Uts2b-flox 基因敲除小鼠

Uts2b，也称为urotensin 2B，是一种编码功能未知的神经肽的基因。urotensin 2B（UTS2B）属于urotensin家族，该家族包括urotensin I和urotensin II。urotensin II是一种循环神经肽，最初从硬骨鱼的urophysis中分离出来，因其收缩后肠的能力而得名。Uts2b在哺乳动物的脑干和脊髓中的胆碱能神经元中主要表达[8]。

最近的研究表明，肠内分泌细胞（EECs）是感知肠道腔内环境的主要感觉细胞，并分泌激素以调节器官功能。迷走神经传入神经元连接到EECs，并将来自EECs的感觉信息传递到脑干。然而，目前尚不清楚连接到特定EEC亚型的迷走神经传入神经元的身份以及它们对肠道激素的基因反应模式。有研究者假设，与EEC相关的迷走神经传入神经元会根据与微生物群相关的细胞外刺激改变其基因表达。他们使用无特定病原体（SPF）和无菌（GF）小鼠进行了NPG（迷走神经传入神经节复合物）的基因表达分析比较。研究结果显示，Uts2b基因在NPG神经元中以微生物群依赖性方式表达。在培养的NPG神经元中，Uts2b的表达被FFAR3的选择性激动剂AR420626诱导。此外，不同的胃肠道激素对NPG神经元中的Uts2b表达产生了不同的影响，其中胆囊收缩素（CCK）显著增加了其表达。大多数表达Uts2b的NPG神经元表达了CCK-A，这是CCK的受体，约占所有表达CCK-A的NPG神经元的25%。选择性荧光标记Uts2b表达的NPG神经元揭示了它们的神经纤维与表达CCK的EECs的直接接触。这项研究确定了Uts2b是一个微生物群调节的基因，证明了表达Uts2b的迷走神经传入神经元将来自表达CCK的EECs的感觉信息传递到大脑，并暗示UTS2B可能参与CCK作用的一种方式[1]。

此外，urotensin相关的基因转录物在鸣禽雄性前脑发音控制系统的发展中出现，这表明Uts2b（URP）是一种新型的神经标记，可能具有保守的发音通信功能。Uts2b基因编码urotensin-related peptide（URP），在关键的前运动发音核（HVC）中唯一表达，并特异地标记形成编码学习歌曲的时间特征的雄性特异性投射的神经元。Uts2b表达的细胞在雄性中早期出现，在投射形成之前，但在雌性核中未观察到。在发音回路中没有发现经典的受体表达证据，这表明信号可能通过扩散传递到其他脑区，或者通过其他受体系统进行转导。Urotensins之前没有被认为与发音控制有关，但研究发现，在人类下额叶皮层中，人类语言和唱歌相关的部分，UTS2B的表达有所增加。因此，Uts2b（URP）是一种新型的神经标记，可能具有保守的发音通信功能[2]。

急性社会隔离会改变鸣禽前脑的神经基因组状态，触发表观遗传机制，这些机制可能会影响对正在进行中的经验的处理。研究者测试了即使短暂的社会隔离也能改变大脑高级认知中心的基因表达和DNA甲基化的假设，重点关注高度社交的斑马雀的听觉/联合前脑。使用RNA测序，他们首先确定了隔离后个别增加或减少表达的基因，并观察到神经生长因子途径和轴突导向功能基因集的一般性抑制。然后，他们研究了4个具有大效应大小的基因：EGR1和BDNF（隔离后减少）和FKBP5和UTS2B（隔离后增加）。通过原位杂交，每个基因在不同细胞亚群中都有反应，这表明不存在单一的细胞机制。为了测试这些效应是否仅限于隔离体验的社会成分，他们比较了单独隔离或与一个熟悉的伴侣一起隔离的鸟类的基因表达。伴侣的加入减轻了单独隔离对EGR1和BDNF的影响，但对FKBP5和UTS2B以及对循环皮质酮的影响没有影响。通过听觉前脑DNA的亚硫酸氢盐测序分析，隔离导致了一组不同表达基因的甲基化改变，包括BDNF。因此，社会隔离对大脑高级整合中心中的基因活动有快速的影响，触发了表观遗传机制，这些机制可能会影响对正在进行中的经验的处理[3]。

Xenopus是一种优秀的四足动物模型，用于研究正常和病理性运动神经元的发生，因为它具有发育形态生理学的优势。在哺乳动物中，urotensin II-related peptide（UTS2B）基因主要在脑干和脊髓的运动神经元中表达。研究发现，这种表达模式在Xenopus中被保守，并在早期胚胎发育中建立，从早期尾芽阶段开始。在晚期蝌蚪阶段，uts2b mRNA在延髓和脊髓中被检测到。脊髓uts2b+细胞被鉴定为轴向运动神经元。然而，在成年期，uts2b的表达仅限于延髓。研究者通过重组一个绿色荧光蛋白（GFP）到一个包含整个X. tropicalis uts2b位点的细菌人工染色体（BAC）克隆中，评估了uts2b启动子驱动运动神经元中荧光报告基因表达的能力。在一细胞阶段胚胎中注射这种结构后，大约四分之一的动物的脊髓中在早期尾芽阶段到幼年动物中观察到短暂的GFP表达。GFP表达模式与脊髓中内源uts2b的表达模式基本一致，但在脑干中没有观察到荧光。研究者采用组织学和电生理方法进一步表征了幼虫中的GFP+细胞。超过98%的GFP+细胞表达胆碱乙酰转移酶，而它们的投射与α-银环蛇毒素标记共定位。当尾肌节被注射rhodamine dextran胺晶体时，观察到许多双重染色的GFP+细胞。此外，对GFP+神经元的细胞内电生理记录揭示了在模拟游泳期间的与运动相关的节律放电模式。总的来说，这些结果表明uts2b是表达报告基因在Xenopus脊髓的幼虫运动神经元中的适当驱动因子[4]。

