CRC）是全球癌症死亡的主要原因之一。microRNA（miRNA）通过结合目标mRNA的3'非翻译区（3'UTR）中的互补序列来抑制基因表达。选择性多聚腺苷化（APA）与mRNA的3'UTR的可变性相关。然而，CRC中miRNA和APA的转录后失调尚未得到充分理解。研究人员进行了小RNA测序，以鉴定差异表达的miRNA（DERs）及其目标基因。对DER-目标基因的功能分析可以解释miRNA在CRC中的调节作用。通过将miRNA数据与3'端多聚腺苷化RNA测序（3T-seq）技术结合，分析了miRNA和APA的相互调节。使用TCGA基因表达数据验证了这些发现。结果显示，在CRC患者中发现了64个显著的差异表达miRNA（DERs）。它们的目标基因与细胞粘附和转录调节相关，并普遍参与CRC相关通路。miRNA和APA谱的整合分析揭示了16个DERs与12个多聚腺苷化因子相关，其中6个在CRC中显著差异表达。研究人员还发现了4个由于APA而失去结合位点的DERs，并且发现miRNA和基因表达之间存在正相关。这项研究发现了miRNA通过调节关键多聚腺苷化因子来调节APA，并且由于APA，一些miRNA失去了对mRNA的抑制作用。将这一发现与基因表达相关联，可能为CRC的转录后细胞调节和生物标志物研究提供一些重要的线索。研究数据首次证明了miRNA和APA与基因表达之间的相互作用可以作为CRC的生物标志物，表明hsa-miR-133a-3p和MLEC、hsa-miR-145-5p和SET、hsa-miR-1-3p和PPIA、以及hsa-miR-378d和YY1可能是改善CRC诊断的新型和潜在的生物标志物[7]。

综上所述，Mlec基因在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括神经发育、肺血管疾病、DNA损伤和修复、缺氧适应、淋巴管生成、细菌性肺损伤和内皮功能障碍、以及基因表达和结肠直肠癌。Mlec基因的研究有助于深入理解这些生物学过程和疾病的发病机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。