Zp1-flox 基因敲除小鼠

基因Zp1，也称为zona pellucida glycoprotein 1，是一种编码卵透明带蛋白的基因。透明带是哺乳动物卵细胞周围的一个高度特化的细胞外基质，由三个不同的蛋白质ZP1、ZP2和ZP3组成。这些蛋白质在卵细胞成熟、受精和早期胚胎发育过程中发挥重要作用。ZP1基因的表达仅限于正在发育的卵细胞，并且其表达水平很高。ZP1蛋白的成熟过程包括氨基和羧基末端的处理，允许成熟蛋白分泌到细胞外空间并组装成细丝和基质。ZP1-3蛋白具有一个共同的结构特征，即ZP结构域（ZPD），该结构域在6亿年的进化过程中得到了保存，对于ZP蛋白组装成细丝至关重要。ZPD由两个亚结构域组成，每个亚结构域包含四个保守的半胱氨酸残基，形成两个分子内二硫键，类似于广泛存在于具有各种功能的蛋白质中的免疫球蛋白（Ig）结构域[4]。

ZP2和ZP3在受精过程中分别作为受精卵和受精卵的受精卵的受体，但在受精后会被灭活。ZP1基因的突变与女性不孕症有关，特别是与一种称为空卵泡综合征（EFS）的疾病有关。EFS是一种复杂的生殖障碍，特征是在体外受精（IVF）过程中反复未能从成熟的卵巢卵泡中吸出卵细胞。除了由已知的遗传因素引起的病例外，EFS的许多方面仍然没有得到解释。一项研究在中国一个非近亲家族中评估了两个EFS患者的临床和遗传特征。两个患者都表现出相似的临床表型，即在多次正常的卵泡发育、E2水平和生物可利用hCG血浆水平中，只有少数颗粒细胞而没有卵细胞可以被提取。在多个IVF周期中，一次或两次获得了异常的卵细胞。对患者的LHCGR和ZP1~ZP4基因进行了Sanger测序，并对基因进行了进一步的生物信息学分析，以识别基因中的致病元素。在患者2中，发现了ZP1基因中的一个新突变c.181C>T（p.Arg61Cys）和一个已知突变c.1169_1176delTTTTCCCA（p.Ile390Thrfs*16）。新突变来自她的母亲，在对照组和ExAc数据库中不存在。精氨酸残基在此位置上保守，其被半胱氨酸替代被预测为有害的。在另一个等位基因中，一个父系移码突变被预测会导致提前终止密码子，导致ZP1蛋白的羧基末端缺失234个氨基酸。这项研究提供了ZP1基因与EFS和异常卵细胞相关的复合杂合突变的新证据，并为EFS的遗传基础提供了进一步的支持，并支持对不孕个体的遗传诊断[1]。

另一项研究评估了一个来自近亲家庭的患者的ZP1基因中的新突变。通过全外显子测序，在两个原发性不孕患者中鉴定出ZP1基因中的一个新纯合无义突变c.1260C>G（p.Tyr420X）。Western blot显示，ZP1基因中的Y420X突变产生了一个截断蛋白。然而，该突变对突变蛋白的亚细胞定位没有显著影响。这些发现证实了ZP1基因在人类女性生殖中的重要作用，丰富了ZP1基因的突变谱，并扩大了其在EFS的临床和分子诊断中的应用[3]。

此外，ZP1基因的突变与透明带组成在食肉动物中的差异有关。在食肉动物中，透明带被认为由三个糖蛋白ZP2、ZP3和ZP4组成，而ZP1被认为是一个假基因。然而，最近在猫的研究中发现，所有四种蛋白质都被表达。在当前的研究中，对几种食肉动物进行了in silico和分子分析，以阐明这个哺乳动物类群的透明带组成。in silico分析表明，在五种食肉动物（猎豹、熊猫、北极熊、老虎和海象）中存在ZP1基因，而在南极毛皮海豹和威尔德海豹中存在假基因化的证据。分子分析表明，在雪貂卵巢中存在四种ZP转录物（ZP1、ZP2、ZP3和ZP4），在狐狸卵巢中存在三种（ZP2、ZP3和ZP4）。对狐狸ZP1基因的分析表明存在一个终止密码子。这些结果表明，在大多数食肉动物中，所有四种ZP基因都被表达，而ZP1的假基因化似乎独立影响了食肉动物树中的三个家族（犬科、海狮科和海豹科）[2]。

综上所述，基因Zp1在卵细胞成熟、受精和早期胚胎发育中发挥重要作用。ZP1基因的突变与女性不孕症有关，特别是与空卵泡综合征（EFS）有关。这些突变可能导致透明带组成和功能的异常，进而影响卵细胞的质量和受精。对ZP1基因的研究有助于深入理解其生物学功能和在生殖过程中的作用，为女性不孕症的遗传诊断和治疗提供新的思路和策略。