Tigar-KO 基因敲除小鼠

TIGAR，即TP53诱导的糖酵解和细胞凋亡调节因子，是一种由p53肿瘤抑制蛋白诱导的基因。p53作为关键的肿瘤抑制因子，通过诱导细胞周期阻滞、细胞凋亡和维持基因组稳定性等多种机制来防止癌症的发生。TIGAR在细胞中的表达会降低果糖-2,6-二磷酸的水平，进而抑制糖酵解过程，并减少细胞内活性氧（ROS）的水平。TIGAR的这些功能与其保护细胞免受ROS相关的细胞凋亡的能力相关，因此，内源性TIGAR表达的敲低会增强细胞对p53诱导的死亡的反应。TIGAR的表达可能因此调节细胞对p53的凋亡反应，使细胞能够在面临可能被逆转或修复的轻度或短暂应激信号时存活下来。TIGAR对细胞内ROS水平的降低也可能在p53保护免受基因组损伤积累的能力中发挥作用[1]。

TIGAR是p53的下游目标基因，包含一个类似于6-磷酸果糖激酶/果糖-2,6-二磷酸酶（PFKFB）的双磷酸酶结构域。TIGAR主要位于细胞质中；在应激反应中，TIGAR被转运到细胞核和细胞器，包括线粒体和内质网，以调节细胞功能。p53家族成员（p53、p63和p73）、一些转录因子（SP1和CREB）和非编码miRNA（miR-144、miR-885-5p和miR-101）调节TIGAR的转录。TIGAR主要作为果糖-2,6-二磷酸酶发挥作用，通过水解果糖-1,6-二磷酸和果糖-2,6-二磷酸来抑制糖酵解。TIGAR反过来促进磷酸戊糖途径的通量，以产生烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）和核糖，从而促进DNA修复，并减少细胞内的活性氧。TIGAR因此维持能量代谢平衡，调节自噬和干细胞分化，并促进细胞存活。同时，TIGAR还具有非酶功能，并能与视网膜母细胞瘤蛋白、蛋白激酶B、核因子κB、己糖激酶2和ATP5A1相互作用，以介导细胞周期阻滞、炎症反应和线粒体保护。TIGAR可能是预防和治疗心血管疾病、神经疾病和癌症的潜在靶点[2]。

在肺动脉高压（PAH）中，内皮功能障碍和阻塞性血管疾病与DNA损伤和BMPR2（骨形态发生蛋白2型受体）信号传导受损相关，后者通过PPARγ（过氧化物酶体增殖物激活受体γ）和p53两个下游转录因子。在PAH中，TIGAR的表达受到PPARγ-p53转录因子复合物的调控，该复合物在DNA损伤和氧化应激下被激活，并参与调节19个基因的表达，这些基因涉及肺内皮细胞存活、血管生成和DNA修复，包括EPHA2、FHL2、JAG1、SULF2和TIGAR。TIGAR的表达与PAH的发展相关，其表达水平在PAH患者的肺动脉内皮细胞中受到调节[3]。

TIGAR作为一种转录组数据插补工具，可以增强复杂性状的基因定位。TIGAR采用非参数贝叶斯方法来提高转录组数据的插补和TWAS（转录组关联研究）的效力。非参数贝叶斯方法在模拟研究和实际应用中都显示出比现有的TWAS工具（如PrediXcan和FUSION）更高的性能[4]。

TIGAR通过促进巨噬细胞中的胆固醇流出和反向胆固醇转运（RCT）来减轻动脉粥样硬化。TIGAR的表达在巨噬细胞泡沫细胞形成和动脉粥样硬化过程中增加。TIGAR的敲低会显著促进巨噬细胞中的脂质积累，并降低胆固醇流出能力，这可能是通过影响肝X受体α（LXRα）的表达和活性，进而下调ABCA1和ABCG1的表达来实现的。此外，TIGAR对胆固醇代谢的抑制作用是通过ROS/CYP27A1途径介导的。在体内实验中，TIGAR的缺失导致斑块和主动脉中ABCA1和ABCG1的水平降低，并损害RCT的能力，从而导致Apoe-/-小鼠的动脉粥样硬化加重[5]。

在谷氨酰胺剥夺期间，DDIT3（DNA损伤诱导的转录本3）通过抑制TIGAR的表达来促进糖酵解。DDIT3是一种应激反应性转录因子，在谷氨酰胺剥夺期间被诱导，以促进糖酵解和ATP的产生，同时通过LONP1介导的COQ9和COX4的下调来抑制线粒体呼吸，从而减少ROS的水平[6]。

在胰腺癌中，TIGAR通过调节ROS来调节肿瘤的起始和进展。TIGAR在PDAC的早期阶段表达较高，而在晚期阶段表达较低。在PDAC细胞中，ROS的增加会驱动表型转变，增加迁移、侵袭和转移能力，这一转变依赖于MAPK信号通路的增加激活，并可以通过抗氧化治疗来逆转。在PDAC的发展过程中，TIGAR的表达受到调节，在早期病变中表达较高，而在转移性肿瘤中表达较低[7]。

IDH2（异柠檬酸脱氢酶2）通过稳定HIF-1α的表达来促进尿路上皮癌的化疗耐药性。IDH2通过诱导还原性谷氨酰胺代谢来稳定HIF-1α的表达，进而刺激有氧糖酵解和磷酸戊糖途径的旁路，从而促进尿嘧啶生物合成，增加dCTP的产生，减弱吉西他滨的疗效。IDH2介导的代谢重编程还导致对顺铂的交叉耐药性，通过增加NADPH和谷胱甘肽的产生来提高抗氧化防御。IDH2的代谢重编程影响了关键代谢酶的表达，包括TIGAR、TKT和CTPS1，这些酶与患者的预后不良相关[8]。

p53在骨骼肌中调节氧化应激，其作用取决于施加的氧化应激的类型、强度和持续时间。在低到中等的氧化应激水平下，p53参与激活细胞周期阻滞和自噬等途径，以增加细胞修复的时间，从而增强细胞存活。然而，在氧化应激强度和持续时间较高的情况下，如辐射、缺氧和氧化剂，p53的作用转变为通过启动DNA片段化来促进细胞凋亡，从而防止异常细胞增殖。p53作为细胞稳态的阈值调节因子，在调节信号通路以维持细胞健康和功能方面发挥着重要作用[9]。

综上所述，TIGAR作为一种由p53诱导的基因，在调节糖酵解、细胞凋亡和氧化应激方面发挥着重要作用。TIGAR的表达与多种疾病相关，包括动脉粥样硬化、肺动脉高压和胰腺癌。TIGAR通过影响细胞代谢和信号传导途径，在维持细胞稳态和促进细胞存活方面发挥着重要作用。对TIGAR的研究有助于深入理解其在疾病发生发展中的作用机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。