Tbc1d10a-flox 基因敲除小鼠

TBC1D10A，也称为EPI64，是一种包含TBC/rabGAP结构域的蛋白，属于TBC1D10基因家族。TBC1D10基因家族包含三个成员：TBC1D10A-C，它们在生理和病理功能中发挥作用，如黑素体转运、外泌体分泌和T细胞激活。这些基因在胚胎发育过程中的表达模式和功能仍不清楚。为了解决这个问题，Sun等人利用斑马鱼模型研究了TBC1D10亚家族基因tbc1d10aa、tbc1d10ab、tbc1d10b和tbc1d10c的空间和时间表达模式[1]。研究发现，除了tbc1d10ab和tbc1d10c外，tbc1d10aa和tbc1d10b在斑马鱼胚胎中都有母系转录表达。除了胸鳍、听囊和咽弓组织外，所有四种亚家族成员在脑组织和眼睛（视网膜内核层）中都有不同程度的表达。此外，tbc1d10ab在发育中的肝脏中表现出独特而丰富的表达。尽管具有遗传保守性，但斑马鱼TBC1D10亚家族的所有四种成员在表达模式上存在一些相似之处和区别，表明它们可能具有不同和独特的作用，有待进一步探索[1]。

RNA测序技术可以生成各种分子图谱，包括通过RNA-seq获得的转录组。RNA-seq的主要目的是量化已知基因的表达水平，但也可以识别RNA变体。Hong等人评估了以下流行的splice-aware对齐算法在RNA变体调用分析中的性能：HISAT2、STAR、STAR（双通道模式）、Subread和Subjunc[2]。他们使用来自乳腺癌组织和相邻正常组织的RNA-seq数据进行了评估。结果显示，所有对齐算法识别的常见潜在RNA编辑位点（pRESs）的数量不到总数的2%。主要原因是对齐到剪接接头的读取。此外，RNA质量对结果有显著影响。因此，研究人员在进行RNA变体分析时必须考虑这些实验和生物信息学特征。进一步研究发现的常见pRESs表明，BDH1、CCDC137和TBC1D10A转录物中存在一个独特的非同义RNA变体，与乳腺癌组织相比，在相邻正常组织中是唯一的[2]。

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是全球主要的死亡原因之一，遗传因素对其有重要影响。为了识别严重COPD患者中额外的罕见编码变异，Qiao等人对来自两个家系研究（波士顿早发性COPD研究和国际COPD遗传网络）和一个病例对照研究（COPDGene）的2543名受试者进行了全外显子测序分析[3]。通过在家系数据中应用基于基因的分离测试，他们发现TBC1D10A和RFPL1中存在显著的罕见功能丧失变异分离（P值<2x10^-6），但在病例对照研究中没有发现类似的变异。在单变异、基因和通路关联分析中，他们没有找到在元分析中复制或显著的结果。然而，他们发现两个数据集中的顶级结果在蛋白质-蛋白质相互作用网络中彼此接近（P值=0.014），表明这些结果富含相似的生物学过程。这些关联结果及其邻近基因的网络被显著富集在转化生长因子β受体结合和纤毛相关通路中。在对候选基因的更详细检查中，他们确定了具有推定高风险变异的个体，包括携带与皮肤松弛症和尼曼-皮克病C型相关的基因纯合突变的患者。他们的结果可能反映了COPD遗传风险的多态性，以及统计能力和功能注释的局限性，并强调了网络分析在遗传关联研究中的潜力[3]。

