Crym-flox 基因敲除小鼠

CRYM，也称为Crystallin Mu，是一种由CRYM基因编码的蛋白质。CRYM主要表达于大脑、肌肉、前列腺和肾脏，其中在大脑中含量较高。CRYM是一种NADPH调节的甲状腺激素结合蛋白，能够与甲状腺激素（T3和T4）结合，进而调节代谢和产热。此外，CRYM在赖氨酸降解途径中作为酮亚胺还原酶发挥作用。CRYM的突变与非综合征性聋有关，而CRYM表达异常则与精神疾病、神经肌肉疾病和炎症性疾病相关。CRYM在人类骨骼肌中的表达水平具有高度变异性，15%的个体其CRYM mRNA表达量比平均水平高13倍以上。在动物模型中，CRYM基因的敲除导致快收缩肌肉纤维的肥大以及在高脂肪饮食喂养的小鼠中脂肪质量的增加。CRYM的过表达会导致能量利用从糖酵解转向脂肪的β-氧化。CRYM基因的表达水平与多种疾病相关，包括非综合征性聋、精神疾病、神经肌肉疾病和炎症性疾病等。此外，CRYM基因的表达水平在人类骨骼肌中具有高度变异性，部分个体其CRYM mRNA表达量比平均水平高13倍以上。在动物模型中，CRYM基因的敲除导致快收缩肌肉纤维的肥大以及在高脂肪饮食喂养的小鼠中脂肪质量的增加。CRYM的过表达会导致能量利用从糖酵解转向脂肪的β-氧化。

CRYM在大脑中的表达与一些神经精神疾病有关。研究表明，在大脑中央纹状体中，有一群特定类型的星形胶质细胞表达CRYM，而星形胶质细胞是中枢神经系统中的异质胶质细胞。这些CRYM阳性的星形胶质细胞与一些人类疾病相关，包括神经精神疾病。在成年小鼠中，通过CRISPR-Cas9介导的CRYM基因敲除，降低了纹状体星形胶质细胞中CRYM的表达水平，导致持续性重复行为增加，中棘神经元中的快速突触兴奋性升高，以及兴奋性-抑制性突触平衡失调。这种持续性重复行为的增加是由于星形胶质细胞对前额叶皮质-纹状体投射神经末梢的神经递质释放控制能力丧失所致。研究发现，使用突触前抑制性化学遗传学可以治疗这种持续性重复行为，并且这种治疗还可以纠正突触缺陷。这些研究结果揭示了分子、突触、回路和行为机制，这些机制涉及分子定义和分配的纹状体星形胶质细胞对持续性重复行为的影响，这些行为特征伴随着神经精神疾病[1]。

CRYM基因的表达水平在阿尔茨海默病（AD）患者中显著降低，而SIGLEC10基因的表达水平则显著升高。在AD患者中，CRYM和SIGLEC10的表达水平之间存在正相关。评估这些基因的诊断价值，CRYM和SIGLEC10的转录水平分别显示出0.74和0.81的曲线下面积（AUC）。这些结果提示，CRYM和SIGLEC10的表达水平改变可能与AD的病理过程相关，并且这些基因的表达水平可能作为AD早期检测和诊断的生物标志物。然而，需要进一步的研究来验证这些发现，并包括更多样化和广泛的人群。这些研究结果表明，CRYM和SIGLEC10的表达水平改变可能为AD的创新诊断和治疗策略的发展提供重要贡献[2]。

CRYM在甲状腺激素的动态变化中起着重要的调节作用。CRYM是一种NADPH依赖的细胞质T3结合蛋白。研究发现，CRYM在细胞中储存T3，并调节T3介导的基因表达。在CRYM基因敲除的小鼠中，T3相关的基因表达显示出异质性，这取决于细胞中CRYM的表达水平，以及细胞外T3浓度的动态变化。这些结果表明，CRYM表达的增加和维持了细胞对T3的响应，特别是当细胞外T3浓度发生变化时[3]。

