Atp1b2-flox 基因敲除小鼠

ATP1B2，也称为钠/钾-ATP酶β2亚基，是一种重要的酶，参与维持细胞内外的离子平衡，特别是在神经系统中，对神经元的兴奋性和信号传导至关重要。钠/钾-ATP酶通过主动转运钠离子出细胞和钾离子入细胞，保持细胞内低钠和高钾的状态，这对于神经细胞的正常功能至关重要。此外，钠/钾-ATP酶还参与细胞膜的去极化和复极化过程，这对于神经冲动的传导至关重要。

ATP1B2基因编码的β2亚基是钠/钾-ATP酶的四个亚基之一，它与其他亚基协同工作，以维持细胞内外的离子平衡。β2亚基在神经元中表达较高，尤其是在视网膜和大脑中，这与它在这些组织中的功能密切相关。除了在神经元中的作用外，ATP1B2还参与多种生物学过程，包括细胞增殖、迁移和分化。

研究表明，ATP1B2基因的突变与多种疾病相关，包括遗传性视网膜疾病X连锁视网膜劈裂症（XLRS）。XLRS是一种常见的视网膜变性病，由编码分泌蛋白视网膜色素上皮的RS1基因突变引起。研究表明，ATP1B2是视网膜色素上皮的必要组成部分，其突变会导致XLRS的发生。此外，ATP1B2基因的突变还与一些神经退行性疾病相关，如帕金森病和犬类海绵状退化伴小脑共济失调（SDCA2）。

在一项研究中，研究人员使用单细胞RNA测序技术分析了脊髓损伤后星形胶质细胞的异质性。他们构建了未受伤脊髓组织和受伤组织在0.5、1、3、7、14、60和90天后的转录组谱。他们的分析揭示了六种转录上不同的星形胶质细胞状态，包括Atp1b2+、S100a4+、Gpr84+、C3+/G0s2+、GFAP+/Tm4sf1+和Gss+/Cryab+星形胶质细胞。他们使用这些新的标记结合经典星形胶质细胞标记，通过免疫荧光染色确定了受伤部位形态和生理上不同的星形胶质细胞群体的分布。然后，他们确定了每种星形胶质细胞亚型在SCI后的动态演变过程。最后，他们还揭示了这些星形胶质细胞亚型在SCI不同阶段高度表达的基因的演变。这些数据不仅有助于理解SCI过程中星形胶质细胞的异质性，还有助于寻找SCI修复的新星形胶质细胞亚型作为靶标[1]。

另一项研究旨在确定视网膜色素上皮结合位点的位置。这项研究使用位点特异性突变和全酶解去糖基化方法，研究了视网膜色素上皮与视网膜色素上皮的相互作用。他们发现，视网膜色素上皮的结合不受单个糖基化位点去除的影响，也不受ATP1B2的全酶解去糖基化的影响。使用界面预测工具PresCont，他们在ATP1B2表面发现了两个假定的蛋白质-蛋白质相互作用斑块（"斑块I"和"斑块II"），每个斑块由四个疏水性氨基酸链组成。这些斑块通过位点特异性突变相继改变。功能测定显示，斑块II和特别是位置240处的相关氨基酸（在ATP1B2中为苏氨酸）对视网膜色素上皮与ATP1B2的结合至关重要。这些和以前的结果导致他们提出了一种诱导拟合结合机制，即视网膜色素上皮与钠/钾-ATP酶之间的相互作用，这取决于ATP1B2中的苏氨酸240，允许相关蛋白质-蛋白质相互作用斑块对ATP1B2的适应性，以容纳超灵活的视网膜色素上皮尖峰[2]。

