Tmod4-flox 基因敲除小鼠

Tmod4（Tropomodulin 4）是Tmod家族的成员之一，该家族在细肌丝长度调节和肌原纤维组装中发挥重要作用。研究发现，Tmod4在骨骼肌和脂肪组织中表达水平较高，但其功能及其在肌生成和脂肪生成中的调控机制尚不清楚。研究发现，Tmod4在肌生成过程中表达下降，而在脂肪生成过程中表达上升。此外，Tmod4的转录调控分析表明，Tmod4可以受到肌生成因子和脂肪生成因子的直接调控。进一步研究发现，在C2C12细胞和3T3细胞中过表达Tmod4可以促进脂肪生成，并通过上调脂肪生成因子来适度延迟肌生成。这些结果表明，Tmod4基因可能在肌生成和脂肪生成之间起到开关作用，从而实现骨骼肌和脂肪组织的平衡发展[1]。

Tmod4除了在肌生成和脂肪生成中发挥作用外，还与肝脏胆固醇稳态和动脉粥样硬化有关。研究发现，lncRNA LEPIS及其潜在靶点TMOD4在喂食高脂肪饮食的ApoE-/-小鼠肝脏中表达升高。过表达LEPIS或TMOD4的小鼠肝脏模型中，主动脉斑块负荷增加，肝脏胆固醇水平降低。进一步研究发现，LEPIS和TMOD4影响肝脏胆固醇稳态相关基因的表达，包括与高胆固醇血症密切相关的PCSK9和LDLR。机制研究表明，RNA结合蛋白HuR对于LEPIS对TMOD4的调控至关重要。LEPIS的过表达促进HuR从细胞核转移到细胞质，增强TMOD4 mRNA的稳定性，进而促进TMOD4的表达。此外，TMOD4通过PCSK9影响细胞内胆固醇水平。这些结果表明，LEPIS-HuR-TMOD4轴可能是肝脏胆固醇稳态失调和动脉粥样硬化的潜在干预靶点，并为降低循环LDL-C浓度和动脉斑块负担提供基础[2]。

Tmod4的基因结构和表达模式也在研究中得到揭示。研究发现，Tmod4在人类和鼠类中具有相似的组织表达模式，从广泛表达（如TMOD3和Tmod3）到仅在肌肉（如TMOD4）或神经元组织（如TMOD2和Tmod2）中表达。TMOD2和TMOD3在染色体15q21.1-q21.2上相邻，其鼠类同源基因在染色体9上相邻。TMOD4位于染色体1q12的末端，而Tmod4位于染色体3的相邻区域。这些基因的位置和表达模式使其成为肌萎缩侧索硬化症5（ALS5）、阅读障碍1（DYX1）和肢带肌营养不良1B（LGMD1B）的候选基因[3]。

Tmod4的基因组织结构也得到研究。研究发现，TMOD2和TMOD4的基因结构相似。在TMOD2的序列分析中，未发现ALS5患者或对照者中的突变或基因多态性。有趣的是，研究发现另一个基因YL-1与TMOD4发生基因间剪接。YL-1编码六个外显子，最后一个外显子与TMOD4的一个5'非翻译外显子相隔291个碱基对。此外，YL-1还发生非典型的剪接，使用非典型的剪接位点产生几个不同的转录本。这些发现揭示了TMOD2和TMOD4的基因结构，并展示了基因组织和调控的复杂性[4]。

除了在肌生成和脂肪生成中发挥作用外，Tmod4还与阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（OSAS）有关。研究发现，在两个巴西家族中，全外显子测序发现了与OSAS相关的基因变异，包括COX20、PTPDC1和TMOD4。这些变异可能与OSAS的遗传易感性有关，但仍需进一步研究以确定这些变异在OSAS中的作用[5]。

Tmod4在骨骼肌肌原纤维形成中也具有重要作用。研究发现，Tmod4和Lmod3在骨骼肌肌原纤维形成中具有重叠的功能。Tmod4或Lmod3的缺失会导致肌节组装严重破坏，并影响胚胎的运动。令人惊讶的是，当Tmod4缺陷胚胎补充Lmod3时，以及当Lmod3缺陷胚胎补充Tmod4时，肌节组装得到挽救，胚胎运动得到改善。这些结果表明，Tmod4和Lmod3在胚胎肌原纤维形成中发挥着重要作用，并且在体内骨骼肌细肌丝组装中具有冗余功能[6]。

