Myh13-flox 基因敲除小鼠

Myh13是一种特殊的肌球蛋白重链基因，首先在哺乳动物的眶外肌中发现，后来也在发声肌中发现，包括一些哺乳动物喉部肌肉和鸣禽的鸣管肌肉。这些肌肉都是专门用于产生非常快速的收缩，同时产生相对较低的力量，这对于那些比大多数插入骨骼的骨骼肌所承受的负载更低的肌肉来说是一个适当的设计。由于眶外肌的混合纤维类型组成和同一纤维中不同MYH类型的共存，含有MYH13的肌纤维的生理特性一直难以定义。这一领域的一个重大进展来自于对分离重组肌球蛋白马达的研究，以及证明结合肌动蛋白的人MYH13对ADP的亲和力比快速型MYH1（2X型）和MYH2（2A型）弱得多。这一特性与肌球蛋白从肌动蛋白上快速脱离相一致，这是缩短速度的主要决定因素。MYH13基因在脊椎动物进化的早期就出现了，但只在哺乳动物和鸟类中被表征，并且在一些硬骨鱼中似乎已经丢失了。MYH13基因位于哺乳动物快速/发育基因簇的3'端，并且在鸟类基因组同源簇的共线性区域中处于类似的位置。MYH13基因的调控受哺乳动物位点的超级增强子控制，删除相邻的快速MYH1和MYH4基因会导致小鼠腿部肌肉中MYH13表达的异常[1]。

研究发现，在先天性上斜视麻痹（SOP）和先天性内斜视患者的下斜肌过度活动之间，基因表达存在差异。研究人员收集了手术中患有SOP和先天性内斜视患者的下斜肌，并使用RNA-seq技术检测两组之间的差异表达基因（DEGs）。基因本体论（GO）分析和基因集富集分析（GSEA）随后进行了基因表达谱的综合分析。此外，使用Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes/Proteins（STRING）和Cytoscape软件构建了蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络。研究者在SOP组中发现了221个DEGs，其中104个显著上调，117个下调。此外，还发现SOP组中几种肌球蛋白重链（MyHC）基因的亚型显著且差异表达，包括3个上调的快抽动MyHC亚型（即MYH1、MYH4和MYH13）和1个下调的慢抽动MyHC亚型（即MYH3）。GO分析表明，上调的DEGs主要富集在肌肉系统过程和肌肉收缩中。GSEA分析揭示了核糖体、蛋白酶体、氧化磷酸化、脂肪酸代谢、病毒心肌炎和心肌收缩的上调通路富集。这些发现为SOP继发性下斜肌过度活动提供了不同的分子变化见解，并提出了SOP中下斜肌过度活动（IOOA）的潜在病理机制。结果表明，SOP中上调的快抽动MyHC亚型和下调的慢抽动MyHC亚型可能导致其下斜肌的力增加[2]。

最近的研究表明，在特发性正常压力脑积水（iNPH）患者中，有9.6%的患者检测到影响AK9的杂合CWH43缺失。此外，还发现9个其他基因（AK9、RXFP2、PRKD1、HAVCR1、OTOG、MYO7A、NOTCH1、SPG11和MYH13）的突变在iNPH患者中统计学上富集。这些基因编码的蛋白质在脉络丛和室管膜细胞中高度表达，并且大多数都与纤毛有关。与iNPH相关的AK9突变的小鼠表现出正常的纤毛结构和数量，但纤毛运动和摆动频率降低，存在交通性脑积水，并且平衡受损。AK9+/-小鼠在早期成年之前表现出正常的脑发育和行为，但随后发展为交通性脑积水。这些发现表明，影响室管膜上皮功能的杂合突变可能有助于iNPH的发生[3]。

研究还发现，MYH13基因位于17号染色体上快速和发育肌球蛋白基因簇中。虽然没有提供摘要，但这项研究提供了MYH13基因在基因组中的位置信息[4]。

一项关于西班牙人群中III/IV级C级牙周炎的基因组关联研究（GWAS）没有发现与PIII/IV-C显著相关的SNPs。然而，研究人员发现8个SNPs的8个位点与PIII/IV-C有相关性，包括MYH13 rs2074872。尽管没有达到多重测试校正，但SKAT分析确定了CNTN2、FBXO44、AP1M2、RSPO4、KRI1、BPIFB1和INMT等基因的其他有趣信号。Ingenuity Pathway Analysis（IPA）软件分析表明，与cAMP、IL-2、CD28、VDR/RXR和PI3K/Akt相关的通路显著富集。这项研究没有发现与PIII/IV-C显著相关的SNPs，但发现了一些可能相关的SNPs，并揭示了与牙周炎相关的潜在通路[5]。

