Fa2h-flox 基因敲除小鼠

FA2H基因编码一种名为脂肪酸2-羟基化酶的蛋白质。该蛋白质在哺乳动物中负责催化脂肪酸的2-羟基化反应，该反应在神经酰胺的合成过程中发生。2-羟基神经酰胺是一类含有2-羟基脂肪酸的鞘脂，在哺乳动物的脑组织中大量存在，因为主要的髓鞘脂质半乳糖酰神经酰胺和硫酸盐含有2-羟基脂肪酸。FA2H基因编码一个包含362个氨基酸的蛋白质，具有与酵母神经酰胺2-羟基化酶基因（FAH1）36%的序列同一性和46%的相似性。FA2H蛋白质包含一个N端细胞色素b5结构域和四个潜在的跨膜结构域。FA2H还包含一个保守的铁结合组氨酸基序，这是膜结合去饱和酶/羟基化酶的特征。在转染了人FA2H的COS7细胞中，2-羟基神经酰胺（C16、C18、C24和C24:1）和2-羟基脂肪酸的含量比对照组细胞高出3-20倍。从转染的COS7细胞制备的微粒体部分显示出NADPH和NADPH：细胞色素P-450还原酶依赖的四癸酸2-羟基化酶活性。缺少N端细胞色素b5结构域的FA2H几乎没有活性，表明该结构域是该酶的功能组成部分。Northern印迹分析表明，FA2H基因在脑和结肠组织中高度表达。这些结果表明，人FA2H基因编码一种脂肪酸2-羟基化酶，FA2H很可能参与髓鞘2-羟基半乳糖酰神经酰胺和硫酸盐的形成[2]。

FA2H基因的突变与多种神经退行性疾病有关，包括神经铁沉积症（NBIA）、遗传性痉挛性截瘫（HSP）和脂肪酸羟化酶相关的神经退行性变（FAHN）。NBIA是一组影响儿童和成人的临床和遗传异质性疾病的集合，这些罕见疾病通常在脑磁共振成像观察到基底神经节铁含量增加时首先被怀疑。大多数NBIA疾病的遗传基础已被阐明，并且可以进行临床检测。最常见的四种NBIA疾病包括泛酸激酶相关的神经退行性变（PKAN），由PANK2基因突变引起，磷脂酶A2相关的神经退行性变，由PLA2G6基因突变引起，线粒体膜蛋白相关的神经退行性变，由C19orf12基因突变引起，以及β-螺旋桨蛋白相关的神经退行性变，由WDR45基因突变引起。超罕见NBIA疾病是由CoASY、ATP13A2和FA2H基因突变引起的，分别导致CoA合成酶蛋白相关的神经退行性变、库夫尔-拉凯布病和脂肪酸羟化酶相关的神经退行性变。这些基因共同解释了大约85%被诊断为NBIA疾病的患者。随着全外显子测序的进行，新的NBIA基因正在被越来越频繁地识别出来，这也使得那些表型通常不具特异性的患者能够得到早期确定[1]。

HSP是一组综合征，描述了下肢无力痉挛为主要症状的遗传性疾病。有超过50种遗传类型的HSP。HSP影响各种族群的个体，患病率估计为每100,000人中1.2至9.6人。症状可能在任何年龄开始。儿童期后开始的步态障碍通常在许多年内缓慢恶化。婴儿期和幼儿期开始的步态障碍可能不会显著恶化。尸检研究一致地发现皮质脊髓束轴突（在胸椎脊髓中最为严重）和细束纤维（在颈胸髓区最为严重）的变性。因此，HSP综合征似乎涉及运动感觉轴突的变性，主要（但不仅限于）影响长中枢神经系统（CNS）轴突的远端。一般来说，HSP基因编码的蛋白质具有多种功能，包括（1）轴突运输（例如SPG30/KIF1A、SPG10/KIF5A和可能的SPG4/Spastin）；（2）内质网形态（例如SPG3A/Atlastin、SPG4/Spastin、SPG12/网状2和SPG31/REEP1，所有这些都与SPG31/REEP1相互作用）；（3）线粒体功能（例如SPG13/伴侣蛋白60/热休克蛋白60、SPG7/paraplegin和线粒体ATP6）；（4）髓鞘形成（例如SPG2/蛋白脂蛋白和SPG42/缝隙连接蛋白47）；（5）蛋白质折叠和内质网应激反应（SPG6/NIPA1、SPG8/K1AA0196（Strumpellin）、SPG17/BSCL2（Seipin）、“进行性感觉神经病伴有痉挛性截瘫”由CcT5突变引起，并且可能是SPG18/ERLIN2）；（6）皮质脊髓束和其他神经发育（例如SPG1/L1细胞粘附分子和SPG22/甲状腺转运蛋白MCT8）；（7）脂肪酸和磷脂代谢（例如SPG28/DDHD1、SPG35/FA2H、SPG39/NTE、SPG54/DDHD2和SPG56/CYP2U1）；以及（8）内体膜转运和囊泡形成（例如SPG47/AP4B1、SPG48/KIAA0415、SPG50/AP4M1、SPG51/AP4E、SPG52/AP4S1和VSPG53/VPS37A）。许多类型HSP的动物模型（包括牛、小鼠、斑马鱼、果蝇和秀丽隐杆线虫）的可用性使得可以探索疾病机制和潜在的治疗方法。这篇综述强调了这一大组临床相似疾病的涌现概念[3]。

FA2H基因的突变导致多种神经退行性疾病，如NBIA、HSP和FAHN。FA2H基因编码的脂肪酸2-羟基化酶在神经酰胺的合成中起关键作用，神经酰胺是神经髓鞘的重要组成部分。FA2H的突变会影响神经酰胺的合成，从而导致髓鞘的损伤和神经退行性变。此外，FA2H还参与了其他生物学过程，如细胞分化、发育和代谢。因此，FA2H基因的突变会导致多种表型和疾病[4]。

最近的研究发现，FA2H基因的表达受到Δ(9)-四氢大麻酚（Δ(9)-THC）的调节。Δ(9)-THC是一种大麻素，可以诱导乳腺癌细胞中的FA2H基因表达。研究还发现，Δ(9)-THC可以促进脂滴的分布，这是细胞分化的标志。这些结果表明，FA2H基因可能是Δ(9)-THC介导的细胞分化的关键调节因子[5]。

总的来说，FA2H基因编码的脂肪酸2-羟基化酶在神经酰胺的合成和神经髓鞘的形成中起关键作用。FA2H基因的突变与多种神经退行性疾病有关，包括NBIA、HSP和FAHN。FA2H还参与了其他生物学过程，如细胞分化和发育。此外，FA2H基因的表达受到Δ(9)-THC的调节。因此，FA2H基因的研究对于理解神经退行性疾病的发病机制和寻找新的治疗方法具有重要意义[6]。