Ilk-KO 基因敲除小鼠

基因ILK，即整合素连接激酶（Integrin-Linked Kinase），是一种在细胞中发挥重要作用的蛋白质。ILK在细胞与细胞外基质（ECM）的相互作用、细胞粘附、锚定依赖性细胞生长等过程中扮演着关键角色。它通过结合整合素，发挥信号传导和支架蛋白的功能，进而促进ILK-PINCH-Parvin复合物内的进一步蛋白质招募。ILK参与细胞增殖、生存、分化、迁移、侵袭和血管生成等关键细胞过程，这些过程与肾脏、心脏、肌肉、皮肤和血管系统的系统性变化有关，并在胚胎发育过程中发挥作用。ILK的异常功能与多种疾病的发病机制相关，包括肿瘤发生中的促癌活性。ILK主要定位于细胞膜，是焦点粘附的重要组分。尽管人们对ILK的了解已经很多，但仍有许多问题尚未解决或仍不清楚。ILK最初被归类为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，但其催化活性现在受到质疑，因为存在结构和功能问题，导致ILK的信号传导的确切分子机制尚未解决。尽管ILK的三个亚型在长度、关键结构和修饰位点方面存在差异，但大多数研究倾向于关注这一蛋白的主要亚型，而ILK2和ILK3的功能差异问题仍有待澄清。ILK的活性在转录、蛋白质和转录后水平上受到调节。磷酸化和泛素化在ILK的功能中起着至关重要的作用，但大多数修饰的功能仍不清楚。鉴于所有这些问题，本研究综述了ILK的广泛文献调查，涵盖了广泛的最新发现以及关于ILK的过去和现在的争议观点，最后指出了一些有待进一步研究解决的开放性问题[2]。

ILK在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括神经再生和视觉功能保护。例如，在一项关于视网膜神经节细胞（RGCs）再生的研究中，研究人员发现，PTEN基因敲除的RGCs能够促进视神经再生，但只有一小部分PTEN基因敲除的RGCs（regRGCs）具有再生能力，而大部分存活下来的RGCs（surRGCs）则保持非再生状态。为了区分regRGCs和surRGCs，研究人员开发了一种策略，从同一只PTEN基因敲除小鼠中分别标记和纯化这两种细胞。通过Smart-Seq2单细胞转录组分析，他们揭示了与再生相关的基因，这些基因显著促进轴突再生。其中，Anxa2基因及其下游效应因子ILK和Mpp1在临床相关的青光眼模型中，能够显著保护RGCs的细胞体和轴突，并保留视觉功能，这表明这种创新策略在识别新型有效神经修复候选基因方面具有令人兴奋的潜力[1]。

此外，ILK还与多种疾病的发生和发展有关。例如，在一项关于Fascin2基因敲除小鼠的研究中，研究人员发现，Fascin2基因编码的肌动蛋白交联蛋白参与毛细胞静纤毛的形成和视网膜结构。Fascin2基因的突变与人类和小鼠的听力减退和视网膜变性相关。为了了解Fascin2基因的功能，研究人员生成了Fascin2基因敲除小鼠，这些小鼠表现出进行性听力丧失和毛细胞丢失。该研究的目的是调查Fascin2基因敲除小鼠耳蜗细胞死亡的机制。微阵列分析显示，在8周龄的Fascin2基因敲除小鼠的内耳中，PARVB的表达上调。进一步的研究表明，在相同年龄的Fascin2基因敲除小鼠的内耳中，PARVB的水平升高，同时伴随cleaved-Caspase9水平的升高和ILK、p-ILK、p-AKT和Bcl-2水平的降低。敲低Fascin2基因的HEI-OCI细胞表现出细胞增殖能力和迁移率的降低，以及PARVB水平的升高和ILK、p-ILK、p-AKT、Bcl-2水平的降低，以及激活的Rac1和Cdc42水平的升高。过表达Fascin2或抑制Parvb表达在HEI-OC1细胞中促进了细胞增殖和迁移，并增加了ILK、p-ILK、p-AKT和Bcl-2的水平。最后，FSCN2与PPAR-γ结合，减少其在HEI-OC1细胞中的核转位，从而抑制ILK-AKT相关通路和Fascin2基因敲除小鼠的耳蜗细胞存活。这些研究结果为遗传性听力丧失的预防和治疗提供了新的见解和思路[3]。

ILK还与癌症的发生和发展密切相关。例如，在一项关于ILK在癌症生物学中作用的研究中，研究人员发现，ILK与整合素和生长因子受体的信号传导有关。由于这两个信号通路都与癌细胞耐药性有关，因此ILK似乎是一个很有前景的肿瘤靶点。通过在PubMed数据库中进行搜索并总结相关数据，他们发现ILK的催化功能、ILK的假设底物以及ILK在肿瘤和正常组织中的表达存在异质性。在癌症背景下，这两个问题可能很重要。首先，许多报告表明，肿瘤中ILK的过表达较少。其次，野生型或过表达的ILK被发现可以显著增加肿瘤细胞对离子辐射的敏感性，而ILK敲除或ILK敲低条件下则没有这种效果。相反，野生型或过表达的ILK被发现可以保护肿瘤细胞免受化疗诱导的细胞死亡。由于这些相互矛盾的数据，很难评估靶向ILK治疗是否是癌症治疗中的合理策略。对ILK控制的分子机制的更全面了解可能有助于回答这个问题[4]。

此外，ILK还与心脏功能有关。例如，在一项关于心脏特异性ILK敲除小鼠的研究中，研究人员发现，ILK在心脏中发挥着重要作用。心脏特异性ILK敲除小鼠自发地发展成致命的扩张型心肌病和心力衰竭，早期出现凋亡、纤维化和心脏炎症增加。为了确定ILK的下游效应物，他们使用深度序列分析基因表达，比较了10天龄的心脏特异性ILK敲除小鼠和野生型小鼠的心脏的全面转录组谱。大约2×10^6个cDNA克隆来自每个基因型，对应于33,274个独立转录本。共有93个基因发生了改变，使用名义阈值>1.4倍变化和P<0.001。最显著上调的基因是骨桥蛋白（47倍增加；P=9.6×10^-45），这是一种与心力衰竭病理生理学相关的炎症趋化因子。ILK还调节了体外心肌细胞中骨桥蛋白的表达。重要的是，针对骨桥蛋白的阻断抗体可以部分缓解心脏特异性ILK敲除小鼠的功能下降。心肌特异性ILK删除导致致命的心肌病，其特征是心肌细胞死亡、纤维化和炎症。全面的基因表达分析确定了ILK依赖的转录效应，并将骨桥蛋白作为这些表型的贡献者[5]。

综上所述，基因ILK在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括神经再生、视觉功能保护、癌症发生和发展以及心脏功能。ILK的异常功能与多种疾病的发病机制相关，包括青光眼、遗传性听力丧失、癌症和心脏疾病。因此，ILK的研究对于深入理解这些疾病的发病机制和开发新的治疗方法具有重要意义。