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Ak5-KO 基因敲除小鼠
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基本信息
基因研究概述
质控标准
基因
基因全称
adenylate kinase 5
基因别称
-
染色体号
Chr 3 (Mouse)
NCBI ID
转录本 ID
NCBI: NM_001081277 | Ensembl: ENSMUST00000045262
修饰方式
全身性基因敲除
靶向范围
Exon 2~10
敲除长度
~161.4 kb
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
AK5，也称为腺苷酸激酶5，是一种细胞质蛋白，属于腺苷酸激酶（AKs）家族。AKs是一类重要的酶，参与细胞能量代谢，催化腺嘌呤核苷酸之间的可逆磷酸转移反应。AK5在细胞内能量代谢、核酸代谢和细胞分化等过程中发挥着重要作用。近年来，研究表明AK5与多种疾病的发生和发展密切相关，包括COVID-19重症、癌症、神经退行性疾病、糖尿病和自身免疫性疾病等。
在COVID-19重症患者中，AK5基因被发现在免疫代谢途径中发挥重要作用。一项全基因组关联研究（GWAS）和荟萃分析发现，AK5基因的变异与COVID-19重症的发生风险相关。这项研究分析了来自国际GenOMICC研究、ISARIC4C研究和SCOURGE联盟的24,202例COVID-19重症患者的基因型数据和全基因组测序数据。研究人员发现49个基因组范围内的显著关联，其中16个是之前未报道的。为了探究这些发现的潜在治疗意义，研究人员推测了蛋白质编码变异的结构后果，并使用单核细胞转录组关联研究（TWAS）模型将GWAS结果与基因表达数据相结合，以及使用孟德尔随机化进行基因和蛋白质表达分析。这些发现为COVID-19重症的治疗提供了潜在的治疗靶点，包括免疫信号传导、单核细胞-巨噬细胞活化和内皮通透性、免疫代谢和病毒进入和复制所需的主机因子等[1]。
此外，AK5在癌症的发生和发展中也发挥着重要作用。一项综合综述研究了AK5基因在各种疾病和癌症中的作用。该综述整合了来自不同研究小组的研究结果，揭示了AK5在核酸代谢、能量调节和细胞分化等方面的多方面作用。研究发现，AK5的表达水平和甲基化状态与多种疾病的发生和发展相关，包括自身免疫性脑炎、癫痫、神经退行性疾病（如阿尔茨海默病和帕金森病）、糖尿病、下肢动脉疾病、乳糜泻和各种癌症。AK5的表达水平和甲基化状态与癌症进展和患者预后相关，表明其可能作为癌症预后的指标。此外，AK5在调节乳腺癌、胃癌、结直肠癌、前列腺癌和结肠腺癌的细胞过程中也发挥着重要作用，表明其在不同癌症类型中的相关性[2]。
在胃癌中，AK5被发现在肿瘤组织中高表达，并且与患者的预后相关。研究发现，肿瘤组织中AK5高表达的患者与低表达的患者相比，生存期显著缩短。AK5表达与肿瘤的T分期和N分期相关，并且是胃癌的独立预后因素。在细胞实验中，敲低AK5的表达可以显著抑制胃癌细胞的增殖和自噬，并增加细胞凋亡。这些结果表明AK5是胃癌的潜在预后标志物和治疗靶点[3]。
在结直肠癌中，AK5的启动子区域被发现频繁发生高甲基化，导致基因表达下调。研究发现，结直肠癌组织中AK5的启动子区域与正常组织相比显著高甲基化。尽管所有组织中的mRNA表达差异没有统计学意义，但选择性地分析AK5高甲基化的结直肠癌组织，发现其与mRNA表达呈显著负相关。此外，使用DNA甲基转移酶抑制剂处理后，AK5的表达得到恢复。这些结果表明AK5启动子区域的高甲基化与基因表达下调相关，并且AK5的表达与结直肠癌的分化程度和转移密切相关[4]。
此外，AK5基因的融合和重排也被发现与某些肿瘤的发生相关。一项病例报告描述了一名1.5岁儿童患有皮肤梭形细胞肿瘤，该肿瘤具有AK5和间变性淋巴瘤激酶（ALK）之间的一种新的融合基因。这种AK5::ALK融合基因在梭形细胞肿瘤中尚未报道过。考虑到靶向治疗的发展，包括针对ALK活性的治疗，这一发现可能对具有相似临床病理和遗传表现的患者治疗具有重要意义[5]。
在神经退行性疾病中，AK5基因的表达和功能也发生了改变。研究发现，在帕金森病（PD）患者的大脑中，AK5基因的表达发生了改变。在PD的不同阶段，AK5基因的表达在黑质、壳核和大脑皮质区域8中发生了下调。这些改变可能与多巴胺能神经元的死亡和神经退行性过程相关[6]。
此外，AK5基因在细菌中也被研究。一项研究发现，在Pseudomonas putida菌株AK5中，AK5基因与水杨酸降解途径相关。该研究确定了SgpR蛋白在sgp启动子上的结合位点，并发现SgpR是一个LysR型转录调节因子，参与调节sgp操纵子的转录。这项研究为深入研究细菌中AK5的功能和调控机制提供了基础[7]。
在人类遗传学方面，AK5基因的罕见变异被发现与乳糜泻的发病相关。一项研究对沙特阿拉伯的一个近亲婚配的乳糜泻家族进行了全外显子组测序，发现了一个罕见的AK5基因同义插入突变。该突变在沙特阿拉伯人群中具有高度的致病性，并且在乳糜泻患者中显示出阴性选择，而在对照组中显示出阳性选择。这些结果表明AK5基因的罕见变异可能影响乳糜泻的发病风险[8]。
在肥胖研究中，AK5基因敲除小鼠被发现具有高体脂表型。一项高通量筛选研究发现，AK5基因敲除小鼠的体脂显著增加。这项研究支持了AK5基因在肥胖发生中的重要作用，并为进一步研究肥胖的遗传机制和治疗提供了新的线索[9]。
在Pseudomonas putida菌株AK5中，AK5基因与萘降解途径相关。研究发现，AK5基因参与萘的降解过程，并通过sgp操纵子调控相关酶的表达。这项研究为深入了解细菌中AK5的功能和调控机制提供了新的信息[10]。
综上所述，AK5基因在多种疾病和生物学过程中发挥着重要作用。AK5基因的变异和表达改变与COVID-19重症、癌症、神经退行性疾病、糖尿病和自身免疫性疾病的发生和发展相关。AK5基因的研究为深入理解疾病的发生机制和开发新的治疗方法提供了重要的线索和理论基础。
参考文献：
1. Pairo-Castineira, Erola, Rawlik, Konrad, Bretherick, Andrew D, Hendry, Sara Clohisey, Baillie, J Kenneth. 2023. GWAS and meta-analysis identifies 49 genetic variants underlying critical COVID-19. In Nature, 617, 764-768. doi:10.1038/s41586-023-06034-3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37198478/
