Atp12a-KO 基因敲除小鼠

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产品名称

Atp12a-KO 基因敲除小鼠

产品编号

S-KO-03841

品系全称

C57BL/6JCya-Atp12aem1/Cya

品系背景

C57BL/6JCya

品系编号

KOCMP-192113-Atp12a-B6J-VA

品系状态

使用本品系发表的文献需注明: Atp12a-KO 基因敲除小鼠 mice (Strain S-KO-03841) were purchased from Cyagen.
交付类型
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性别
基因型
数量

基本信息

基因研究概述

质控标准

基因
基因全称
ATPase, H+/K+ transporting, nongastric, alpha polypeptide
基因别称
Atp1al1,HKalpha2,cHKA
染色体号
Chr 14 (Mouse)
转录本 ID
NCBI: NM_138652.2 | Ensembl: ENSMUST00000007340
修饰方式
全身性基因敲除
靶向范围
Exon 4~12
敲除长度
~7700 bp
品系说明
该品系是基于策略设计时的数据库信息制作而成,建议您在购买前查询最新的数据库和相关文献,以获取最准确的表型信息。
表型提示
MGI:1926943Homozygous mutation of this gene results in increased potassium excretion. When placed on a potassium-free diet, mutant animals display greater weight loss and slightly increased kidney weight compared to wild-type.
ATP12A基因编码非胃型质子泵的催化亚基,该泵在许多上皮组织中表达,介导质子的分泌,与钾离子进行交换。在呼吸道中,ATP12A依赖的质子分泌参与调节呼吸道上皮细胞表面液体和粘液的组成和性质,这对于维持呼吸道宿主防御和呼吸健康至关重要。ATP12A表达和活性的增加,以及其他平衡活动(如CFTR介导的碳酸氢盐分泌)的丧失,导致呼吸道表面液体和粘液过度酸化,这些过程在囊性纤维化和其他慢性炎症性呼吸道疾病的发病机制中起着重要作用。因此,ATP12A被认为是囊性纤维化和其他呼吸道疾病治疗的潜在治疗靶点[1]。

此外,ATP12A在特发性肺纤维化(IPF)中也起着重要作用。IPF是一种病因不明的病理状况,其特征是肺部损伤和随后的纤维化反应,导致肺泡壁增厚和肺泡空间消失。ATP12A基因编码非胃型H+,K+-ATP酶的α亚基,其功能是酸化呼吸道表面液体,并损害囊性纤维化患者的粘液纤毛转运功能。研究显示,与正常人类肺部相比,IPF患者的远端小气道中ATP12A蛋白过度表达。此外,在实验性肺纤维化小鼠模型中,ATP12A蛋白的过表达加剧了博来霉素诱导的肺纤维化。然而,通过使用钾竞争性质子泵阻滞剂vonoprazan,可以预防这种现象。这些数据支持了ATP12A蛋白在肺纤维化发病机制中起着重要作用的概念。因此,抑制ATP12A蛋白可能成为IPF治疗的一种新型治疗策略[2]。

在囊性纤维化小鼠中,呼吸道酸化引起了宿主防御的异常。囊性纤维化是由编码囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)阴离子通道的基因突变引起的。在人类和猪中,CFTR的丧失会损害呼吸道宿主防御,导致呼吸道感染。然而,CF小鼠则不受感染。研究发现,在所有三个物种中,CFTR将碳酸氢盐分泌到呼吸道表面液体中。在缺乏CFTR的人类和猪中,非胃型H+,K+腺苷酸酶(ATP12A)分泌的H+未经检查,导致呼吸道表面液体酸化,从而损害呼吸道宿主防御。相比之下,小鼠呼吸道表达很少的ATP12A,分泌的H+也最少;因此,CF和non-CF小鼠的呼吸道表面液体的pH值相似。抑制ATP12A可以逆转人类和猪呼吸道中的宿主防御异常。相反,在CF小鼠呼吸道中表达ATP12A会酸化呼吸道表面液体,损害防御功能,并增加呼吸道细菌。这些发现有助于解释为什么CF小鼠受到保护,免受感染,并提名ATP12A作为囊性纤维化的潜在治疗靶点[3]。