在一项研究中，研究人员分析了ATP1B2基因对中国荷斯坦奶牛产奶量、牛奶成分和耐热性状的影响。他们对1001头中国荷斯坦奶牛在正常和热应激条件下的直肠温度、牛奶性状、红细胞钾水平以及红细胞钠/钾-ATP酶（NKA）活性进行了遗传关联分析。他们检测到ATP1B2基因的第二和第四内含子中的两个新的单核苷酸多态性（SNP），G2258A和C2833T。G2258A对牛奶脂肪含量（P<0.05）和305天产奶量（P<0.01）有显著影响，但对牛奶蛋白含量没有影响。C2833T对牛奶蛋白含量（P<0.01）和305天产奶量（P<0.05）有显著影响，但对牛奶脂肪含量没有影响。计算出的基因替代效应表明，G2258A中A到G的替代和C2833T中T到C的替代对牛奶脂肪含量、305天产奶量和体细胞评分有积极影响，但对牛奶蛋白含量有负面影响。他们还检测到在9种ATP1B2单倍型中牛奶脂肪含量、牛奶蛋白含量、305天产奶量和体细胞评分存在显著差异（P<0.05或P<0.01）。在热应激下，C2833T多态性与直肠温度（P<0.01）、红细胞钾水平、NKA活性和产奶量（P<0.05）显著相关。具有TT基因型的奶牛表现出低直肠温度和红细胞钾、低产奶量和红细胞NKA活性的下降率等理想特征。这项研究表明，ATP1B2单核苷酸多态性C2833T是中国荷斯坦奶牛耐热性状的遗传标记[3]。

在一项研究中，研究人员探讨了miR-144-3p和ATP1B2与精神分裂症的相关性及其相互作用。他们建立了一个精神分裂症动物模型，该模型通过重复给予MK-801来诱导。他们还构建了过表达miR-144-3p的293T细胞。他们通过qRT-PCR和Western Blots检测了精神分裂症动物模型和过表达miR-144-3p的293T细胞中miR-144-3p、ATP1B2和PI3K/Akt/mTOR信号通路的水平。他们使用生物信息学方法和荧光素酶报告基因测定预测和评估了miR-144-3p与ATP1B2之间的相互作用。结果显示，miR-144-3p在精神分裂症大鼠海马体中的表达升高。通过分析GEO数据集，发现ATP1B2在精神分裂症患者中下调。此外，miR-144-3p可以直接与ATP1B2结合。此外，在过表达miR-144-3p的293T细胞和精神分裂症大鼠海马体中，ATP1B2的表达和PI3K/Akt/mTOR磷酸化水平下调，这可以通过利培酮逆转。这项研究表明，miR-144-3p表达上调可能与精神分裂症相关，其机制是通过下调ATP1B2，这为精神分裂症的治疗提供了新的靶点[4]。

在一项研究中，研究人员在比利时牧羊犬中发现了ATP1B2基因的一个SINE插入，该基因与海绵状变性伴小脑共济失调（SDCA2）相关。SDCA是一种遗传异质性的神经退行性疾病，在比利时牧羊犬中呈常染色体隐性遗传。他们使用连锁分析和同源定位方法，在一个患有小脑功能障碍的比利时牧羊犬家族中确定了染色体5上一个约10.6 Mb的关键区域。通过全基因组测序数据，他们发现了一个227 bp的SINE插入到编码钠/钾-ATP酶β2亚基的ATP1B2基因中。SINE插入导致异常RNA剪接。免疫组化结果表明，受影响的幼犬中枢神经系统中ATP1B2蛋白表达减少。之前已经有报道表明，Atp1b2敲除小鼠表现出与受影响的比利时牧羊犬幼犬相似的神经病理学特征。因此，他们认为ATP1B2:c.130_131ins227是比利时牧羊犬SDCA的第二个亚型SDCA2的最可能候选致病突变。他们的研究进一步阐明了比利时牧羊犬小脑功能障碍背后的遗传和表型复杂性，并为消除比利时牧羊犬和其他品种比利时牧羊犬繁殖群体中的一种特定神经退行性疾病提供了基础。ATP1B2因此成为人类遗传性小脑共济失调的另一个候选基因，受影响的比利时牧羊犬幼犬可以作为该疾病自然发生的动物模型[5]。

