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B6-Ifit1m1小鼠,動物試驗

原創發布者：北檢院發布時間：2023-03-01 點擊數：

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基本信息

品系名稱：B6-Ifit1^m1小鼠

英文名稱：B6-Ifit1^m1 mouse

疾病名稱：病毒感染、創傷感染、自身免疫疾病

相關基因：Isg56

背景品系：C57BL/6J

遺傳類型：基因敲除

繁殖方式：HOM X HOM

繁殖代數：NA

研究用途：用于研究病毒感染、創傷感染、自身免疫疾病及信號轉導。

飼養環境：屏障或隔離環境

培育單位：北京華阜康生物科技股份有限公司、中國醫學科學院醫學實驗動物研究所

保種單位：中國醫學科學院醫學實驗動物研究所

資源鑒定：否

鑒定日期：暫無介紹

特征描述

干擾素刺激基因56 (IFN-stimulated gene 56, ISG56)又稱為IFIT1基因，除了干擾素(Interferon, IFN)，多種病毒均可以上調ISG56家族基因的表達。ISG56家族有四個成員：ISG56/IFIT1、ISG54/IFIT2、ISG60/IFIT3、ISG58/IFIT5。

ISG56家族的結構

1、ISG56家族蛋白的結構特點 ISG56家族蛋白包含多個TPR (tetratricopeptide repeat)結構域，該結構域由34個氨基酸組成，有兩個反向平行的螺旋(螺旋A和螺旋B)和八個松散的保守殘基(W4、L7、G8、Y11、A20、F24、A27和P32)。包含TPR結構的蛋白能夠形成蛋白復合物，如分子伴侶復合物、分裂后期促進復合物和蛋白轉運復合物等[3]。TPR結構域是ISG56家族蛋白和其它蛋白相互作用的基礎。

2. ISG56家族基因組的結構特點 ISG56家族基因組都含有類似的結構。它們含有兩個外顯子，第一個外顯子包含了5′-UTR和起始密碼子，第二個外顯子編碼剩余的mRNA。除ISG58外，ISG56家族基因的啟動子包含2個干擾素刺激應答元件(IFN-stimulated response elements, ISRE)，它們位于TATA框上游200bp的位置。ISRE在干擾素調節因子(IFN regulatory factors, IRFs)的作用下，激活mRNA的轉錄[4]。

ISG56家族的調控和對IFN-I信號通路的調節

調控ISG56家族的信號通路

固有免疫是對抗病原微生物的第一道防線，細胞的模式識別受體(pattern recognition receptor, PRRs)在識別病原相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)后，通過上調IFN-I和ISGs對抗病原微生物的入侵。缺乏外界刺激時，絕大多數細胞不表達ISG56，但多種刺激均可以誘導ISG56基因家族蛋白的表達。多種RNA或DNA病毒感染能上調ISG56的表達，如仙臺病毒(Sendai virus)、呼吸道合胞體病毒(respiratory syncytial virus, RSV)、水泡性口膜炎病毒(Vesicular stomatitis virus, VSV)等。 ISG56家族受到固有免疫多條通路的調控。Toll樣受體(Toll-like receptors, TLRs)可以識別PAMP，激活接頭分子TRIF和MyD88，類似地，RIG-I樣受體(RIG-I like receptors, RLRs)信號通路可以通過RIG-I和MDA5對PAMP對進行識別，進而激活MAVS和MITA。這些通路均能激活IRF3、NF-κB和c-Jun等轉錄因子，轉錄IFN-I和ISG56家族基因mRNA。Imaizumi等證實在人星形細胞瘤中，TLR3信號通路誘導了ISG54和ISG56基因的表達，ISG54和ISG56的表達量與CXCL10的表達量有關，他們還發現，TLR4通過MDA5和ISG56介導了CXCL10的表達。ISG56家族蛋白可以利用多種IRFs進行轉錄：ISGF3復合物由IRF9、Stat-1/2組成，該復合物被IFNα/β受體激活，隨后轉錄ISG56家族基因；雙鏈RNA (double-stranded RNA, dsRNA)通過TLR3或RIG-I/MDA5激活IRF3，脂多糖(Lipopolysaccharides, LPS)通過TLR4激活IRF3，被激活的IRF3轉錄ISG56家族基因mRNA，ISG56的表達常作為IRF3轉錄活性的標志。最新發現，調控染色質活性的蛋白參與ISG56家族基因調控。組蛋白3 (histone 3)異構體H3.3的表達是轉錄過程中染色質被激活的標志。實驗發現，在IFN β刺激下，H3.3定位在ISG56基因2號外顯子的部位，而不是它的啟動子區域。如果敲除H3.3基因，IFN β誘導ISG56的過程無法進行。

