Parp12-KO 基因敲除小鼠

PARP12是一种多聚(ADP-核糖)聚合酶家族成员，属于ADP-核糖基转移酶。这种酶在细胞内具有多种功能，包括控制蛋白质翻译和炎症反应。PARP12在细胞内至少有两种不同的亚细胞定位和相关的功能。当细胞受到氧化应激时，PARP12会被招募到压力颗粒中，这是mRNA翻译停滞的已知位点。因此，PARP12被发现可以阻断mRNA的翻译，可能与其与翻译机制相关。PARP12的N端结构域（包含一个RNA结合结构域，由五个CCCH型锌指组成）和催化结构域的完整性对于其抑制功能是必需的。相反，当细胞受到LPS刺激时，PARP12会定位于包含p62/SQSTM1的结构中，这与压力颗粒无关。p62/SQSTM1是一种参与先天信号传导和自噬的适配蛋白。PARP12与p62/SQSTM1的结合被发现与NF-κB信号传导的增加相关，这表明PARP12在炎症中发挥作用。这些观察结果表明，PARP12可以在两个不同的亚细胞区室之间转换，与两个不同的细胞功能相关。目前的研究表明，PARP12是一种干扰素刺激基因，可能参与细胞防御病毒感染的过程[1]。

基因组关联研究（GWAS）已经确定了与年龄相关性黄斑变性（AMD）相关的34个基因位点。最近的研究通过分析来自453名对照和病例的死后视网膜转录组，发现PARP12是AMD的潜在靶基因之一。这些研究通过整合视网膜转录组，覆盖了13,662个蛋白编码基因和1,462个非编码基因，并与超过900万个常见SNP的基因型进行了表达数量性状位点（eQTL）分析，确定了10,474个受遗传调控的基因，包括在视网膜中检测到的4,541个eQTL。这些研究扩大了AMD的遗传图谱，并建立了眼部基因型表达（EyeGEx）数据库，作为对多因素眼部性状进行GWAS后解释的资源[2]。

PARP12在调节小鼠卵母细胞减数分裂成熟中也发挥着重要作用。PARP12在卵母细胞成熟的所有阶段都高度表达，并在有丝分裂I（MI）和有丝分裂II（MII）阶段形成颗粒状聚集，靠近纺锤极。PARP12的敲除导致小鼠卵母细胞中纺锤体组织的异常和染色体的错位。PARP12敲除的卵母细胞中染色体非整倍体的频率显著增加。此外，PARP12敲除触发了纺锤体组装检查点的激活，如在PARP12敲除的MI卵母细胞中观察到活性BUBR1。此外，PARP12敲除的MI卵母细胞中F肌动蛋白显著减弱，这可能影响不对称分裂过程。转录组分析表明，PARP12的敲除会破坏转录组稳态。这些结果表明，母系表达的PARP12对于小鼠卵母细胞的减数分裂成熟是必需的[3]。

PARP12对于抑制小鼠巨噬细胞中Mac1突变冠状病毒的复制也是必需的。ADP-核糖基转移酶（ARTs）介导从NAD+到蛋白质或核酸底物的ADP-核糖转移。这种修饰可以被多种不同类型的蛋白质去除，包括宏结构域。几种ARTs，也称为PARPs，受到干扰素的刺激，表明ADP-核糖基化是先天免疫反应的一个重要方面。所有冠状病毒（CoVs）编码一个高度保守的宏结构域（Mac1），这对于CoVs复制和导致疾病至关重要，表明ADP-核糖基化可以有效地控制冠状病毒感染。研究者的siRNA筛选表明，PARP12可能在骨 marrow-derived macrophages (BMDMs)中抑制murine hepatitis virus (MHV) Mac1突变病毒的复制。为了证明PARP12是抗病毒反应的关键介质，研究者们产生了PARP12-/-小鼠，并测试了MHV A59（肝 tropic/neurotropic）和JHM（神经 tropic）Mac1突变病毒在这些小鼠中的复制和致病能力。值得注意的是，在没有PARP12的情况下，Mac1突变复制在BMDMs和小鼠中增加。此外，在A59感染的小鼠中，肝脏病理也增加。然而，PARP12敲除并没有使Mac1突变病毒复制恢复到野生型病毒水平，也没有显著增加Mac1突变病毒的致死性。这些结果表明，尽管PARP12抑制了MHV Mac1突变病毒的感染，但其他PARPs或先天免疫因子也必须参与对抗冠状病毒的感染[4]。

Zika病毒感染在宿主细胞中刺激I型干扰素（IFN）反应，从而抑制病毒复制。I型IFNs通过诱导数百个干扰素刺激基因（ISGs）的表达来发挥抗病毒作用。为了筛选出抑制Zika病毒复制的抗病毒ISGs，研究者们在A549肺癌细胞中单独敲除了21个ISGs，并确定了PARP12是Zika病毒复制的强抑制剂。这些发现表明，PARP12介导了NS1和NS3的ADP-核糖基化，这些非结构病毒蛋白参与病毒复制和调节宿主防御反应。这种修饰触发了NS1和NS3的蛋白酶体介导的降解。这些数据增加了对PARP12抗病毒活性的理解，并为开发针对Zika病毒的治疗药物提供了分子基础[5]。

ADP-核糖基转移酶PARP11已被确定为抗Zika病毒ISG，并且发现它与PARP12协同作用，以增强Zika病毒NS1和NS3蛋白的降解。研究者们构建了PARP11敲除和过表达A549细胞系，以评估PARP11的抗Zika病毒功能。研究者们还构建了PARP11-/-、PARP12-/-和PARP11-/-PARP12-/- HEK293T细胞系，以解释PARP11和PARP12对NS1和NS3蛋白降解的协同作用。结果表明，PARP11的mRNA和蛋白质水平在野生型细胞中受到IFNα或IFNβ刺激和Zika病毒感染的影响，但在IFNAR1-/-细胞中则没有。Zika病毒复制在表达PARP11的细胞中被抑制，但在PARP11敲除的细胞中被增强。PARP11抑制Zika病毒与其自身的PARP酶活性无关。PARP11与PARP12相互作用，并促进PARP12介导的Zika病毒NS1和NS3蛋白的降解。这些发现扩大了对ADP-核糖基转移酶家族成员的抗病毒功能理解，并为开发针对Zika病毒感染的治疗药物提供了潜在的靶标[6]。

综上所述，PARP12是一种多功能的酶，在控制蛋白质翻译、炎症反应和抗病毒免疫中发挥着重要作用。PARP12在卵母细胞减数分裂成熟、AMD和其他生物学过程中也发挥着重要作用。这些研究结果为PARP12的功能和作用机制提供了新的见解，并为开发针对多种疾病的治疗药物提供了潜在的靶标。