Adamts20-flox 基因敲除小鼠

ADAMTS20（Adisintegrin-like and metalloprotease domain with thrombospondin type-1 motifs）是一种分泌型金属蛋白酶，属于ADAMTS（A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs）家族。ADAMTS家族是一类包含26个分泌蛋白的超家族，分为两个相关但不同的家族：ADAMTS蛋白酶和ADAMTS样蛋白。ADAMTS蛋白酶是锌金属内肽酶，其底物主要是细胞外基质（ECM）成分，而ADAMTS样蛋白缺乏金属蛋白酶结构域，存在于ECM中，并具有调节ECM组装和/或ADAMTS活性的功能。在哺乳动物中，ADAMTS蛋白的进化保守性和扩展性表明它们在人类中可能具有关键的胚胎或生理作用[1]。

ADAMTS20在多种生物学过程中发挥着重要作用。研究表明，ADAMTS20在黑色素细胞发育中起着关键作用。在belted（bt）小鼠中，Adamts20基因的突变导致背部和腹部的白色斑点，这表明神经嵴（NC）衍生的黑色素细胞发育缺陷。进一步研究发现，ADAMTS20的表达模式在迁移的黑色素细胞附近的真皮间充质细胞中，这表明ADAMTS20可能调节黑色素细胞的迁移。然而，使用Dct-LacZ转基因追踪黑色素细胞发育，发现黑色素细胞在E12.5 bt/bt胚胎中的分布是正常的，但在E13.5 bt/bt胚胎的躯干中明显减少，这是由于细胞凋亡率增加了七倍。黑色素细胞缺陷在新生小鼠皮肤和bt/bt动物胚胎中加剧，这些动物同时具有Adamts9的杂合性，Adamts9是Adamts20的一个紧密同源物，表明这些金属蛋白酶在黑色素细胞发育中功能上存在重叠。研究发现，ADAMTS20可能通过两种机制来调节黑色素细胞的存活。首先，皮肤组织培养实验表明，ADAMTS20对于黑色素细胞对可溶性Kit配体（sKitl）的反应是必需的。其次，ADAMTS20在体外切割聚集的蛋白聚糖versican，并在体内对versican的加工是必要的，这表明versican可以参与黑色素细胞发育[2]。

除了在黑色素细胞发育中的作用外，ADAMTS20还在其他生物学过程中发挥作用。例如，ADAMTS20与原发性纤毛形成有关。研究发现，分泌型金属蛋白酶ADAMTS9和ADAMTS20是纤毛形成调节因子，它们在细胞内发挥作用。ADAMTS9和ADAMTS20在细胞内与硫酸乙酰肝素结合，并通过LRP1、LRP2和网格蛋白介导的内吞作用被内化，聚集在Rab11囊泡中，具有独特的近纤毛定位。CRISPR-Cas9技术使ADAMTS9失活，导致RPE-1细胞纤毛形成受损，但可以通过催化活性ADAMTS9或ADAMTS20的作用得到恢复，而它们的蛋白酶活性突变体则不能恢复。在小鼠中，ADAMTS9的突变导致神经和卵黄囊纤毛形成受损，导致形态发生异常，这是由于Hedgehog信号传导受损，而Hedgehog信号传导是通过初级纤毛传导的。因此，ADAMTS9和ADAMTS20除了它们的细胞外蛋白酶活性外，还具有额外的细胞内蛋白酶活性，揭示了纤毛形成中的意外调节维度[3]。

此外，ADAMTS20与唇裂和腭裂（CL/P）的发生有关。在狗和人类中进行的全基因组关联研究确定了ADAMTS20是CL/P的风险变体。在狗的基因组关联研究中，发现了ADAMTS20中的一个移码突变，该突变与CL/P表型相关。在人类中，ADAMTS20基因的一个位点与CL/P的发生相关。这些研究表明，ADAMTS20在CL/P的发生中起着重要作用[4]。

最后，ADAMTS20还与败血症的发生有关。败血症是一种严重的炎症性疾病，其特征是细胞因子和趋化因子的过度产生。研究发现，败血症患者血浆中ADAMTS20蛋白的观察频率增加，这表明ADAMTS20可能参与败血症的病理生理过程[5]。

综上所述，ADAMTS20是一种重要的分泌型金属蛋白酶，在黑色素细胞发育、纤毛形成、唇裂和腭裂的发生以及败血症的发生中发挥着重要作用。ADAMTS20的研究有助于深入理解ADAMTS蛋白的功能和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。