Dmp1-flox 基因敲除小鼠

DMP1，也称为Dentin Matrix Protein 1，是一种在牙齿和骨骼中表达的酸性磷酸蛋白。它在牙齿的牙本质形成和骨骼的矿化过程中发挥着关键作用。DMP1通过结合到矿化基质中的钙和磷离子，促进牙齿和骨骼的矿化。此外，DMP1还参与调节成骨细胞和成牙本质细胞的分化和成熟。近年来，研究发现DMP1在肿瘤抑制中也发挥着重要作用。

在牙齿发育和疾病中，BMP信号通路起着重要作用。BMPs和拮抗剂通过经典的Smad和非经典的Smad信号通路调节成牙本质细胞分化和下游基因表达。BMPs与其受体相互作用，形成复合物，并将信号传导至经典的Smad信号通路和非经典的Smad信号通路，以调节牙髓间充质干细胞/祖细胞的增殖和分化。经典的Smad和非经典的Smad信号通路最终汇聚于转录因子，如Dlx3、Osx、Runx2等，以促进牙髓间充质细胞向成牙本质细胞的分化，并下调基因表达，如DSPP和DMP1。BMP信号通路的失调导致人类多种牙齿疾病的发生。在小鼠中，BMP信号通路相关基因的突变或敲除导致牙本质缺陷，从而更好地理解了成牙本质细胞分化和牙本质形成背后的BMP信号网络[1]。

DMP1是一种转录因子，最初被认为与cyclin D-Rb通路有关。然而，DMP1在原代细胞中的过表达导致细胞周期阻滞，这是Arf和p53依赖性的。DMP1是Arf的独特调节因子，其启动子被致癌的Ras-Raf信号激活。DMP1的表达受到生理性有丝分裂原刺激和过表达的E2F蛋白的抑制；因此，它是细胞退出细胞周期的新的标记。DMP1（+/-）和DMP1（-/-）小鼠的自发性和致癌基因诱导的肿瘤形成均加快；DMP1（+/-）肿瘤通常保留并表达野生型等位基因；因此，DMP1对于肿瘤抑制是半合子不足的。DMP1（+/-）和DMP1（-/-）小鼠的肿瘤通常保留野生型Arf和p53，表明DMP1是Arf-p53通路的生理调节因子。人类DMP1（hDMP1）基因位于7q21染色体上，该位点在骨髓性白血病和一些类型的实体肿瘤中经常缺失。DMP1的翻译后修饰及其在人类恶性肿瘤中的作用仍有待研究[2]。

使用8 kb Dmp1-Cre小鼠，表达Cre从小鼠Dmp1基因的8 kb DNA片段，是研究基因在成骨细胞中功能的一种常用工具。研究发现，通过8 kb Dmp1-Cre敲除Tsc1（TSC复合体亚基1）基因导致小鼠出现直肠脱垂。组织学检查显示，Tsc1缺失小鼠结肠息肉的存在，与结肠显著增大和腔隙狭窄有关，这与结节性硬化症中常见的息肉病理学相似，结节性硬化症是一种常染色体显性疾病，由TSC1或TSC2的突变引起。Tsc1缺失小鼠的肠道也增大，伴有更高的绒毛。使用Ai14报告小鼠，表达Cre重组时出现红色荧光蛋白，发现8 kb Dmp1-Cre活性在结肠和小肠部分间充质中明显。最后，研究数据表明，通过Dmp1-Cre敲除Tsc1导致结肠间充质增殖增加，这至少部分导致了小鼠模型中观察到的息肉病理学，并可能是结节性硬化症中息肉的一个促成因素[3]。

在癌症中，mRNA前体的选择性剪接（AS）是一种普遍存在的机制，用于从单个基因组位点产生具有不同活性的多种转录本。一个位点上的基因产物可以具有相似、显性负性或甚至相反的功能。在癌症中发现异常的AS表达促进细胞生长、局部侵袭和转移的蛋白质。该综述将重点关注DMP1-ARF-MDM2-p53通路中肿瘤抑制因子/致癌基因的异常剪接。最近的研究表明，DMP1位点产生既具有肿瘤抑制作用的DMP1α（p53依赖性）又具有致癌作用的DMP1β（p53非依赖性）剪接变体，DMP1β/α比值随着乳腺癌上皮细胞的癌变而增加。这一过程与乳腺癌（BC）患者DMP1β蛋白表达升高和生存期缩短相关。越来越多的证据表明，ARF在人类癌症中经常通过异常剪接失活，表明其在人类恶性肿瘤中的作用。MDM2位点产生的剪接变体在体外促进细胞生长，并在体内加速肿瘤形成。表达这些剪接变体的人类癌症与晚期/转移相关，因此具有负面的临床影响。尽管它们缺乏大部分p53结合结构域，但它们的活动主要依赖于p53，因为它们结合野生型MDM2。p53位点产生具有有利（C端β/γ）或不利（N端Δ40、Δ133）影响的患者生存的剪接变体。由于这些位点上的致癌性AS产物仅在癌细胞中表达，因此它们最终可能成为分子治疗的靶点[4]。

Dentin Matrix Protein 1（DMP1）基因的突变导致常染色体隐性低磷酸盐血症性佝偻病（ARHR）。ARHR中的低磷酸盐血症是由于磷尿激素成纤维细胞生长因子23（FGF23）的循环水平升高。同样，由于PHEX基因的突变导致的FGF23升高，是X连锁低磷酸盐血症性佝偻病（XLH）中低磷酸盐血症的原因。之前，我们证明小鼠Phex突变产生一个较低的细胞外磷酸盐设定点，其中磷酸盐的增加进一步刺激Fgf23的产生以维持低血清磷水平。为了测试ARHR中是否存在类似的设定点缺陷，我们生成了4周和12周龄的Dmp1/Galnt3双敲除小鼠和对照，包括Dmp1敲除小鼠（ARHR的小鼠模型），Galnt3敲除小鼠（家族性肿瘤钙质沉着症的小鼠模型），以及表型正常的双杂合子小鼠。Galnt3敲除小鼠FGF23的蛋白水解切割增加，导致循环完整FGF23水平低，随后出现高磷酸盐血症。相比之下，Dmp1敲除小鼠FGF23切割很少，股骨FGF23表达增加，导致低磷酸盐血症和低股骨骨矿物质密度（BMD）。然而，将Galnt3无效等位基因引入Dmp1敲除小鼠导致血清磷显著增加和BMD正常化。这种增加的血清磷伴随着FGF23表达和循环FGF23水平的显著升高，这是在磷酸盐水平改善的情况下降低血清磷的一种尝试。这些数据表明，Dmp1突变产生一个较低的细胞外磷酸盐设定点，并通过调节FGF23的切割和表达来维持它[5]。

综上所述，DMP1在牙齿和骨骼的形成中发挥着重要作用，并参与调节成骨细胞和成牙本质细胞的分化和成熟。此外，DMP1在肿瘤抑制中也发挥着重要作用，其突变或缺失与多种肿瘤的发生和进展相关。未来，深入研究DMP1的生物学功能和调控机制将为治疗相关疾病提供新的思路和策略。