ATP12A基因表达的改变还与结肠毒性有关。卡培他滨是一种化疗药物,广泛用于晚期癌症患者的单药治疗。在给药后,它被转化为其活性代谢物5-氟尿嘧啶(5-FU),这是一种细胞毒性化合物,也可能在胃肠道(GI)中引起不良反应。尽管这些不良反应可能会干扰化疗的继续进行,但早期发病和预防策略的诊断工具尚不可用。研究发现,在5-FU诱导的毒性中,ATP12A基因表达的改变可能是结肠毒性的潜在生物标志物,可用于未来体外药物安全性设计和筛选[4]。

ATP12A基因的常见遗传变异与左心室舒张功能相关。左心室(LV)功能取决于跨膜电解质转运体的活性。衰竭的人类心肌具有较低的Na+,K+ ATP酶表达和较高的细胞内钠浓度。ATP12A基因编码一个ATP酶的催化亚基,它可以作为Na+,K+泵起作用。研究发现,ATP12A基因的遗传变异与左心室舒张功能有关,包括舒张早期和晚期多普勒速度(E和A),以及组织多普勒速度(e'和a')。这表明ATP12A基因可能参与了心肌舒张的调节[5]。

ATP12A在正常和病理性人类前列腺组织中的表达也发生了改变。为了研究非胃型H+,K+ ATP酶ATP12A(ATP1AL1)在前列腺癌中可能的作用,研究人员进行了免疫组化,发现正常前列腺组织中ATP12A的膜结合染色具有焦点累积模式,而在良性前列腺增生(BPH)和癌症性前列腺组织(肿瘤分级I-III)中,蛋白质似乎在腺泡上皮的腔内细胞中发生了位移。这表明ATP12A的表达模式在BPH和前列腺癌中发生了显著改变。为了检测ATP12A的基因表达改变,研究人员还进行了定量逆转录PCR(QRT-PCR),发现与正常组织相比,各种疾病状态下的ATP12A表达水平没有显著差异,这与其免疫组化结果相反,并指向蛋白质的翻译后修饰和/或分拣发生了改变[6]。

ATP12A作为一种潜在的凋亡抑制性离子转运蛋白,其作用也引起了关注。研究发现,在HL-60细胞中,ATP12A是一种功能性的H+,K+ ATP酶,可以对抗早期凋亡过程中的细胞内酸中毒、细胞内K+离子的丧失和凋亡体积减少。ATP12A的表达和/或对H+,K+ ATP酶抑制剂SCH28080的敏感性在暴露于细胞膜外层磷脂酰丝氨酸的细胞中最为明显,因此,在早期凋亡过程中最为明显[7]。

ATP12A基因敲除小鼠的前列腺液酸化丧失表明,非胃型H+,K+ ATP酶在体内作为质子泵的功能。研究显示,非胃型H+,K+ ATP酶α亚基在小鼠前腺上皮细胞的顶端膜中表达,与Na+,K+ ATP酶β1亚基形成一个复合物。在非胃型H+,K+ ATP酶缺乏的前列腺中,Na+,K+ ATP酶α亚基仅位于基底外侧膜上,而β1亚基从顶端膜中消失,这表明β1是体内非胃型H+,K+ ATP酶的一个真正的亚基,并且前列腺中β1的顶端定位完全依赖于它与非胃型H+,K+ ATP酶α亚基的结合。观察到一个显著的前列腺液酸化减少:野生型小鼠的pH值为6.38±0.14,而同型突变体的pH值为6.96±0.10。这些结果表明,非胃型H+,K+ ATP酶对于前列腺腔内液体的酸化是必需的,从而为以前的功能表达研究提供了强有力的体内相关性,证明它在体内作为一个质子泵发挥作用[8]。

