Bag5-KO 基因敲除小鼠

BAG5（Bcl-2-associated athanogene 5）是一种分子伴侣，能够与Bcl-2结合并调节细胞存活。在多种生物过程中发挥重要作用，包括细胞凋亡、细胞应激反应、神经退行性疾病、癌症等。

在鱼类中，BAG5的功能研究相对较少。一项研究从橙点石斑鱼（Epinephelus coioides）中鉴定出BAG5同源基因（Ec-BAG5），并探究其在病毒感染中的作用。Ec-BAG5蛋白编码468个氨基酸，包含四个BAG结构域，与已报道的BAG5具有高度相似性。Ec-BAG5在周围血淋巴细胞（PBL）中具有最高的转录水平，并在红点石斑鱼神经坏死病毒（RGNNV）或脂多糖（LPS）刺激下显著上调表达。此外，Ec-BAG5过表达能够抑制病毒复制和病毒基因（衣壳蛋白（CP）和RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp））的表达。Ec-BAG5过表达还能显著增加干扰素通路相关因子（干扰素调节因子3（IRF3）、干扰素刺激基因15（ISG15）、干扰素诱导蛋白35（IFP35）、粘病毒抗性基因1（Mx1））和炎症相关因子（肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β））的表达，以及NF-κB、ISRE和IFN-1的活性。这些数据表明，Ec-BAG5可以通过调节IFN和炎症相关因子的表达来影响病毒感染，为更好地理解针对病毒感染的免疫反应提供了有用的信息[1]。

BAG5在人类疾病中也具有重要作用。一项研究发现，BAG5基因中的复合杂合截断变异是早期发病的扩张型心肌病（DCM）的原因。在四个无关家庭中的五名患者中，发现BAG5基因编码的Bcl-2相关凋亡基因（BAG）共伴侣5（BAG5）的纯合截断突变导致遗传性DCM。BAG5作为热休克同源蛋白70（HSC70）的核苷酸交换因子，促进腺苷二磷酸释放和HSC70介导的蛋白质折叠。Bag5突变敲入小鼠表现出心室扩张、心律失常和不良预后，在儿茶酚胺刺激下再现人类DCM表型，而给予携带野生型BAG5基因的腺相关病毒9载体可以完全缓解这些DCM表型。免疫细胞化学分析表明，BAG5定位于连接膜复合物（JMCs），这是钙处理的关键微区。Bag5突变小鼠心肌细胞在儿茶酚胺刺激下表现出功能性JMC蛋白丰度降低、JMC结构破坏和钙处理异常。研究还发现，在三种心律失常诱导的心肌病（与异常钙稳态相关的可逆性DCM亚型）患者中存在BAG5基因的杂合截断突变。该研究提示，BAG5基因的失功能突变可能导致DCM，BAG5可能是DCM病例基因检测的靶点，基因治疗可能是治疗这种疾病的一种潜在方法[2]。

BAG5还在神经退行性疾病中发挥作用。一项研究发现，BAG5可以保护免受线粒体氧化损伤，通过调节PTEN诱导激酶1（PINK1）的降解。PINK1基因突变导致PARK6家族帕金森病，PINK1的稳定性丧失也可能导致散发性帕金森病（PD）。PINK1的降解主要通过泛素蛋白酶体系统（UPS）进行，然而，迄今为止，只有少数蛋白质被发现能够调节PINK1的降解。通过酵母双杂交系统和pull-down方法，研究人员发现BAG5与PINK1直接相互作用。研究显示，BAG5通过降低PINK1的泛素化来稳定PINK1。有趣的是，BAG5通过上调PINK1在体外挽救了MPP+和rotenone诱导的线粒体功能障碍。在PINK1基因敲除小鼠和多巴胺（MPTP）处理小鼠中，尽管PINK1减少，BAG5在黑质致密部（SNpc）中显著增加。这些发现表明，BAG5作为稳定PINK1的关键蛋白，是预防氧化应激后线粒体功能障碍的潜在治疗工具[3]。

此外，BAG5还与癌症发生发展密切相关。一项研究发现，BAG5基因在前列腺癌中过表达，并抑制内质网应激诱导的凋亡。Bag（Bcl-2相关凋亡基因）家族蛋白由6个成员组成，它们通过一个共同的单一BAG结构域与分子伴侣Hsp70相互作用。Bag5是Bag家族的一个例外，因为它包含5个BAG结构域，覆盖整个蛋白质。Bag蛋白如Bag1和Bag3已被证实与肿瘤生长和存活有关，但尚不清楚Bag5是否也具有这种功能。研究结果显示，与良性样本相比，Bag5的mRNA和蛋白表达水平在恶性前列腺组织中增加。此外，研究发现，在诱导内质网（ER）应激后，Bag5水平升高，并且在过程中从细胞质转移到ER。还发现，Bag5与ER驻留伴侣蛋白GRP78/BiP相互作用，并增强其ATP酶活性。Bag5在22Rv.1前列腺癌细胞中的过表达抑制了未折叠蛋白反应（UPR）中的ER应激诱导的凋亡，通过抑制PERK-eIF2-ATF4活性，同时增强IRE1-Xbp1轴。表达高水平Bag5的细胞对凋亡诱导剂敏感性降低，而Bag5下调导致应激诱导的细胞死亡增加。因此，研究结果表明，Bag5在前列腺癌中过表达，并在ER应激诱导的凋亡中发挥作用。此外，还发现GRP78/BiP是Bag5的一个新的相互作用伴侣[4]。

综上所述，BAG5是一种重要的分子伴侣，在多种生物过程中发挥重要作用，包括细胞凋亡、细胞应激反应、神经退行性疾病和癌症。BAG5在鱼类和人类中的功能研究揭示了其在病毒感染、心肌病和神经退行性疾病中的重要作用。此外，BAG5在癌症发生发展中也具有重要作用，尤其是在前列腺癌中。因此，BAG5的研究有助于深入理解其在各种疾病中的作用机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。