Slc16a7-KO 基因敲除小鼠

SLC16A7，也称为单羧酸转运蛋白2（MCT2），是SLC16基因家族的一员。SLC16基因家族共有14个成员，其中SLC16A1、SLC16A3、SLC16A7和SLC16A8编码单羧酸转运蛋白，催化乳酸、丙酮酸和酮体等单羧酸通过质子偶联转运穿过细胞膜。SLC16A2编码一种高亲和力甲状腺激素转运蛋白（MCT8），SLC16A10编码一种芳香族氨基酸转运蛋白（TAT1）。SLC16基因家族的其他成员的功能和底物尚不清楚。所有家族成员都预测具有12个跨膜螺旋（TMs），C端和N端都在细胞内，TMs 6和7之间有一个大的细胞内环。这种拓扑结构已经得到MCT1的证实，并建立了三维模型，提出了可能的分子机制。为了正确表达和活性，MCT1-4需要与basigin或embigin结合，这些是具有单个TM和2-3个细胞外免疫球蛋白结构域的糖蛋白。SLC16家族成员参与广泛的代谢途径，包括大脑、骨骼肌、心脏和肿瘤细胞的能量代谢、糖异生、T淋巴细胞活化、肠道代谢、精子发生、胰腺β细胞功能障碍、甲状腺激素代谢和药物转运。MCT1-4具有不同的特性、组织分布和亚细胞定位，适合这些代谢作用。其作为药物靶标的潜力已被认识，发现了强大的、特定的MCT1抑制剂，这些抑制剂作为免疫抑制剂药物，通过防止T淋巴细胞的增殖而起作用。人们建议，开发其他专门针对不同MCT亚型的药物可能为癌症化疗提供一种新的方法[1]。

SLC16A7在鸡肌肉组织中促进甘油三酯沉积，通过从头脂肪生成。甘油三酯（TG）含量在鸡肌肉组织中表示肌内脂肪（IMF）含量，这对提高肉质量很重要。然而，鸡中TG沉积的遗传基础仍然不清楚。通过基因组关联研究（GWAS）发现，在染色体1上的一个802 Kb区域与鸡肌肉组织中的TG含量相关。此外，加权基因共表达网络分析（WGCNA）证实了SLC16A7通过从头脂肪生成促进TG沉积的调节作用。SLC16A7在体外的功能验证也支持这一观点，并揭示这种影响主要发生在肌细胞中。这些数据突出了一个潜在的IMF沉积途径，通过从头脂肪生成，由SLC16A7在鸡肌细胞中诱导。这些发现将有助于更好地理解鸡中IMF的调节，并指导制定高质量鸡的育种策略[2]。

乳腺癌细胞分泌的miR-199b-5p劫持神经代谢偶联，促进脑转移。乳腺癌转移到大脑是一种日益普遍的临床挑战。然而，其潜在的机制，尤其是癌细胞如何适应远端脑部微环境以促进定植，仍然知之甚少。大脑的一个独特代谢特征是通过谷氨酸、谷氨酰胺和乳酸将神经元和星形胶质细胞耦合起来。研究发现，具有高度脑转移潜力的乳腺癌细胞释放的外泌体携带高水平miR-199b-5p，这种miR-199b-5p在乳腺癌患者血液中的水平高于其他器官转移的乳腺癌患者。miR-199b-5p靶向溶质载体转运蛋白（SLC1A2/EAAT2在星形胶质细胞和SLC38A2/SNAT2和SLC16A7/MCT2在神经元），劫持神经元-星形胶质细胞代谢偶联，导致这些代谢物在细胞外保留并促进癌细胞生长。这些发现揭示了一种机制，通过这种机制，非脑起源的癌细胞重新编程神经代谢以促进脑转移[3]。

