Odf2-flox 基因敲除小鼠

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产品名称

Odf2-flox 基因敲除小鼠

产品编号

S-CKO-04068

品系全称

C57BL/6JCya-Odf2em1flox/Cya

品系背景

C57BL/6JCya

品系编号

CKOCMP-18286-Odf2-B6J-VA

品系状态

使用本品系发表的文献需注明: Odf2-flox 基因敲除小鼠 mice (Strain S-CKO-04068) were purchased from Cyagen.
交付类型
周龄
性别
基因型
数量
cKO小鼠库模型

基本信息

基因研究概述

质控标准

基因
基因全称
outer dense fiber of sperm tails 2
基因别称
MMTEST29
染色体号
Chr 2 (Mouse)
转录本 ID
NCBI: NM_001369060.1 | Ensembl: ENSMUST00000113765
修饰方式
条件性基因敲除
靶向范围
Exon 5~6
敲除长度
~1765 bp
品系说明
该品系是基于策略设计时的数据库信息制作而成,建议您在购买前查询最新的数据库和相关文献,以获取最准确的表型信息。
表型提示
MGI:1098824Mice homozygous for a gene trapped allele exhibit embryonic lethality before implantation and transmission ratio distortion while all heterozygous males display normal development and fertility. Males heterozygous for other alleles are either infertile or show reduced fertility.
ODF2,也称为外致密纤维蛋白2,是一种在精子尾部外致密纤维中高度表达的蛋白质。它对于精子的运动和稳定性至关重要,因为外致密纤维是精子尾部鞭毛的一部分,负责精子的运动和将精子从睾丸输送到卵子的功能。ODF2不仅存在于精子中,还是一种普遍的细胞质骨架蛋白,主要定位于母中心粒的远端/亚远端附属物上。

ODF2的基因敲低对雄性小鼠的精子运动能力和生育能力有显著影响。研究发现,与正常对照组相比,基因敲低的小鼠表现出精子运动参数显著下降、睾丸组织病理形态异常和产仔数量减少[1]。这些结果表明,ODF2的表达减少会降低精子运动参数,损害睾丸形态,影响雄性小鼠的生育能力。

FOXA1是一种转录激活因子,可以激活ODF2/Cenexin的表达,并调节初级纤毛的形成。研究发现,FOXA1通过报告基因实验和qRT-PCR被鉴定为ODF2的转录激活因子,FOXA1敲低导致ODF2和CP110蛋白的表达减少。此外,FOXA1在Odf2启动子区域的结合序列也得到了验证。最终,FOXA1的敲低影响了初级纤毛的形成[2]。这些结果表明,FOXA1通过转录激活纤毛基因来调节初级纤毛的形成。

ODF2的杂合子不足会导致一种新的精子异常类型,即ODF2-DDS。研究发现,ODF2+/-雄性小鼠由于ODF2基因的杂合子缺失导致生育能力丧失。ODF2杂合子不足导致精子颈-中段分离,产生一种新的头尾分离类型,导致生成头部颈精子细胞或头颈,由带有颈部的头部和只有尾部主部的无颈尾部组成。头颈无运动能力但存活,能够通过胞浆内注射头颈精子(ICSI)产生后代。无颈尾部有运动能力,可以诱导精子获能,但向前运动能力没有显著影响[3]。这些结果表明,ODF2-DDS是一种新的精子异常类型,ODF2杂合子不足会影响精子的运动能力和生育能力。

ODF2的突变会导致精子鞭毛的多种形态异常,导致严重的弱精子症和男性不育。研究发现,在一名不育患者中检测到ODF2基因的一个新型杂合子错义突变。透射电镜显示,患者精子尾部的外致密纤维存在缺陷。免疫染色显示,患者精子中的ODF2表达严重缺陷。因此,该研究得出结论,ODF2的杂合子突变导致了该病例的精子鞭毛多种形态异常[4]。这些结果表明,ODF2的突变会影响精子的形态和运动能力,导致男性不育。

Cep128与ODF2结合形成中心粒的亚远端附属物。研究发现,在Odf2敲除细胞中,远端附属物和亚远端附属物同时消失。然而,分子机制尚不清楚。研究发现,GFP标记的ODF2的信号与免疫荧光标记的Cep128的信号有相当大的重叠。进一步研究发现,Cep128敲低导致其他亚远端附属物成分从中心粒分离,包括centriolin、Ndel1、ninein和Cep170,而ODF2仍然与中心粒相关联。相反,Cep128敲低细胞中的远端附属物成分仍然与中心粒相关联。这些结果表明,Cep128与ODF2在亚远端附属物成分的级联组装中相互作用,以发挥微管组织功能[5]。

Cenexin1,ODF2的一种剪接变体,在纤毛发生中起关键作用。研究发现,Cenexin1是诱导纤毛发生的必要和充分的条件,而ODF2不是。Cenexin1依赖的初级纤毛组装途径似乎独立于ODF2。此外,Cenexin1,而不是ODF2,与GTP加载的Rab8a相互作用,定位于基体远端/亚远端附属物,并促进Chibby的募集,Chibby是一种重要的基体成分,对纤毛发生至关重要。这些结果表明,Cenexin1通过其C端延伸,赋予其独特的介导初级纤毛组装的能力[6]。

miR-23a/b-3p的过度表达和其对ODF2和UBQLN3基因的靶向影响会导致少精子症。研究发现,在少精子症患者的精子中,miR-23a/b-3p的表达水平升高,而ODF2和UBQLN3的靶向基因的表达水平降低。此外,Western blot显示,少精子症患者的精子中ODF2和UBQLN3的蛋白水平降低。这些结果表明,miR-23a/b-3p的过度表达和其对ODF2和UBQLN3的靶向影响与少精子症和男性亚生育有关[7]。

