Gbp7-KO 基因敲除小鼠

Gbp7，全称为Guanylate-binding protein 7，是核苷酸结合蛋白家族的一员，该家族成员在宿主免疫系统中扮演着重要角色，能够为宿主提供对抗细菌和病毒入侵者的防御。Gbp7基因属于多基因家族，这类基因家族通常遵循“出生与死亡”的进化过程，即复制基因可能被删除、获得新功能或变得无功能。Gbp7基因似乎起源于Gbp4基因的复制，并且仅在灵长类动物中存在。此外，Gbp3基因仅存在于Simiiformes（包括人类、猿和猴类）中，可能起源于Gbp1基因。在Tarsiiformes（眼镜猴）中，Gbp6基因发生了一次复制事件并变得功能性，这可能也解释了Gbp6在新世界猴类和Cercopithecidae（包括猕猴、黑猩猩等）中的复制现象。这些发现提供了关于灵长类动物Gbps进化方面的新知识，并建议对Gbps命名法进行修订[1]。

Gbp7在宿主免疫应答中发挥着关键作用。研究发现，Gbp7在流感病毒感染期间在小鼠的肺部、人外周血单核细胞（PBMCs）和A549细胞中表达显著上调。通过CRISPR-Cas9系统和过表达方法，研究者发现Gbp7基因敲除抑制了流感病毒（IAV）的复制，通过增强IAV诱导的I型干扰素（IFN）、III型IFN和促炎细胞因子的表达。相反，Gbp7的过表达通过抑制这些因子的表达促进了IAV的复制。此外，Gbp7基因敲除增强了IAV诱导的核因子κB（NF-κB）的激活和stat1和stat2的磷酸化；Gbp7的过表达产生了相反的效果。这些数据表明，Gbp7通过NF-κB和JAK-STAT信号通路抑制了对IAV感染的先天免疫应答。因此，在IAV感染期间，诱导的Gbp7通过抑制对IAV感染的先天免疫应答来促进IAV的复制，这表明Gbp7是控制IAV感染的治疗靶点[2]。

Gbp7在病毒感染中的独特功能也得到了其他研究者的关注。研究发现，Gbp7在小鼠的脑组织中显著上调，在CHIKV感染的脑组织中，Gbp7 mRNA表达水平也显著升高。Gbp7的过表达能够促进CHIKV的复制，而Gbp7的敲除则抑制了CHIKV的复制。此外，Gbp7的过表达能够抑制IFN-β的启动子活性，并且能够降低CHIKV感染细胞中IFN-β的蛋白水平。这些结果表明，Gbp7在病毒感染中发挥着重要的调控作用[3]。

Gbp7在骨代谢中也发挥着重要作用。研究发现，在多种炎症性疾病中，慢性炎症与骨丢失相关。IFN通常抑制破骨细胞的形成，而IFN和IFN诱导基因（ISGs）在炎症性疾病中的复杂作用尚未完全理解。研究表明，小鼠染色体3上的IFN诱导的Gbp（GBP1、GBP2、GBP3、GBP5、GBP7）对于限制与年龄相关的骨丢失和破骨细胞生成是必需的。GBP2和GBP5都能够负向调节体外破骨细胞的分化，而GBP5的缺失导致小鼠年龄相关的骨丢失增加。此外，GBP5的缺失导致小鼠LPS介导的炎症性骨丢失增加。这些发现表明，GBP5通过负向调节破骨细胞生成来限制与年龄相关的和炎症引起的骨丢失[4]。

在鸡的感染中，Gbp7的表达也发生了显著变化。研究发现，在Ascaridia galli和Heterakis gallinarum感染期间，Gbp7在LD（Lohmann Dual）鸡中显著上调，而在LB（Lohmann Brown Plus）鸡中则没有显著变化。基因本体分析揭示了LB鸡中与“对外部刺激的反应”相关的转录组活性更高，表明LB鸡具有更高的应激反应。相比之下，LD鸡在可能与更高感染耐受性相关的本体类别中表现出更高的转录组表达。这些发现可能有助于解释为什么低性能基因型（即LD）在维持其性能方面对感染不太敏感[5]。

综上所述，Gbp7在宿主免疫系统中发挥着重要作用，能够抑制病毒复制，并通过NF-κB和JAK-STAT信号通路抑制对病毒感染的先天免疫应答。Gbp7还在骨代谢中发挥着重要作用，能够限制与年龄相关的和炎症引起的骨丢失。此外，Gbp7在病毒感染和鸡的感染中也发挥着重要的调控作用。深入研究Gbp7的功能和机制将为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。