表观遗传和致癌调节SLC16A7（MCT2）导致蛋白质过度表达，影响信号传导和前列腺癌细胞表型。单羧酸转运蛋白2（MCT2）是SLC16A7基因编码的主要丙酮酸转运蛋白。最近的研究表明，前列腺癌（PCa）中MCT2的过度表达是一致的，表明MCT2是潜在的生物标志物和分子靶标。尽管这一观察结果很重要，但MCT2调节的机制尚不清楚。通过综合分析，我们发现SLC16A7/MCT2启动子内部的选择性脱甲基化是独立PCa队列中的常见事件。这种脱甲基化与表达仅5'-UTR翻译控制基序不同的亚型相关，为PCa中MCT2蛋白质过度表达提供了一个潜在的机制。与SLC16A7/MCT2共表达的基因也聚集在致癌相关途径中，这些信号途径的效应因子被发现在SLC16A7/MCT2基因位点结合。最后，MCT2敲低减弱了PCa细胞的生长。本研究揭示了SLC16A7/MCT2亚型的意外表观遗传调节，并确定了SLC16A7/MCT2与雄激素受体（AR）、ERG相关基因和其他PCa致癌途径之间的联系。这些结果强调了结合表观遗传、转录组和蛋白质水平变化的数据，以更全面地了解蛋白质表达的潜在机制，在本研究中，这为MCT2作为PCa的候选生物标志物和分子靶标提供了额外的支持[4]。

蛋白质的乳酸化在胃癌肿瘤中被检测到，并与胃癌的发展相关。胃癌（GC）是一种与高发病率和死亡率相关的恶性肿瘤。因此，开发高效的预测模型和指导GC的临床干预至关重要。利用癌症基因组图谱（TCGA）分析了与乳酸化相关的基因表达水平。使用单变量Cox回归和最小绝对收缩和选择算子（LASSO）回归创建了一个与乳酸化相关的遗传模式。评估并确认了该模型的预测能力，在基因表达综合数据库（GEO）队列中，根据得分将患者分为两个风险组。该研究检查了基因表达与免疫细胞存在之间的关系，以免疫治疗治疗为背景。使用体外细胞毒性测定、ELISA和PD-1和PD-L1相互作用测定评估了PD-L1的表达，同时敲低SLC16A7。发现了29个与乳酸化相关的预测基因。开发并确认了一个由三个基因组成的签名。风险评分较高的患者临床结果较差。风险较低组的TIDE评分较高，对免疫治疗反应更好。肿瘤组织比正常组织分泌更多的乳酸酸，表达更多的PD-L1，即乳酸酸促进肿瘤细胞的免疫逃逸。在GC中，乳酸化相关的签名显示了强大的预测准确性。利用抗乳酸化和抗PD-L1可能证明是临床治疗GC的一种有效方法。我们进一步证明，乳酸代谢相关基因之一，SLC16A7可以促进GC细胞中PD-L1的表达。风险模型不仅为GC患者提供了更好的预后基础，而且是一个潜在的预后指标，可以区分GC患者的分子和免疫特征，以及免疫检查点抑制剂（ICI）治疗和化疗的反应[5]。

OA是一种病程长且缓慢的关节疾病，是中老年人残疾的主要原因之一。这项研究致力于挖掘OA的细胞衰老相关生物标志物。搜索基因表达综合数据库（GEO）并获得了五个与OA相关的数据集。在去除批次效应后，将GSE55235、GSE55457、GSE82107和GSE12021数据集整合在一起，通过差异分析和加权基因共表达网络分析（WGCNA）筛选候选基因。然后，通过机器学习算法进一步筛选这些基因，以获得OA的细胞衰老相关生物标志物。随后，基于这些生物标志物进行了富集分析，并使用ERSORT算法对22种免疫细胞的浸润水平进行了分析。最后，在体内和体外水平验证了衰老相关的生物标志物。在OA中，验证了5个基因（BCL6、MCL1、SLC16A7、PIM1和EPHA3）作为细胞衰老相关生物标志物。ROC曲线表明，这5个基因整体具有可靠的区分OA样本和正常样本的能力。基于5个基因的列线图诊断模型被证明是OA的可靠预测指标。单基因GSEA结果表明，这5个生物标志物参与免疫相关途径和线粒体氧化磷酸化在OA发展中的作用。免疫浸润分析表明，这5个基因与差异免疫细胞显著相关。随后，基于OA中的5个细胞衰老相关生物标志物生成了lncRNA-miRNA-mRNA网络和基因-药物网络。通过确定5个基因，即BCL6、MCL1、SLC16A7、PIM1和EPHA3，作为与细胞衰老相关的生物标志物，为理解OA的病理生理学提供了基础，并为OA的诊断和治疗提供了新的见解[6]。

