ABAT基因编码的4-氨基丁酸转氨酶(GABA transaminase)是一种线粒体内酶,主要参与γ-氨基丁酸(GABA)的代谢。GABA是脑内主要的抑制性神经递质,对维持神经元兴奋与抑制的平衡起着至关重要的作用。ABAT通过将GABA转化为琥珀酰半醛(succinic semialdehyde)和L-谷氨酸,从而调节GABA的水平。ABAT的表达和活性异常与多种疾病的发生和发展密切相关。
在血液系统疾病方面,研究发现ABAT基因的表达与去甲基化药物(HMAs)在骨髓增生异常综合征(MDS)中的敏感性有关。ABAT基因的干扰能够增加HL-60和THP-1细胞对HMAs治疗的敏感性,而ABAT基因的过表达则降低了细胞对HMAs的敏感性[1]。此外,ABAT基因表达的下调可以激活CXCR4/mTOR信号通路,而该通路与HMAs敏感性相关。在体内实验中,注射了ABAT基因敲低细胞的鼠标在HMAs治疗后存活时间更长,这表明ABAT基因可能是MDS治疗的潜在靶点[1]。
在骨关节疾病方面,ABAT基因与椎间盘退变(IDD)相关。研究发现,ABAT基因的表达下调与CD8+ T细胞浸润呈负相关,而AAMP/ABAT基因对IDD的诊断具有更高的准确性[2]。这表明ABAT基因可能是IDD诊断和治疗的潜在靶点。
在神经退行性疾病方面,ABAT基因与阿尔茨海默病(AD)的发生和发展相关。研究发现,ABAT基因的遗传变异可能与AD的发生有关。ABAT基因的表达降低是AD发展过程中的早期事件,而ABAT基因的表达异常可能导致GABA信号通路的紊乱[4]。
在遗传性疾病方面,ABAT基因与线粒体DNA维持缺陷(MDMDs)相关。MDMDs是一组由核基因变异引起的疾病,导致线粒体DNA合成受损,从而影响线粒体功能。ABAT基因是MDMDs相关基因之一,其编码的蛋白在维持线粒体核苷酸池的平衡中发挥重要作用[3]。
在癌症方面,ABAT基因与肝细胞癌(HCC)的发生和发展相关。研究发现,ABAT基因的表达在HCC中下调,且低表达的ABAT与患者的不良预后相关。此外,ABAT基因的表达还与HCC的糖酵解和免疫浸润相关[7]。在肝细胞癌中,ABAT基因被miR-183-5p靶向调控,而ABAT基因的表达下调可能促进肝细胞癌的进展[5]。在透明细胞肾细胞癌(ccRCC)中,ABAT基因的表达也下调,且低表达的ABAT与患者的生存率相关。ABAT基因的表达下调可能与ccRCC细胞的增殖和迁移能力增强有关[6]。
综上所述,ABAT基因在多种疾病的发生和发展中发挥重要作用,包括血液系统疾病、骨关节疾病、神经退行性疾病、遗传性疾病和癌症。ABAT基因的表达和活性异常可能导致GABA信号通路的紊乱,进而影响神经元的兴奋与抑制平衡,导致多种疾病的发生。此外,ABAT基因的表达还与多种信号通路相关,如CXCR4/mTOR信号通路和HNF4A信号通路,这些信号通路在疾病的发生和发展中发挥重要作用。因此,ABAT基因可能是多种疾病诊断和治疗的潜在靶点。
参考文献:
1. Zhao, Guangjie, Li, Shuang, Wang, Qian, Wang, Wei, Wang, Xiaoqin. 2022. ABAT gene expression associated with the sensitivity of hypomethylating agents in myelodysplastic syndrome through CXCR4/mTOR signaling. In Cell death discovery, 8, 398. doi:10.1038/s41420-022-01170-7. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36163180/
2. Ren, Huiyong, Li, Yumin, Liu, Hao, Meng, Liesu, Cao, Shuai. 2023. A crucial exosome-related gene pair (AAMP and ABAT) is associated with inflammatory cells in intervertebral disc degeneration. In Frontiers in immunology, 14, 1160801. doi:10.3389/fimmu.2023.1160801. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37122729/
3. El-Hattab, Ayman W, Craigen, William J, Scaglia, Fernando. 2017. Mitochondrial DNA maintenance defects. In Biochimica et biophysica acta. Molecular basis of disease, 1863, 1539-1555. doi:10.1016/j.bbadis.2017.02.017. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28215579/
4. Zheng, Quanzhen, Bi, Rui, Xu, Min, Lu, Ya-Ping, Yao, Yong-Gang. 2021. Exploring the Genetic Association of the ABAT Gene with Alzheimer's Disease. In Molecular neurobiology, 58, 1894-1903. doi:10.1007/s12035-020-02271-z. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33404980/
5. Han, Hui, Zhou, Shenkang, Chen, Gengzhen, Lu, Yandi, Lin, Hui. 2021. ABAT targeted by miR-183-5p regulates cell functions in liver cancer. In The international journal of biochemistry & cell biology, 141, 106116. doi:10.1016/j.biocel.2021.106116. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34742920/
6. Lu, Jun, Chen, Zhan, Zhao, Hu, Chen, Shushang, Shao, Jichun. 2020. ABAT and ALDH6A1, regulated by transcription factor HNF4A, suppress tumorigenic capability in clear cell renal cell carcinoma. In Journal of translational medicine, 18, 101. doi:10.1186/s12967-020-02268-1. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32093682/
7. Gao, Xiaoqiang, Jia, Xiaodong, Xu, Moyan, Lu, Yinying, Zuo, Shi. 2022. Regulation of Gamma-Aminobutyric Acid Transaminase Expression and Its Clinical Significance in Hepatocellular Carcinoma. In Frontiers in oncology, 12, 879810. doi:10.3389/fonc.2022.879810. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35847853/