Slc36a4-KO 基因敲除小鼠

SLC36A4，也称为hPAT4，是SLC36家族的一员，该家族是溶质载体（SLC）超家族的一部分，负责运输氨基酸等小分子。SLC36家族在人类中有四个基因成员，SLC36A1和SLC36A2已经被证明编码人类质子偶联氨基酸转运蛋白（hPATs）。SLC36A4是一个非质子偶联的氨基酸转运蛋白，具有非常高的底物亲和力，特别是对脯氨酸和色氨酸。当在非洲爪蟾卵母细胞中表达时，SLC36A4能够介导钠非依赖性、电中性摄取[(3)H]脯氨酸，在摄取介质pH为7.4时，摄取速率最高，亲和力为3.13 μM。色氨酸也是一种良好的转运底物，具有相似的亲和力（1.72 μM）。其他抑制[(3)H]脯氨酸摄取的氨基酸包括异亮氨酸（K(i) 0.23 mM）、谷氨酰胺（0.43 mM）、蛋氨酸（0.44 mM）和丙氨酸（1.48 mM），而甘氨酸、苏氨酸和半胱氨酸的亲和力较低（K(i) >5 mM）。在直接测试的氨基酸中，只有脯氨酸、色氨酸和丙氨酸表现出显著的摄取，而甘氨酸和半胱氨酸则没有。在测试的非蛋白质氨基酸和药物中，只有肉碱产生了抑制作用（K(i) 1.09 mM），而γ-氨基丁酸（GABA）、β-丙氨酸、L-Dopa、D-丝氨酸和δ-氨基乙酰丙酸对[(3)H]脯氨酸的摄取没有影响。这种对hPAT4作为非常高亲和力/低容量非质子偶联氨基酸转运蛋白的表征，引发了对其生理作用的疑问，特别是hPAT4的转运特征与果蝇同源物PATH非常相似，PATH是一种氨基酸“转受体”，在营养感应中发挥作用[1]。

SLC36A4和其他SLC家族成员在进化上具有古老的起源，可以追溯到绿藻。SLC32、SLC36和SLC38家族在人类中分别有1、4和11个成员。这些转运蛋白在神经传递和氨基酸作为营养物质的转运中发挥着重要作用，具有巨大的药物开发潜力[2]。

SLC36A4在视网膜色素上皮细胞（RPE）中调节氨基酸池，并介导雷帕霉素的机制性靶点，复合物1（mTORC1）信号传导。在Cryba1基因敲除小鼠中，其中PAT4和氨基酸水平在RPE中增加，即使在24小时的禁食后，转录因子EB（TFEB）和E3（TFE3）仍然保留在细胞质中。因此，协调溶酶体表达和调节（CLEAR）网络中的基因没有被激活，溶酶体功能仍然很低。随着年龄的增长，RPE中的RPE65和溶血酸酯酰转移酶（LRAT）的表达减少。一个有缺陷的视觉周期可能会减慢新的感光细胞外段（POS）的再生。此外，在衰老过程中，感光细胞退化也变得明显，类似于人类的干性AMD疾病。电子显微镜显示Bruch膜的基底层沉积物，这是AMD发展的一个标志。对于干性AMD患者，靶向RPE细胞溶酶体中的PAT4/V-ATPase可能是一种有效的方法，可以预防或延缓疾病进展[3]。

在斯洛文尼亚的荷斯坦弗里斯兰奶牛中，对牛奶体细胞评分（SCS）进行全基因组关联研究（GWAS），发现了与SCS相关的五个显著的SNPs，这些SNPs与六个已知的候选基因紧密相关，包括DNASE1L3、SLC36A4、ARMC1、PDE7A、MMP13和CD44。这些结果表明，在斯洛文尼亚荷斯坦弗里斯兰群体中，SCS可能存在潜在的遗传标记[4]。

在缺氧/复氧诱导的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的转录组分析中，SLC36A4被识别为差异表达基因之一。该研究为探索缺氧/复氧机制提供了基础，这是一个对多种疾病具有重大临床意义的研究领域[5]。

在寻常型天疱疮（PV）的自身抗体分析中，SLC36A4是患者血清识别的抗原之一。PV是一种以IgG自身抗体针对分层鳞状上皮为特征的黏膜皮肤水疱性疾病。PV的自身抗体谱可能有助于解释疾病严重程度的个体差异和治疗反应，并可作为PV患者新的诊断检测的敏感和特异性生物标志物[6]。

在家猪的繁殖性状中，SLC36A4被确定为与窝重相关的显著SNPs之一。这表明SLC36A4在家猪的繁殖性状中发挥着重要作用，为家猪的遗传改良提供了潜在的遗传标记[7]。

SLC36A4在兴奋性和抑制性神经元以及上皮细胞中丰富表达。SLC36A4在脑组织中的位置表明其在血脑屏障的运输中发挥作用。SLC36A4属于一个进化古老的家族，可能是动物之前就存在的[8]。

综上所述，SLC36A4是一种非质子偶联的氨基酸转运蛋白，在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括营养感应、视网膜色素上皮细胞的功能和疾病发生。SLC36A4的研究有助于深入理解氨基酸转运的生物学功能和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。