在一项研究中，研究人员探讨了lncRNA DARS-AS1在宫颈癌（CC）中的作用及其机制。他们基于癌症基因组图谱和基因型-组织表达数据库分析了DARS-AS1和ATP1B2的差异表达，并使用Kaplan-Meier生存分析测量了生存率。他们进行了生物学功能实验来检测细胞增殖、侵袭和迁移。他们通过qRT-PCR检测了DARS-AS1和ATP1B2的表达。他们使用Western blot分析评估了ATP1B2和cGMP-PKG通路相关蛋白的蛋白水平。DARS-AS1在CC组织和细胞系中表达水平较高，高表达的DARS-AS1表明生存率较低。CCK-8和集落形成实验表明，DARS-AS1的过表达促进了CC细胞的增殖。此外，生物信息学分析表明，cGMP-PKG通路是差异基因中与DARS-AS1相关的第一条通路。ATP1B2作为cGMP-PKG通路相关基因，与CC患者的总生存率显著相关。他们进一步证实，ATP1B2在CC中表达较低，并与DARS-AS1的表达呈负相关。然后，生物学功能实验表明，由于DARS-AS1的过表达导致的细胞增殖、侵袭和迁移的促进作用可以通过ATP1B2的过表达来消除。最后，Western blot分析表明，DARS-AS1的过表达可以激活cGMP-PKG通路，而ATP1B2的过表达可以逆转这种激活。他们的研究表明，DARS-AS1/ATP1B2至少部分通过调节cGMP-PKG通路来调节CC的进展[6]。

在一项研究中，研究人员分析了钠/钾-ATP酶在X连锁视网膜劈裂症（XLRS）的发病机制中的作用。XLRS是一种常见的男性黄斑变性病，由编码盘状结构域含有视网膜色素上皮的RS1基因突变引起。视网膜层的紊乱和视网膜电图异常是该疾病的特点，也是小鼠中缺乏同源小鼠蛋白的特点，这表明视网膜色素上皮对维持视网膜细胞完整性至关重要。分泌后，视网膜色素上皮与光感受器和双极细胞的细胞膜结合，尽管该蛋白在体内与膜连接的成分尚不清楚。他们表明，视网膜色素上皮无法与磷脂或单层脂质体结合。最近的一项蛋白质组学方法确定了钠/钾-ATP酶亚基ATP1A3和ATP1B2作为视网膜色素上皮的相互作用伙伴。他们分析了缺乏视网膜色素上皮（Rs1h(-/Y)）和ATP1B2（Atp1b2(-/-)）的小鼠，以表征钠/钾-ATP酶相互作用在视网膜色素上皮在细胞膜上的组织中的作用。他们证明，在Atp1b2(-/-)视网膜中，钠/钾-ATP酶和视网膜色素上皮都显著减少，表明在缺乏ATP1A3和ATP1B2亚基的情况下，视网膜色素上皮的膜结合受到严重损害。相反，ATP1A3和ATP1B2的存在对于外源添加的视网膜色素上皮与粗膜的结合是必需的。此外，ATP1A3和ATP1B2的共表达对于视网膜色素上皮与完整Hek293细胞的结合是必需的。总之，他们的数据支持钠/钾-ATP酶在将视网膜色素上皮锚定到视网膜细胞表面中起主导作用。此外，ATP1A3和ATP1B2的定位改变是视网膜色素上皮缺乏的一个重要下游方面，可能是XLRS中细胞病理学的一个重要下游方面[7]。

在一项研究中，研究人员对帕金森病（PD）患者和健康对照者的中脑进行了基因表达分析。PD是最常见的进行性运动障碍，其特征是中脑黑质多巴胺能神经元的退化。在这项研究中，他们使用来自PD患者和健康对照者黑质的死后mRNA进行转录组分析。他们从PD患者中获得8个样本，从健康对照者中获得6个样本，后者组中没有检测到明显的病理学。他们使用Agilent Technologies的TapeStation 4200系统进行RNA测序。他们鉴定了16,148个转录本，其中92个mRNA在PD组和对照组之间表现出差异表达。具体来说，与对照相比，PD组中有33个mRNA显著上调，59个mRNA下调。他们确定了具有统计学意义的信号通路，调整后的p值阈值为0.05，揭示了有意义的见解。特别是，富集类别包括心肌收缩（涉及基因如ATPase Na+/K+转运亚基β2（ATP1B2）、溶质载体家族8成员A1（SLC8A1）和细胞色素c氧化酶亚基II（COX2））、GABA能突触（涉及GABA A受体相关蛋白样1（GABARAPL1）、G蛋白亚基β5（GNB5）和溶质载体家族38成员2（SLC38A2）、自噬（涉及GABARAPL1和肿瘤蛋白p53诱导核蛋白2（TP53INP2））和FcγR介导的吞噬作用（涉及肌磷脂酶（AMPH））。这些发现揭示了PD背后的新的病理生理学维度，涉及与心肌收缩相关的基因。这些知识提高了诊断的准确性，并为靶向疗法的进展做出了贡献[8]。