葡萄糖剥夺、氧化应激和过氧化物酶体增殖物激活受体-α（PPARA）导致小鼠胚胎过氧化物酶体增殖。在体外剥夺葡萄糖的小鼠两细胞胚胎可以通过增加其丙酮酸消耗发育成囊胚；然而，当葡萄糖剥夺时，合子不能适应这种代谢谱，并退化成桑椹胚。在这些葡萄糖剥夺的桑椹胚死亡之前，H+-单羧酸共转运蛋白SLC16A7和过氧化氢酶的表达上调，这些蛋白部分共定位于过氧化物酶体。SLC16A7与过氧化物酶体β-氧化中的氧化还原穿梭有关。过氧化物酶体在胚胎早期发育中的作用尚不清楚，但作为胚胎中的过氧化物酶体转运蛋白，SLC16A7可能参与并受到过氧化物酶体增殖物如PPARA的影响。PCR证实了小鼠胚胎中Ppara mRNA的表达。合子在没有葡萄糖的情况下培养，并使用PPARA选择性激动剂WY14643，评估了发育中的胚胎中PPARA和磷酸化PPARA的表达与葡萄糖剥夺引起的SLC16A7和过氧化氢酶上调之间的关系，表明过氧化物酶体增殖。还分析了活性氧（ROS）的产生与PPARA表达之间的关系。在没有葡萄糖的情况下，合子中的ROS在2小时内升高，PPARA表达在8小时内升高，过氧化氢酶和SLC16A7在12-24小时后升高，与供应葡萄糖的胚胎相比。抑制ROS产生阻止了PPARA和SLC16A7的这种诱导。用WY14643选择性地激活PPARA也导致在有葡萄糖的情况下SLC16A7和过氧化氢酶的表达增加。这些数据表明，葡萄糖剥夺的裂解阶段胚胎，尽管提供了足够的单羧酸衍生的能量，但在氧化应激下表现出升高的ROS，这反过来上调PPARA、过氧化氢酶和SLC16A7，表明过氧化物酶体增殖的典型反应[7]。

基因清除和新鸟类的代谢和长寿的进化。维持蛋白酶体需要氧化磷酸化（ATP）和缓解氧化损伤，与衰老的关系越来越失调。SLC3A2在ATP和氧化损伤缓解的两侧都发挥作用，作为SLC7A5的适配器，SLC7A5是一种支链氨基酸（BCAA：Leu、Ile、Val）转运蛋白，以及SLC7A11的适配器，SLC7A11是一种胱氨酸转运蛋白，为谷胱甘肽的合成提供半胱氨酸。哺乳动物肌肉的耐力部分取决于BCAA的氧化；然而，血清水平升高与胰岛素抵抗和寿命缩短相关。有趣的是，现代鸟类（新鸟类）的进化涉及清除包括SLC3A2、SLC7A5、-7、-8、-10和SLC1A4、-5在内的基因，主要清除了BCAA交换器和它们相互作用的Na+/Gln共转运蛋白，以追求更好的能量效率。额外的基因清除包括线粒体BCAA氨基转移酶（BCAT2），表明BCAA的氧化减少，肝脏中转化为甘油三酯和葡萄糖增加。脂肪沉积是无水的，高度还原的，最大限度地提高了燃料/重量比，以进行长时间的飞行，但衰老的人体肌肉细胞中的脂肪积累会导致炎症和衰老。新鸟类中双向α-酮酸转运蛋白SLC16A3、SLC16A7、胱氨酸转运蛋白SLC7A9、SLC7A11和N-糖苷分支酶MGAT4B、MGAT4C的复制表明，转运去氨基必需氨基酸，并通过半乳糖凝集素晶格支持更强的氧化应激缓解。我们建议，Alfred Lotka的自然选择作为最大功率组织者的理论（PNAS 8:151,1922）对新鸟类的进化做出了异常大的贡献。对新鸟类的进一步分子分析可能会揭示新的重新布线，应用于人类健康和长寿[8]。

综上所述，SLC16A7是一种重要的单羧酸转运蛋白，参与调控细胞代谢和能量代谢。SLC16A7在多种生物学过程中发挥重要作用，包括能量代谢、脂肪生成、脑转移、前列腺癌和胃癌。此外，SLC16A7还与细胞衰老和胚胎发育有关。SLC16A7的研究有助于深入理解细胞代谢和能量代谢的机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。