2. Siddiqui, M Sarim, Shahi, Mehdi H, Castresana, Javier S. 2024. The role of the adenylate kinase 5 gene in various diseases and cancer. In Journal of clinical and translational science, 8, e96. doi:10.1017/cts.2024.536. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39655021/
3. Zhang, L-H, Wang, Z, Fan, Q-Q, Mao, Y, Hua, D. . AK5, a novel prognosis marker, inhibits apoptosis and promotes autophagy as well as proliferation in human gastric cancer. In European review for medical and pharmacological sciences, 23, 9900-9906. doi:10.26355/eurrev_201911_19555. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31799658/
4. Ahn, Bokyung, Chae, Yang Seok, Lee, Soo Kyung, Moon, Ji Wook, Park, Sun-Hwa. 2021. Identification of novel DNA hypermethylation of the adenylate kinase 5 promoter in colorectal adenocarcinoma. In Scientific reports, 11, 12626. doi:10.1038/s41598-021-92147-6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34135408/
5. Kikawa, Caroline, Ketterl, Tyler G, Liu PhD, Yajuan J, Reed, Robyn C, Dahl, John P. 2022. Pediatric Low-Grade Spindle Cell Neoplasm With A Novel AK5::ALK Fusion: A Case Report. In The Annals of otology, rhinology, and laryngology, 132, 470-475. doi:10.1177/00034894221092207. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35502464/
6. Garcia-Esparcia, Paula, Hernández-Ortega, Karina, Ansoleaga, Belén, Carmona, Margarita, Ferrer, Isidre. 2015. Purine metabolism gene deregulation in Parkinson's disease. In Neuropathology and applied neurobiology, 41, 926-40. doi:10.1111/nan.12221. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25597950/
7. Filatova, Irina Yu, Kazakov, Alexei S, Muzafarov, Evgeny N, Zakharova, Marina V. . Protein SgpR of Pseudomonas putida strain AK5 is a LysR-type regulator of salicylate degradation through gentisate. In FEMS microbiology letters, 364, . doi:10.1093/femsle/fnx112. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28927195/
8. Al-Aama, Jumana Yousuf, Shaik, Noor Ahmad, Banaganapalli, Babajan, Elango, Ramu, Saadah, Omar I. 2017. Whole exome sequencing of a consanguineous family identifies the possible modifying effect of a globally rare AK5 allelic variant in celiac disease development among Saudi patients. In PloS one, 12, e0176664. doi:10.1371/journal.pone.0176664. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28505210/
9. Powell, David R, Revelli, Jean-Pierre, Doree, Deon D, Hansen, Gwenn M, Brommage, Robert. 2021. High-Throughput Screening of Mouse Gene Knockouts Identifies Established and Novel High Body Fat Phenotypes. In Diabetes, metabolic syndrome and obesity : targets and therapy, 14, 3753-3785. doi:10.2147/DMSO.S322083. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34483672/
10. Izmalkova, Tatyana Yu, Sazonova, Olesya I, Nagornih, Maxim O, Kosheleva, Irina A, Boronin, Alexander M. 2012. The organization of naphthalene degradation genes in Pseudomonas putida strain AK5. In Research in microbiology, 164, 244-53. doi:10.1016/j.resmic.2012.12.007. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23266498/
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