Gkn3-KO 基因敲除小鼠

Gkn3，也称为Gastrokine 3，是胃粘膜细胞分泌的一种蛋白质。它是胃动素家族的第三个成员，前两个成员分别是GKN1和GKN2。Gkn3在胃部病理学中的作用已被研究，包括分子结构、进化保守性、组织表达以及转录/翻译结果。研究发现，Gkn3编码一个分泌的（约19千道尔顿）蛋白质，与三叶因子（Tff）2一起在远端胃中表达，并在近端胃中区分出Griffinia simplicifolia凝集素（GS）-II阳性的粘液颈细胞（MNC）亚群。在人类中，普遍存在一个提前终止密码子多态性W59X，这可能导致GKN3非功能性。人群遗传分析显示，GKN3的祖先读通等位基因在非洲人中占主导地位，表明W59X在非非洲人中迅速扩张。在胃萎缩中，小鼠Gkn3的表达被强烈上调，这是一种与幽门螺杆菌相关的癌前状态，并标记了非增殖性、GS-II阳性谱系，具有痉挛素多肽表达性化生（SPEM）的特征。Gkn3的过表达抑制了胃上皮细胞系的增殖，独立于重组人TFF2或凋亡。Gkn3编码一个新型、功能上不同的胃动素，在胃萎缩中过表达，可能抑制上皮细胞增殖[1]。

为了研究GKN3的假基因性质，研究人员进行了人类GKN3进化的研究，并将其与同源基因GKN1和GKN2进行了比较。单倍型分析显示，GKN3在单倍型分配模式上与GKN2相似，而GKN1似乎经历了更严格的自然选择。GKN3在人类中表现出方向性选择和基于人群的选择清除的迹象。一个这样的选择清除包括SNP rs10187256，最初被确定为祖先色氨酸到提前终止密码子突变的等位基因。衍生（非祖先）等位基因在亚洲人中固定。研究人员还发现，另一个SNP rs75578132，位于rs10187256下游5个碱基对处，在几乎所有欧洲人、一些拉丁美洲人和一些非洲人中表现出第二个选择清除，这可能是由于非洲殖民化期间欧洲基因的重新引入。最后，研究人员确定了一个突变，该突变会破坏假定的外显子3-内含子3边界中的剪接供体位点，该位点存在于迄今为止检查的所有人类基因组中。这些结果表明，一个胃特异性的人类遗传位点已经经历了欧洲、亚洲和非洲人群的各种选择清除，从而反映了基因组进化的地理和种族模式[2]。

为了研究Gkn3在脾脏中的作用，研究人员对小鼠脾脏在弓形虫感染后的转录反应进行了分析。研究发现，感染后，模式识别受体Nlrp3、Nlrp12和Nlrp1a的表达显著增加。这种增加在Tff1KO和Tff3KO小鼠中减少，这表明Tff1和Tff3对炎症反应有正调节作用。此外，研究人员分析了Tff1（编码一种运动性凝集素）和其他分泌基因的转录，包括Gkn、IgG Fc结合蛋白（Fcgbp）和粘蛋白Muc2。相应的基因产物属于一个保护粘液上皮的互作组。感染后，Tff1显著上调，这可能会增加免疫细胞的运动性。相比之下，Gkn3、Fcgbp和Muc2在口服感染后7天被下调；而在腹腔感染后4周，只有Gkn3仍然被下调。这可能是Gkn3、Fcgbp和Muc2参与脾脏结构短暂破坏及其重组的迹象，这是弓形虫感染后的特征[3]。

为了研究Gkn3在小鼠肠道中的作用，研究人员比较了Tff1KO小鼠和它们的野生型同胞小鼠肠道中选定基因的表达。研究发现，在近端结肠和/或十二指肠中，Agr2、Muc6/A4gnt/Tff2、Tff1、Fut2、Gkn2、Gkn3、Duox2/Lpo、Nox1等基因的表达量最高。这表明近端结肠和/或十二指肠存在不同的保护系统，如Tff2/Muc6、Tff1-Fcgbp、胃动素、岩藻糖化和活性氧（ROS）。在Tff1KO小鼠的肠道中，与野生型同胞小鼠相比，Clca1（Gob5）、Gkn1、Gkn2、Nox1、Tff2等基因的转录变化不显著。此外，研究人员还分析了Tff1、Tff2和Tff3在Tff1KO和野生型动物的胰腺、肝脏和肺中的表达，表明Tff基因表达存在交叉调节。在蛋白质水平上，研究人员在十二指肠中鉴定了异源性的Tff1-Fcgbp和各种单体Tff1形式，在近端结肠中鉴定了高相对分子质量的Tff2/Muc6复合物[4]。

为了研究Gkn3在糖尿病中的作用，研究人员使用db/db小鼠模型研究了早期达格列净的给药对胰腺β细胞质量的影响。研究发现，达格列净可以保存胰腺β细胞质量，改善血糖水平。微阵列分析显示，早期给予达格列净后，Agr2、Tff2和Gkn3的表达显著上调。这种上调的基因表达可能为保存胰腺β细胞质量提供了一种遗留效应。研究人员预计，早期给予达格列净将提供一种持久效应以保存胰腺β细胞质量[5]。

综上所述，Gkn3是一种重要的胃动素，参与调控胃部病理学和肠道保护系统。Gkn3在胃萎缩中过表达，可能抑制上皮细胞增殖。此外，Gkn3在脾脏中的作用可能与免疫调节有关。Gkn3的研究有助于深入理解胃动素在疾病发生中的作用，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。