ISG56家族基因誘導表達的特點

ISG56基因家族蛋白在不同刺激以及不同細胞下所呈現的表達規律不同。Wacher等利用LCMV或West Nile病毒分別感染小鼠，檢測小鼠腦內ISG56/54/49的表達變化，發現這三個基因mRNA都在感染后6天上調。在神經元細胞內，這三個基因的上調需要病毒產生的IFN-I，該過程依賴Stat-1/2發揮作用。在非神經元細胞內，病毒能夠直接誘導這些基因的表達。這三個基因在腦不同細胞內的規律亦不同，星形膠質細胞和海馬細胞CA1/CA2椎體細胞主要表達ISG56，小顆粒細胞主要表達ISG49，而在嗅球中表達的ISG54水平最高。小鼠感染VSV后，Terenzi等在各個組織和器官中檢測ISG56家族蛋白的表達情況，結果表明，VSV誘導的ISG56表達主要在肝和腎，ISG54主要分布在腎，B細胞主要表達ISG54而不表達ISG56，CD4或者CD8 T細胞能表達兩種蛋白。

ISG56對IFN-I信號通路的調節

ISG56家族蛋白參與IFN信號的調控。ISG54和ISG56均能正調控TLR3/IFN-β/STAT1信號通路。RLR信號通路中，激活的RIG-I與MAVS形成的復合體招募下游STING、TBK1和IRF3等分子的激活。Sendai virus感染條件下，ISG56和ISG54能夠與STING蛋白結合，進而抑制了下游IRF3和NF-κB等基因的激活，從而阻斷了IFN-I的轉錄生成，該調節機制能避免細胞產生過量的抗病毒因子對細胞造成傷害。類似地，用siRNA抑制ISG56的表達可以減少VSV在細胞內的復制，該機制可能與抑制ISG56后IFN-I的表達上升有關。

ISG56家族抗病毒功能

ISG56可以抑制多種病毒的轉錄和復制，其機制不盡相同。丙肝病毒是單股正鏈RNA病毒，它通過IRES依賴的核糖體招募機制進行翻譯，該機制與細胞帽子依賴的翻譯方式相似，均需要利用eIF3。eIF3是一個約800kDa的大蛋白，由13個亞基組成。eIF3與核糖體60S/40S亞基的解離、eIF2/GTP/Met-tRNA復合物的生成等生物學過程息息相關。ISG56和ISG54能夠結合eIF3e，抑制轉錄起始復合物的生成，導致翻譯信號終止。HCV IRES介導的翻譯比細胞內帽子依賴的翻譯更依賴eIF3，ISG56更傾向于結合HCV gRNA和eIF3，抑制HCV的轉錄。在人乳頭瘤狀病毒中(HPV)中，ISG56可以與病毒E1蛋白結合。一方面，被ISG56結合的E1蛋白解旋酶活性顯著降低，另一方面，大量被ISG56結合的E1蛋白停留在了細胞質，無法與病毒基因組結合。ISG56還能識別病毒的2`-O methylation和 5`-ppp ssRNA，ISG54能結合某些細胞內的RNA修飾如富含AU的RNA，激活固有免疫反應。Stawowczyk等發現IFN-I上調的ISG54具有誘導凋亡的功能。過量表達ISG54、ISG56和ISG49的小鼠感染Sindbis病毒，小鼠的成活率從25%提升到了40%，證實ISG56能抑制Sindbis病毒，但其機理仍不明確【1】。IFIT1通過DNA信號通路負反饋上調IFN-β及ISG的表達,IFIT1的缺失對Ⅰ型單純皰疹病毒(HSV-1)入侵發揮了保護作用。該結果為后續研究開發治療HSV-1感染相關的治療藥物提供了一個新思路【4】。

IFIT1與紅斑狼瘡

有報道指出IFIT1的過度表達在T細胞中能誘導白細胞介素IL-4和IL-10的分泌增加,下調IFIT1的轉錄水平后能部分下調IL-4和IL-10表達,而與細胞膜分子的表達、細胞的增生、凋亡無關。結論:SLE相關新基因IFIT1在細胞因子的產生中起了重要作用,可能與Thl/Th2的失衡有關【2、5】。有報道指出1.自發性狼瘡鼠MRL/lpr中,表達增強的干擾素誘導基因IFIT1與維持正常的腎小球濾過功能必不可少的F-actin蛋白、Nephrin蛋白以及Podocin蛋白表達量負相關,可能參與了狼瘡腎炎中足細胞的損傷,從而促進了蛋白尿的發生。2.IFIT1通過抑制足細胞增殖和促進凋亡使足細胞數目減少,腎小球濾過屏障破壞,腎功能損害。3.IFIT1可能通過F2R和Eral1信號傳導途徑,增加促凋亡蛋白Bax表達,激活Caspase3、p38,減少抑凋亡蛋白Bcl-2表達,最終使足細胞凋亡【3】。

IFIT1與感染

LPS可刺激多種細胞株表達IFIT1,提示IFIT1可能參與創傷后毒血癥的發生和發展;放射損傷早期能引起小鼠肝組織IFIT1的顯著增高【6】。