CRYM在肌肉功能中起着关键的调节作用。CRYM是一种甲状腺激素结合蛋白，异常上调表达于肌萎缩侧索硬化症患者的肌肉中。CRYM在全身骨骼肌中优先表达。CRYM基因敲除的小鼠表现出快收缩糖酵解型IIb纤维的显著肥大，导致握力增强和高强度跑步能力增加。CRYM基因的遗传失活或通过siRNA介导的敲低上调了卫星细胞衍生肌管的快糖酵解收缩纤维的基因表达。这些CRYM失活肌肉中的改变可以通过抑制甲状腺激素来挽救，尽管CRYM是非肌肉细胞中甲状腺激素作用的正调节因子。这些结果表明，CRYM是肌肉可塑性的关键调节因子，控制着肌纤维的代谢和收缩特性，因此CRYM的选择性失活可能是肌肉萎缩性疾病（如肌萎缩侧索硬化症和年龄相关的肌萎缩）的潜在治疗靶点[4]。

CRYM在调节肌肉代谢方面发挥着重要作用。CRYM基因编码的CRYM蛋白结合甲状腺激素T3和T4。由于T3和T4是代谢和基因表达的有力调节因子，而人类骨骼肌中CRYM水平差异很大，因此研究了过表达CRYM的影响。研究发现，CRYM转基因小鼠的骨骼肌中CRYM蛋白的表达水平比对照组高2.6-147.5倍。尽管在肌肉功能、Ca2+瞬变、收缩力、疲劳、跑步等方面没有显著改变，但前胫肌中的T3水平升高了约190倍，而血清T4水平降低了1.2倍。这些研究表明，CRYM在决定哺乳动物肌肉中底物利用方面发挥着重要作用，并且CRYM的高水平与脂肪代谢的增加相关[5]。

CRYM基因的表达受到雄激素的调控。在人类前列腺癌中，CRYM是一种雄激素调节基因，其表达水平升高。在AR阳性的LNCaP和MDA PCa 2b细胞系中检测到CRYM mRNA和蛋白的表达。在MDA PCa 2b细胞中，CRYM的表达受到雄激素的调节。抗雄激素或AR siRNA能够降低雄激素诱导的CRYM表达。在LAPC-4细胞以及AR阴性的前列腺癌细胞系PC-3和DU-145中，没有检测到CRYM的表达。此外，在癌症组织中CRYM蛋白的表达增加，而在接受激素治疗的患者的样本中CRYM蛋白的表达降低。在耐药性癌症患者的样本中，没有检测到CRYM的表达。这些结果表明，CRYM是一种新的雄激素调节基因，其在前列腺癌中的表达升高，但在接受去势治疗或耐药性肿瘤中的表达降低[6]。

CRYM基因突变与非综合征性聋相关。在一项研究中，通过全外显子测序发现，在一个中国家族中，CRYM基因第3个外显子发生了一个新的杂合突变（c.152C>T; Pro51Leu），与DFNA相关。该突变通过Sanger测序进一步验证。基因型和表型的共分离分析表明，这个新的突变与DFNA的发生有关。这个突变尚未被报道过，需要进一步的功能研究来明确其作用机制[7]。

CRYM在调节社交经验对可卡因寻求行为的影响方面发挥着重要作用。在社交隔离（SI）的青少年小鼠中，成年后的雄性小鼠对可卡因的偏好增加，而在成年后的雌性小鼠中没有观察到这种现象。研究发现在成年小鼠的中杏仁核（meA）中，CRYM的表达水平升高。在meA神经元中过表达CRYM，能够复制青少年SI对可卡因诱导的蛋白质和转录组的影响。这些结果表明，meA在调节社交经验对可卡因寻求行为的性别特异性影响方面起着重要作用，并且CRYM是性别特异性行为和转录组可塑性的关键介质[8]。

综上所述，CRYM是一种重要的甲状腺激素结合蛋白，参与调节代谢、肌肉功能和神经精神疾病的发生。CRYM的表达水平在多种疾病中发生改变，包括阿尔茨海默病、非综合征性聋和前列腺癌。CRYM的表达水平还受到性别和社交经验的影响，在调节性别特异性行为和转录组可塑性方面发挥着重要作用。CRYM的研究有助于深入理解其在疾病发生和发展中的作用机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。