综上所述,ATP12A基因在多种生理和病理过程中发挥着重要作用。它参与调节呼吸道上皮细胞表面液体和粘液的组成和性质,与囊性纤维化和其他呼吸道疾病的发病机制相关。ATP12A基因表达的改变也与结肠毒性、左心室舒张功能和前列腺癌相关。此外,ATP12A可能作为一种凋亡抑制性离子转运蛋白发挥作用。因此,ATP12A基因的研究对于深入理解其生物学功能和在多种疾病中的作用机制至关重要,并为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。

参考文献:
1. Dębczyński, Michał, Gorrieri, Giulia, Mojsak, Damian, Zara, Federico, Scudieri, Paolo. 2023. ATP12A Proton Pump as an Emerging Therapeutic Target in Cystic Fibrosis and Other Respiratory Diseases. In Biomolecules, 13, . doi:10.3390/biom13101455. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37892136/
2. Abdelgied, Mohamed, Uhl, Katie, Chen, Oliver G, Girgis, Reda E, Li, Xiaopeng. . Targeting ATP12A, a Nongastric Proton Pump α Subunit, for Idiopathic Pulmonary Fibrosis Treatment. In American journal of respiratory cell and molecular biology, 68, 638-650. doi:10.1165/rcmb.2022-0264OC. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36780662/
3. Shah, Viral S, Meyerholz, David K, Tang, Xiao Xiao, Randak, Christoph O, Welsh, Michael J. . Airway acidification initiates host defense abnormalities in cystic fibrosis mice. In Science (New York, N.Y.), 351, 503-7. doi:10.1126/science.aad5589. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26823428/
4. Rodrigues, Daniela, van Kampen, Roel, van Bodegraven, Ad A, Jennen, Danyel G J, de Kok, Theo M. 2022. Gene expression responses reflecting 5-FU-induced toxicity: Comparison between patient colon tissue and 3D human colon organoids. In Toxicology letters, 371, 17-24. doi:10.1016/j.toxlet.2022.09.013. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36183961/
5. Knez, Judita, Salvi, Erika, Tikhonoff, Valérie, Staessen, Jan A, Kuznetsova, Tatiana. 2014. Left ventricular diastolic function associated with common genetic variation in ATP12A in a general population. In BMC medical genetics, 15, 121. doi:10.1186/s12881-014-0121-6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25366262/
6. Streif, Doris, Iglseder, Eva, Hauser-Kronberger, Cornelia, Jakab, Martin, Ritter, Markus. 2011. Expression of the non-gastric H+/K+ ATPase ATP12A in normal and pathological human prostate tissue. In Cellular physiology and biochemistry : international journal of experimental cellular physiology, biochemistry, and pharmacology, 28, 1287-94. doi:10.1159/000335860. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22179016/
7. Jakab, Martin, Hofer, Sabine, Ravasio, Andrea, Fürst, Johannes, Ritter, Markus. 2014. The putative role of the non-gastric H⁺/K⁺-ATPase ATP12A (ATP1AL1) as anti-apoptotic ion transporter: effect of the H⁺/K⁺ ATPase inhibitor SCH28080 on butyrate-stimulated myelomonocytic HL-60 cells. In Cellular physiology and biochemistry : international journal of experimental cellular physiology, biochemistry, and pharmacology, 34, 1507-26. doi:10.1159/000366355. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25322912/
8. Pestov, Nikolay B, Korneenko, Tatyana V, Shakhparonov, Mikhail I, Shull, Gary E, Modyanov, Nikolai N. 2006. Loss of acidification of anterior prostate fluids in Atp12a-null mutant mice indicates that nongastric H-K-ATPase functions as proton pump in vivo. In American journal of physiology. Cell physiology, 291, C366-74. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16525125/