ODF2基因的基因捕获敲除导致小鼠胚胎植入前死亡。研究发现,ODF2基因捕获敲除小鼠的胚胎在植入前阶段没有发现。这表明,ODF2在胚胎植入前发育中发挥重要作用[8]。

ODF2缺乏的母中心粒缺乏远端/亚远端附属物和生成初级纤毛的能力。研究发现,在Odf2基因缺失的F9细胞中,远端/亚远端附属物从母中心粒消失,使得母中心粒与子中心粒难以区分。然而,Odf2(-/-) F9细胞中初级纤毛的形成完全受到抑制。这些结果表明,ODF2对于远端/亚远端附属物的形成和初级纤毛的生成至关重要,但与其他与细胞周期相关的中心粒功能无关[9]。

细胞周期阻滞和应激激活信号通路(JNK通路)可以转录激活ODF2/Cenexin。研究发现,在循环细胞中,ODF2的转录被抑制,但在静息细胞中上调。低转录活性由位于基础启动子上游的序列介导。然而,在循环细胞中,C/EBPα、c-Jun或c-Jun及其调节因子MEKK1的共表达增强了ODF2的转录。这些结果表明,ODF2的转录在循环细胞中受到抑制,但可以通过细胞周期阻滞和应激信号JNK通路激活[10]。

综上所述,ODF2是一种重要的蛋白质,参与调节精子的运动能力和生育能力,以及初级纤毛的形成。ODF2的基因敲低、突变、杂合子不足和基因捕获敲除都会影响精子的形态和运动能力,导致男性不育。ODF2还与其他蛋白质相互作用,如FOXA1和Cep128,共同调节初级纤毛的形成。此外,ODF2的转录受到细胞周期阻滞和应激激活信号通路的调节。这些研究结果有助于深入理解ODF2的生物学功能和作用机制,为男性不育的治疗和预防提供新的思路和策略。

参考文献:
1. Lü, Zi-Li, Shan, Xu-Dong, DU, Juan, Liang, Xin, Zhao, Qing-Mei. . [Impacts of ODF2 gene knockdown on the sperm motility and fertility of male mice]. In Zhonghua nan ke xue = National journal of andrology, 28, 867-872. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37838951/
2. Czerny, Christian Carl, Borschel, Anett, Cai, Mingfang, Otto, Madeline, Hoyer-Fender, Sigrid. 2022. FOXA1 is a transcriptional activator of Odf2/Cenexin and regulates primary ciliation. In Scientific reports, 12, 21468. doi:10.1038/s41598-022-25966-w. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36509813/
3. Ito, Chizuru, Akutsu, Hidenori, Yao, Ryoji, Kikkawa, Masahide, Toshimori, Kiyotaka. 2019. Odf2 haploinsufficiency causes a new type of decapitated and decaudated spermatozoa, Odf2-DDS, in mice. In Scientific reports, 9, 14249. doi:10.1038/s41598-019-50516-2. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31582806/
4. Zhu, Zi-Jue, Wang, Yi-Zhou, Wang, Xiao-Bo, Chen, Wei, Li, Zheng. . Novel mutation in ODF2 causes multiple morphological abnormalities of the sperm flagella in an infertile male. In Asian journal of andrology, 24, 463-472. doi:10.4103/aja202183. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35102900/
5. Kashihara, Hiroka, Chiba, Shuhei, Kanno, Shin-Ichiro, Yano, Tomoki, Tsukita, Sachiko. 2019. Cep128 associates with Odf2 to form the subdistal appendage of the centriole. In Genes to cells : devoted to molecular & cellular mechanisms, 24, 231-243. doi:10.1111/gtc.12668. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30623524/
6. Chang, Jaerak, Seo, Sang Gwon, Lee, Kyung Ho, Park, Jung-Eun, Lee, Kyung S. 2013. Essential role of Cenexin1, but not Odf2, in ciliogenesis. In Cell cycle (Georgetown, Tex.), 12, 655-62. doi:10.4161/cc.23585. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23343771/
7. Abu-Halima, Masood, Belkacemi, Anouar, Ayesh, Basim M, Keller, Andreas, Meese, Eckart. 2021. MicroRNA-targeting in spermatogenesis: Over-expressions of microRNA-23a/b-3p and its affected targeting of the genes ODF2 and UBQLN3 in spermatozoa of patients with oligoasthenozoospermia. In Andrology, 9, 1137-1144. doi:10.1111/andr.13004. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33784796/
8. Salmon, Nicholas A, Reijo Pera, Renee A, Xu, Eugene Yujun. . A gene trap knockout of the abundant sperm tail protein, outer dense fiber 2, results in preimplantation lethality. In Genesis (New York, N.Y. : 2000), 44, 515-22. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17078042/
9. Ishikawa, Hiroaki, Kubo, Akiharu, Tsukita, Shoichiro, Tsukita, Sachiko. 2005. Odf2-deficient mother centrioles lack distal/subdistal appendages and the ability to generate primary cilia. In Nature cell biology, 7, 517-24. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15852003/
10. Pletz, Nadin, Medack, Anja, Rieß, Eva Maria, Hüber, Daniela, Hoyer-Fender, Sigrid. 2013. Transcriptional activation of Odf2/Cenexin by cell cycle arrest and the stress activated signaling pathway (JNK pathway). In Biochimica et biophysica acta, 1833, 1338-46. doi:10.1016/j.bbamcr.2013.02.023. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23458833/