Dync1i2,也称为Dynein Cytoplasmic 1 Intermediate Chain 2,是细胞内微管运输系统的重要组成部分,编码细胞质动力蛋白1中间链2。细胞质动力蛋白1是一种关键的分子马达,负责细胞内货物的运输,包括细胞器、囊泡、信号分子、蛋白质复合物和RNA等。Dync1i2在神经元功能中起着至关重要的作用,参与神经发生和细胞稳态的维持。此外,Dync1i2还与多种生物学过程相关,包括细胞分化、发育、代谢和疾病发生。
研究表明,Dync1i2基因的拷贝数变异(CNV)与牛的身体构型特征有关。在一种研究中,研究人员对中国五种牛的Dync1i2基因拷贝数进行了检测,并分析了CNV类型与生长性状之间的关联。结果显示,不同牛品种中不同拷贝数类型的分布存在差异。关联分析表明,Dync1i2基因的CNV对牛的生长具有积极影响。例如,在XN牛中,具有删除类型的个体在臀高方面表现出更好的表现;在PN牛中,具有复制类型的个体在体长方面表现出更好的表现;在QC牛中,具有删除类型的个体与胸宽和髋骨宽显著相关;在Yunling牛中,具有复制类型的个体比正常类型的个体表现更好,并且拷贝数变异与胸深显著相关。这些结果表明,CNV标记与牛的生产性状密切相关,可以作为标记辅助选择生长性状的重要候选分子标记,为中国牛肉牛的遗传育种提供了新的研究基础[1]。
此外,Dync1i2基因的功能还与溶酶体动态有关。研究发现,TMEM39A基因编码一种进化上保守的跨膜蛋白,与多种人类自身免疫疾病的风险增加相关。在哺乳动物细胞中,TMEM39A与Dync1i2相互作用,维持溶酶体的正常分布。在秀丽隐杆线虫中,tmem-39或Dync1i2同源物的缺乏会导致溶酶体管状化、溶酶体运动减少以及溶酶体相关膜蛋白LMP-1的积累。这表明TMEM39家族蛋白在调节溶酶体分布和溶酶体相关信号方面具有进化上保守的作用,其功能障碍可能与人类自身免疫疾病的发生有关[2]。
Dync1i2基因的突变还与人类神经发育障碍有关。研究发现,Dync1i2基因的双等位基因变异可导致综合征性小头畸形、智力障碍、脑畸形和面部畸形。在患有小头畸形、严重智力障碍、脑回简化、胼胝体发育不全和面部畸形的三位受影响的个体中,研究人员发现了一个纯合子剪接供体位点变异。此外,还报告了两个具有类似神经发育缺陷和颅面特征的个体,其中一个个体携带一个c.740A>G(p.Tyr247Cys)的变异,另一个个体携带一个复合杂合变异c.868C>T(p.Gln290*)和c.740A>G(p.Tyr247Cys)。在斑马鱼模型中,Dync1i2a基因的破坏或短暂抑制导致颅面模式显著改变,头部大小减少。这些发现表明Dync1i2功能障碍可能是导致常染色体隐性小头畸形综合征的原因,并强调了细胞质动力蛋白1复合体在神经发育中的重要作用[3]。
Dync1i2基因在肿瘤微环境中的作用也得到了研究。研究发现,Dync1i2基因在肺癌中具有不同的表达模式,并且与患者的预后和免疫治疗反应相关。通过对肺癌患者肿瘤微环境中不同细胞类型的单细胞分析,研究人员发现Dync1i2基因的表达与预后相关,并且与免疫治疗反应相关。此外,Dync1i2基因的表达还与溶酶体动态相关,溶酶体动态的改变可能影响肿瘤的生长和免疫治疗的效果[4]。
Dync1i2基因在小鼠中的剪接异构体和表达模式也得到了研究。研究发现,Dync1i2基因在小鼠中存在复杂的剪接模式,特别是在胚胎和成年神经系统。通过mRNA表达模式和生物信息学分析,研究人员发现了新的转录本,包括人类和鼠类中具有同源物的转录本,以及Dync1i2基因的新启动子和替代非编码外显子1。这些数据对于理解中间链在细胞质动力蛋白复合体中的作用至关重要,特别是在不同组织中,包括不同脑区的货物结合作用[5]。
此外,Dync1i2基因的变异还与神经发育障碍有关。研究发现,在30个具有神经发育障碍特征的近亲婚配巴基斯坦家庭中,Dync1i2基因的纯合子变异是导致神经发育障碍的可能分子原因之一。这些变异的发现对于神经发育障碍的基因型和表型相关研究、遗传咨询以及人类大脑功能和发育的深入研究具有重要意义[6]。
综上所述,Dync1i2基因在细胞内微管运输系统中起着重要作用,参与多种生物学过程,包括细胞分化、发育、代谢和疾病发生。Dync1i2基因的拷贝数变异与牛的生长性状相关,其功能还与溶酶体动态和肿瘤微环境有关。此外,Dync1i2基因的变异还与人类神经发育障碍有关。深入研究Dync1i2基因的功能和作用机制,有助于理解细胞内微管运输系统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。
参考文献:
1. Li, Xinmiao, Ding, Xiaoting, Liu, Lingling, Huang, Yongzhen, Liu, Wujun. 2021. Copy number variation of bovine DYNC1I2 gene is associated with body conformation traits in chinese beef cattle. In Gene, 810, 146060. doi:10.1016/j.gene.2021.146060. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34740731/
2. Luo, Shuo, Wang, Xin, Bai, Meirong, Chen, Yifan, Ma, Dengke K. . The conserved autoimmune-disease risk gene TMEM39A regulates lysosome dynamics. In Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 118, . doi:10.1073/pnas.2011379118. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33531362/
3. Ansar, Muhammad, Ullah, Farid, Paracha, Sohail A, Davis, Erica E, Antonarakis, Stylianos E. 2019. Bi-allelic Variants in DYNC1I2 Cause Syndromic Microcephaly with Intellectual Disability, Cerebral Malformations, and Dysmorphic Facial Features. In American journal of human genetics, 104, 1073-1087. doi:10.1016/j.ajhg.2019.04.002. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31079899/
4. Sun, Xinti, Meng, Fei, Nong, Minyu, Wang, Yan, Zhang, Peng. 2023. Single-cell dissection reveals the role of aggrephagy patterns in tumor microenvironment components aiding predicting prognosis and immunotherapy on lung adenocarcinoma. In Aging, 15, 14333-14371. doi:10.18632/aging.205306. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38095634/
5. Kuta, Anna, Deng, Wenhan, Morsi El-Kadi, Ali, Pfister, K Kevin, Fisher, Elizabeth M C. 2010. Mouse cytoplasmic dynein intermediate chains: identification of new isoforms, alternative splicing and tissue distribution of transcripts. In PloS one, 5, e11682. doi:10.1371/journal.pone.0011682. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20657784/
6. Paracha, Sohail Aziz, Nawaz, Shoaib, Tahir Sarwar, Muhammad, Umair, Muhammad, Ansar, Muhammad. 2024. The genetic cause of neurodevelopmental disorders in 30 consanguineous families. In Frontiers in medicine, 11, 1424753. doi:10.3389/fmed.2024.1424753. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39281811/