在鸡视网膜中，鸡Uts2b的表达在早期晶状体诱导的近视（LIM）期间下调。研究者使用全转录组测序检查了鸡视网膜在晶状体诱导的近视早期发育期间的基因表达。对新生鸡的右眼进行单侧处理，使用-10屈光度（D）透镜，分别持续一天（LIM-24）或两天（LIM-48），而未处理的对侧眼作为对照。通过证明透镜处理的眼的光轴显著延长，与未处理的对照眼相比，证实了近视的发展。提取RNA并使用Illumina HiSeqTM 2000平台进行RNA-seq。使用Partek® Flow平台进行数据分析。使用≥1.30倍变化和错误发现率<1%的筛选标准，在24小时和48小时分别确定了11（5个下调和6个上调）和35个差异表达基因（6个下调和29个上调）。使用另一组进行验证，定量PCR证实了仅在LIM处理后24小时内VIP和UTS2B mRNA的表达发生了显著变化（P <0.05），而PCGF5和FOXG1的表达发生了数值变化，与转录组测序结果一致，但没有达到统计学意义。这些数据表明，视网膜基因表达的协调变化可能在轴向延长的启动和近视的发展中发挥作用[5]。

在鸡中，研究者克隆了四种鸡Uts2/URP受体的全长cDNA，并根据它们的进化起源将它们分别命名为cUTS2R1、cUTS2R2、cUTS2R3和cUTS2R5。预测克隆的cUTS2R1、cUTS2R2、cUTS2R3和cUTS2R5分别编码382、343、331和363个氨基酸的7次跨膜受体，与人类UTS2R的氨基酸序列同源性为50-66%。使用细胞内荧光素酶报告基因测定和Western blot，研究者表明，在HEK293细胞中表达的鸡Uts2Rs可以被合成的鸡Uts2-12、Uts2-17和URP肽有效激活，并且它们的激活可以升高细胞内钙浓度并激活MAPK/ERK信号通路，表明这四种Uts2Rs是功能的，并且能够介导鸡中的Uts2/URP作用。实时定量PCR显示，这四种受体在成年鸡组织中广泛但差异性地表达，而cUTS2和cURP在延髓和脊髓中高度表达，在脾脏和性腺等其他检查的组织中中等/弱表达。总的来说，研究者的数据首次提供了所有四种Uts2Rs在鸟类物种中是功能的证据，并有助于揭示Uts2R信号传导在脊椎动物中的保守作用[6]。

在雄性Wistar大鼠中，急性压力后脑干的转录组变化表明，Uts2b的表达在急性压力暴露后2小时显著增加。研究者分析了雄性Wistar大鼠急性压力暴露后2小时的脑干转录组变化。他们使用双链特异性核酸酶（DSN）对cDNA文库进行了归一化，并首次将结果进行了背对背的比较。基于RNAseq数据，他们选择了适合急性压力实验的RT-qPCR的参考基因。大多数基因都被上调。他们检测到神经肽Crh、Trh、Cga、Tshb、Uts2b、Tac4、Lep和神经肽受体Hcrtr1、Sstr5、Bdkrb2、Crhr2信号传导，以及谷氨酸Grin3b、Grm2和GABA Gpr156、乙酰胆碱Chrm4、Chrne、肾上腺素Adra2b受体的表达发生了大量转变。观察到中间丝Krt83/Krt86/Krt80/Krt84/Krt87/Krt4/Krt76和运动蛋白Myo7a、Klc3的表达显著增加。值得注意的是，在没有星形胶质细胞活化的情况下，他们在这个时间点也观察到了小胶质细胞活化的迹象。抗炎细胞因子Il13、Ccl24和促炎细胞因子受体Il9r、Il12rb1、Tnfrsf14、Tnfrsf13c、Tnfrsf25、Tnfrsf1b的表达增加。在Wnt信号通路中，他们观察到配体受体Wnt1、Wnt11、Ror2以及负调节因子Notum、Sfrp5、Sost的表达增加。RNAseq结果表明，DSN处理后与没有DSN的RNAseq结果高度相关，但有一部分基因改变了它们的logFC值。它们大多是罕见的转录物TPM 1-10，具有更高的0.5-0.9 GC含量[7]。

综上所述，Uts2b是一种编码功能未知的神经肽的基因，在哺乳动物的脑干和脊髓中的胆碱能神经元中主要表达。Uts2b在多种生物学过程中发挥作用，包括肠道感觉信息的传递、发音控制系统的发展、社会隔离对神经基因组状态的影响、运动神经元的发生以及晶状体诱导的近视。Uts2b的表达受到微生物群、胃肠道激素、压力和社会隔离等多种因素的影响。Uts2b的研究有助于深入理解神经肽的生物学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。