Tmem260-flox 基因敲除小鼠

TMEM260，也称为transmembrane protein 260，是一种编码蛋白质特异性O-甘露糖基转移酶的基因。该基因突变会导致结构心脏缺陷和肾异常综合征（SHDRA），但编码蛋白的功能尚不明确。先前的研究表明，O-甘露糖糖基化是一种进化保守的翻译后修饰，在胚胎发育过程中发挥重要作用。三个非冗余的酶家族，POMT1/POMT2、TMTC1-4和TMEM260，分别负责在α-肌营养不良蛋白糖蛋白、钙黏蛋白和plexin受体等不同类别的跨膜蛋白上选择性启动蛋白质O-甘露糖基化[5]。

Larsen等人[1]的研究发现，TMEM260基因编码一个定位于内质网的蛋白质O-甘露糖基转移酶，它选择性地糖基化免疫球蛋白样结构域（IPT）。研究还表明，导致SHDRA综合征的TMEM260基因突变会损害IPT结构域的O-甘露糖基化，并且TMEM260基因敲除会导致受体成熟缺陷和3D细胞模型中的异常生长。这些发现确定了哺乳动物中的第三个蛋白质特异性O-甘露糖基化途径，并表明IPT结构域的O-甘露糖基化在上皮形态发生过程中起着关键作用。

Inoue等人[2]的研究发现，TMEM260基因的c.1617del变异体与先天性心脏病（CHD）密切相关，特别是持续性动脉干（PTA），这是最严重的动脉干（OFT）缺陷。该研究还发现，c.1617del变异体仅在东亚人群中存在，尤其是在日本和韩国人群中，并且PTA中的该变异体频率估计与22q11.2缺失相当，这是PTA最著名的遗传原因。

Pagnamenta等人[3]的研究发现，双等位TMEM260变异体导致动脉干和肾缺陷。该研究通过基因组、外显子测序和RNA研究，确定了来自五个家庭的八个个体具有双等位TMEM260变异体。变异体包括一个多外显子缺失、四个无义/移码、两个剪接变化和一个错义变化。结合已发表的病例，分析临床数据发现患者存在室间隔缺损（12/12），其中大部分是动脉干的继发缺陷（10/12），以及血清肌酐水平升高（6/12），马蹄肾（1/12）和肾囊肿（1/12）。六次妊娠因检测到严重的先天性异常而终止。六名患者在6周至5岁之间死亡。研究还发现，SHDRA的携带者频率在0.0007-0.007之间。这些发现证实了SHDRA的遗传基础，扩展了其已知的突变谱，并阐明了其临床特征。

Peng等人[4]的病例报告发现，TMEM260基因的新发纯合变异体导致心脏畸形和神经发育异常。该研究对TMEM260进行外显子测序和变异体分析，并确定了患者的临床特征。患者表现出持续动脉干I型、室间隔缺损、右主动脉弓以及严重的神经发育延迟和神经功能障碍。通过遗传分析，在患者中发现了TMEM260基因的一个新发纯合突变，即c.1336_1339DEL，导致一个移码突变，引起p.L447Vfs*9氨基酸改变。该突变导致TMEM260蛋白的结构缺失，从而失去了基因功能。这一病例报告展示了TMEM260基因中一个新发现的变异位点，并加强了TMEM260分子功能与中胚层和外胚层分化的关系。

Saijo等人[6]的研究发现，一个常见的TMEM260缺失导致动脉干缺陷，包括动脉干。该研究报道了一个家庭，其中包括一个动脉干患者和一个双出口右心室（DORV）患者，他们携带TMEM260的复合杂合变异体，一个7066 bp缺失，包括外显子6-7和c.1393C>T，p.(Gln465*)。该缺失的等位基因频率在日本人群中特别高（0.17%）。基于该缺失和c.1617del（0.36%）在日本人群中的等位基因频率，TMEM260变异体可能与超过一半的日本动脉干患者相关。

Ta-Shma等人[7]的研究发现，TMEM260基因的突变会导致儿童神经发育、心脏和肾脏综合征。该研究通过全外显子测序在两个无亲缘关系的近亲家族中发现了TMEM260的纯合截断突变。系统性表达分析验证了两个这样的剪接异构体，它们在内部外显子的利用上有所不同。两个家族中的突变都映射到长剪接异构体，这表明可能存在剪接异构体特异性疾病。RT-PCR分析表明，突变诱导了长剪接异构体的减少，并且可以被吐根碱所缓解。体内测试支持这一假设。首先，zebrafish tmem260的瞬时抑制或CRISPR/Cas9基因编辑复制了关键的神经学表型。其次，共注射形态发生剂和长人TMEM260 mRNA挽救了中枢神经系统病理学，而短剪接异构体则明显效率较低。最后，免疫细胞化学和生化研究显示，长TMEM260剪接异构体优先富集于质膜。这些数据表明，TMEM260的整体功能降低，但并非完全丧失，并且该蛋白的膜相关功能的衰减是病理学的主要驱动因素。

Yaoita等人[8]的研究发现，除了22q11.2缺失综合征外，TMEM260的c.1617del变异体是日本人群中动脉干的主要原因。该研究对11名无22q11.2缺失的日本动脉干患者进行了全基因组测序。在5名患者中，他们发现了TMEM260的致病性变异体；双等位基因的无功能变异体最近已被发现与结构心脏缺陷和肾异常综合征（SHDRA）相关。在一名患者中，他们发现了一个新的GATA6的de novo致病性变异体，在另一名患者中，他们发现了一个新的NOTCH1的de novo可能致病性变异体。值得注意的是，他们发现在11名患者中有8/22个等位基因具有TMEM260（ENST00000261556.6）的常见变异体c.1617del（p.Trp539Cysfs*9）。该变异体在日本人群中的等位基因频率估计为0.36%，大约有26%的日本动脉干患者可能携带纯合c.1617del变异体。这项研究突出了TMEM260，特别是c.1617del，作为日本人群中动脉干的主要遗传原因。

综上所述，TMEM260基因编码一个蛋白质特异性O-甘露糖基转移酶，参与蛋白质的O-甘露糖基化过程。TMEM260基因突变会导致结构心脏缺陷和肾异常综合征（SHDRA），并且与持续性动脉干（PTA）等先天性心脏病密切相关。这些发现对于深入理解蛋白质O-甘露糖基化在胚胎发育和先天性心脏病发生中的作用具有重要意义，并为相关疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。