在一项研究中，研究人员开发了一种基于免疫亲和的方法，用于通过ACSA-2抗体靶向ATP1B2来分离超高纯度的成年星形胶质细胞。星形胶质细胞是哺乳动物中枢神经系统的主要细胞类型。星形胶质细胞现在已知在突触形成和功能、血脑屏障形成和控制脑血流等过程中发挥着重要作用。然而，我们对星形胶质细胞发育和功能的分子机制的理解仍然很初级。这种知识缺乏至少部分是由于目前缺乏星形胶质细胞生物学的工具。ACSA-2是一种商业上可用的抗体，最初用于从小鼠脑中分离星形胶质细胞，使用磁细胞分离方法，但其用于从成年组织中分离细胞的效用尚未发表。他们使用修改的方案，现在表明这个工具也可以用于从成年大脑中分离超高纯度的星形胶质细胞。此外，他们使用多种技术（包括单细胞测序、过表达和敲低实验、免疫印迹和免疫组织化学），首次确定了ACSA-2表位为ATP1B2，并描述了其在CNS中的分布。最后，他们表明ATP1B2在多种CNS损伤和疾病模型中稳定表达。因此，他们表明ACSA-2抗体具有成为星形胶质细胞研究的有用工具的潜力，允许纯化和表征星形胶质细胞（包括损伤和疾病模型），而无需任何专业和昂贵的设备。事实上，他们的结果表明ACSA-2应该是星形胶质细胞分离和表征的首选方法[9]。

在一项研究中，研究人员调查了TP53及其侧翼基因WDR79和ATP1B2中的常见遗传变异与乳腺癌易感性的关系。TP53基因的种系突变与早期恶性肿瘤的高发病率相关，而体细胞突变发生在所有乳腺癌病例的20-40%。他们研究了TP53及其侧翼基因中的常见遗传变异与乳腺癌风险的相关性。他们在两个大型病例对照研究中对重新测序分析中发现的SNP进行了基因分型，包括来自挪威的731个病例和1124个对照，以及来自波兰的1995个病例和2296个对照。对合并数据的分析表明，TP53中没有任何SNP与乳腺癌风险显著相关。然而，他们发现WDR79（rs2287499）外显子1中的一个SNP（R68G）与乳腺癌风险显著相关（OR（95% CI）= 1.08（0.95-1.23）对于CG vs. CC和1.60（1.04-2.47）对于GG vs. CC，p趋势= 0.01）。根据ER和PR状态进行分层，这些风险增加仅限于ER阴性肿瘤（每个变异等位基因的OR（95% CI）：1.42（1.18-1.71）p趋势= 0.00009）。此外，TP53中的2个TP53 SNPs（STP下游的rs17887200和内含子7中的rs12951053）显示整体风险增加较弱且不显著，也与ER阴性肿瘤相关（1.48（1.11-1.93）p趋势= 0.01和1.29（1.06-1.58）p趋势= 0.009，分别）。总之，他们对TP53及其侧翼基因中的常见遗传变异的全面评估发现，TP53中SNP与乳腺癌风险之间没有显著的整体关联。然而，数据显示TP53或WDR79中的常见变异可能与ER阴性乳腺癌相关[10]。

综上所述，ATP1B2基因编码的钠/钾-ATP酶β2亚基在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括维持细胞内外的离子平衡、神经元兴奋性和信号传导、细胞增殖、迁移和分化。ATP1B2基因的突变与多种疾病相关，包括遗传性视网膜疾病、神经退行性疾病和乳腺癌。此外，ATP1B2还与其他基因和通路相互作用，参与调节基因表达和细胞功能。ATP1B2的研究有助于深入理解其在生物学和疾病中的作用，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。