Tmod4在调节细肌丝长度方面具有关键作用。研究发现，Tmod4在小鼠骨骼肌中比Tmod1更为丰富。然而，Tmod4的缺失导致正常的细肌丝长度、肌原纤维组织和骨骼肌收缩功能，这是由于Tmod1的代偿性上调以及Lmod同源基因的转换。然而，RNAi耗尽Tmod1会导致野生型或Tmod4缺失的肌纤维细肌丝延长约15%。因此，Tmod1本身而不是总肌原纤维Tmod水平控制小鼠骨骼肌的细肌丝长度，而Tmod4对细肌丝长度调节似乎是不必要的。这些发现确定了Tmod1是小鼠骨骼肌细肌丝长度的关键直接调节因子，无论是在成年肌肉稳态还是在发育补偿的背景下[7]。

Tmod4的缺失还与肌病有关。研究发现，在斑马鱼突变体trg中，Tmod4的缺失导致细胞质棒状体形成和肌肉无力，这与肌病的特征相似。Tmod4(trg)突变体的肌纤维表现出细肌丝长度不均、Z盘增宽、H区未定义以及各种形状和大小的电子致密聚集。这些发现表明，细肌丝长度的失调可能导致细胞质棒状体形成，并将TMOD4作为未解决肌病的候选基因[8]。

Tmod4还与前列腺上皮细胞的信号通路有关。研究发现，在3D培养中，间质信号增加前列腺上皮细胞的侧向细胞粘附。研究使用微阵列分析来识别与这一过程相关的上皮信号通路和基因。分析发现，TGFβ信号通路在两种模型系统中均显著富集，并且两种模型系统中TGFβ信号通路基因SOX4均显著下调。此外，还发现一些形态相关基因簇，包括肌动蛋白结合（DIAPH2、FHOD3、ABlim1、TMOD4、MYH10）、GTPase激活活性（BCR、MYH10）、细胞骨架（MAP2、MYH10、TMOD4、FHOD3）、蛋白质结合（ITGA6、CD44）、蛋白质性细胞外基质（NID2、CILP2）、离子通道/离子转运活性（CACNA1C、CACNB2、KCNH2、SLC8A1、SLC39A9）以及与发育途径相关的基因（POFUT1、FZD2、HOXA5、IRX2、FGF11、SOX4、SMARCC1）。这些发现表明，间质细胞增加前列腺上皮细胞侧向细胞粘附的形态效应与基因表达变化、TGFβ信号通路、细胞骨架和阴离子活性相关[9]。

Tmod4还与心血管和肾脏疾病有关。研究发现，在日本人群中，全外显子关联研究（EWAS）发现了13个与早发性心肌梗死、高血压或慢性肾脏疾病相关的新的易感位点。这些位点包括MOB3C-TMOD4、COL6A3、ADGRL3-CXCL8-MARCH1、OR52E4、TCHP-GIT2、CCDC63、12q24.1、OAS3、PLCB2-VPS33B、ZNF77、COL6A5、NFKBIL1-6p21.3-NCR3、MUC17。此外，还发现6个基因（TMOD4、COL6A3、CXCL8、MARCH1、PLCB2、VPS33B）与心肌梗死、高血压和慢性肾脏疾病相关；2个基因（ADGRL3、ZNF77）与心肌梗死和慢性肾脏疾病相关；2个基因（COL6A5、MOB3C）与高血压和慢性肾脏疾病相关。这些发现表明，Tmod4与早发性心血管和肾脏疾病相关，并可能为这些疾病的风险评估和治疗提供新的思路[10]。

综上所述，Tmod4在肌生成和脂肪生成、肝脏胆固醇稳态和动脉粥样硬化、阻塞性睡眠呼吸暂停综合征、骨骼肌肌原纤维形成、肌病、前列腺上皮细胞信号通路以及心血管和肾脏疾病中发挥着重要作用。Tmod4的研究有助于深入理解肌原纤维形成和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。