帕金森病（PD）是老年人中第二常见的神经退行性疾病。在PD的单基因变异中，Parkin基因（Prkn）突变是一个常见原因。Parkin功能缺陷会导致脑中普遍的线粒体功能障碍和炎症，但选择性神经元回路如何变得脆弱并最终发生萎缩仍不清楚。为了解决这个问题，Key等人使用老龄Parkin敲除（KO）小鼠脑进行了泛素化肽的全局定量，通过质谱（MS）进行了分析[4]。这种方法证实了最丰富的底物是VDAC3，一种线粒体外膜孔蛋白，调节钙通量，同时揭示了神经元特异性因子>3倍的失调。泛素化减少主要发生在Hippocalcin（HPCA）、Calmodulin（CALM1/CALML3）、丙酮酸激酶（PKM2）、钠/钾转运ATP酶（ATP1A1/2/3/4）、Rab27A-GTPase激活蛋白α（TBC1D10A）和泛素连接酶适配器（DDB1），而钙转运ATP2C1和G蛋白亚单位G(i)/G(o)/G(Tr)则出现强烈增加。定量免疫印迹验证了电生泵ATP1A2、HPCA（作为神经元特异性钙传感器，刺激鸟苷酸环化酶并改变轴突慢后超极化（sAHP））和钙感受G蛋白GNA11的升高丰度。他们评估了随着时间的推移，补偿性分子调节是否不足以导致功能缺陷。在老龄Parkin-KO脑切片的膜片钳实验中，确实揭示了老龄去甲肾上腺素能蓝斑（LC）神经元的电生理特性发生了变化。老龄Parkin-KO脑的LC神经元表现出自发放电频率的加速、sAHP的减少和动作电位持续时间的缩短，而KCNQ钾电流没有调节。这些发现表明，在PD的PARK2模型中，钙依赖性兴奋性发生了改变，这是由潜在Parkin靶标的周转减少介导的，如ATP1A2和HPCA。数据还确定了SIRT2、OTUD7B和CUL5等进一步的Parkin底物候选基因。他们对PD发病机制中神经元特异性机制的解释有助于解释去甲肾上腺素能和多巴胺能投射对钙稳态和线粒体缓冲的异常变化的已知异常易感性[4]。

在抗原识别后，T细胞受体（TCR/CD3）和其他信号分子在一个特殊的接触位点富集，即T细胞和抗原呈递细胞之间的免疫突触（IS）。富集是通过包括从回收内体极化分泌在内的机制发生的，但调节这一过程的Rabs和RabGAPs仍不清楚。Patino-Lopez等人通过质谱发现了一种在人类外周血T细胞中含量丰富的未表征的候选RabGAP，称为EPI64C（TBC1D10C），它在造血细胞中优先表达[5]。EPI64C是基于体外Rab35特异性GAP活性以及转染实验的结果，被确定为Rab35-GAP。EPI64C和Rab35显性负（DN）结构各自损害了Jurkat T细胞中回收途径的转铁蛋白输出，并诱导了由转铁蛋白受体、TCR和与TCR极化分泌相关的SNAREs标记的大空泡。Rab35定位于质膜和细胞内囊泡，在那里它大量与TfR和TCR共定位。Rab35被强烈招募到IS。通过转染Rab35-DN或EPI64C和EPI64C敲低，共聚焦形成受损。TCR在IS的富集因Rab35-DN而受损。因此，EPI64C和Rab35调节T细胞中的回收途径，并可能通过参与TCR向IS的运输来促进IS的形成[5]。

Reczek和Bretscher使用亲和层析法从胎盘微绒毛中鉴定了与EBP50的PDZ域结合的多肽[6]。这些多肽包括64-和/或65-kD的磷酸化多肽，它们优先与EBP50的第一个PDZ域结合，以及与E3KARP结合，并被命名为EPI64（EBP50-PDZ相互作用蛋白64 kD）。人类EPI64基因位于22号染色体上，有九个外显子，编码一个包含508个氨基酸的蛋白质，该蛋白质包含一个TBC/rab GTPase激活蛋白（GAP）结构域。EPI64以DTYL终止，这对于与EBP50的PDZ域结合是必要的，因为一个以DTYLA终止的突变体不再相互作用。EPI64与EBP50和ezrin在合胞滋养层和培养细胞微绒毛中共定位，并且在培养细胞中的这种定位通过引入DTYLA突变而被消除。除了EPI64，固定化的EBP50 PDZ域还保留了来自胎盘微绒毛的几个多肽，包括nadrin的一个异构体，nadrin是一种包含rhoGAP结构域的蛋白质，被认为在调节囊泡转运中发挥作用。Nadrin直接与EBP50结合，可能通过其羧基端STAL序列。因此，EBP50似乎不仅与膜蛋白结合，还与可能参与调节膜交通的因子结合[6]。

综上所述，TBC1D10A是一种重要的蛋白质，在多种生物学过程中发挥作用，包括黑素体转运、外泌体分泌、T细胞激活、免疫突触形成和钙稳态调节。它在胚胎发育、COPD、PD和肿瘤发生中都有所涉及。进一步研究TBC1D10A的功能和机制，有助于深入理解其在各种生物学过程中的作用，并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。