在骨髓增生异常综合征（MDS）患者接受异基因造血干细胞移植后的研究中，全外显子组测序（WES）方法用于获得92份MDS患者骨髓样本的基因组图谱。研究人员在45个驱动基因中发现了129个突变。59.8%的患者至少携带1个驱动突变。在队列中，剪接因子U2AF1是最常突变的（21例，23%），其次是BCOR（9例，10%）、ASXL1（8例，9%）、TET2（6例，7%）、NPM1（5例，5%）、RUNX1（5例，5%）和SETBP1（5例，5%）。WES还确定了6个基因（PIEZO1、LOXHD1、MYH13、DNAH5、DPH1和USH2A）中的49个可能的致癌变体，这些变体与移植后MDS的总体生存期（OS）或无复发生存期（RFS）相关。多变量分析表明，DNAH5和USH2A的突变是OS的独立风险因素。DNAH5和LOXHD1的突变是RFS较差的风险因素。多变量分析后，分子国际预后评分系统（MIPS）保留了其RFS的独立预后意义。这项研究提供了MYH13基因突变与MDS患者预后的相关性信息[6]。

眶外肌的生理特性与一种新型眶外肌球蛋白重链（MYH）的表达相关。由MYH13基因编码的眶外肌球蛋白重链是人类17号染色体上快速/发育MYH基因簇的成员，并且在小鼠11号染色体的同源MYH簇中也有发现。通过比较cDNA序列，发现MYH13还编码在喉部肌肉中发现的非典型MYH，这些肌肉具有类似的快速收缩特性。通过将MYH13序列与其他快速/发育簇成员、慢/心肌MYH基因和人类基因组中的两个孤立的骨骼肌MYH基因进行比较，揭示了在横纹肌肌球蛋白中特化的起源。具体来说，这些研究表明（i）眶外肌并非源自成年快速骨骼肌肌球蛋白，而是快速/发育MYH基因簇中第一个分化并特化的成员，（ii）MYH13的头部和杆状结构域在不同的选择压力下进化，（iii）MYH13基因在很大程度上免受塑造其他快速/发育簇成员的基因组事件的影响。此外，系统发育足迹分析表明，眶外肌MYH基因的调控主要不是由肌源性因子控制的，而是由一个与眶外肌发育相关的调节因子层次网络控制的[7]。

在另一项研究中，通过全外显子组测序（WES）和结构神经影像分析相结合的方法，研究了与抑郁症相关的遗传变异。研究发现，抑郁症相关基因中的罕见非沉默变异与抑郁症的风险显著相关，并且发现与情绪处理神经回路皮层厚度改变相关的遗传贡献。研究者在抑郁症相关基因中发现了24个反复出现的非沉默变异，包括FASN、MYH13、UNC13D、LILRA1、CACNA1B、TRIO、HOMER3和BCAR3，并观察到11个反复出现的拷贝数变化，其中15q11.2的增益和7q34和15q11.1-q11.2的缺失。此外，还发现CDH23基因中的rs11592462与右前扣带回皮层变薄显著相关。这项研究提供了抑郁症的遗传变异信息，并揭示了与抑郁症相关的神经结构变化[8]。

在另一项研究中，对C2C12细胞肌源性分化的差异表达基因和分子通路进行了转录组分析。研究人员使用Gimsa和免疫荧光染色技术观察了体外诱导的C2C12细胞向肌管分化的表型变化。RNA测序在分化的不同时间点（0、2、4和7天）进行。为了阐明潜在的分子机制，进行了差异表达分析、基因本体论（GO）、京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析和基因集富集分析（GSEA）。在整个C2C12细胞的肌源性分化过程中，观察到显著的形态学变化，肌母细胞在4天内形成多核肌管，并在7天内形成丰满的细长结构。基因表达分析表明，随着分化的进行，DEGs的数量显著增加，从第0天到第7天显著增加。富集分析突出了关键的生物学过程和通路，包括信号转导和免疫系统过程，以及趋化因子和钙信号通路。噪声鲁棒的软聚类识别了不同的时间基因表达模式，将基因分为上调、下调和双相响应簇。MYH家族表现出不同的表达变化，Myh3、Myh13、Myh6、Myh7、Myh2、Myh8、Myh14、Myh7b、Myh1和Myh4上调，Myh10、Myh9和Myh12下调。关键转录因子的动态表达模式对于肌母细胞分化的调控至关重要。这项研究提供了对C2C12肌母细胞分化过程中关键基因和生物学通路的综合和动态转录组分析，显著增强了我们对肌生成过程中涉及的关键基因和生物学通路的理解[9]。

最后，在一项关于精神分裂症中思维形式障碍（FTD）的基因组关联研究（GWAS）中，研究者对两个数据集进行了第一次全基因组关联荟萃分析，包括835例FTD病例和2,694例对照。通过荟萃分析，他们确定了61个与FTD相关的SNPs，其中p < 10(-4)。与FTD最显著的关联是在PKNOX2基因中的rs1783925（p = 4.4 × 10(-7)）。第二个有趣的位点是在MYH13中的rs2277644（p = 1.18 × 10(-5)）。PKNOX2和MYH13位点的单倍型分析进一步支持了与FTD的关联。第三个位点是在PHF2中的9q22.31（最显著的SNP是rs12238738，p = 2.08 × 10(-5)），而第四个位点是在GPC6中的13q32（最显著的SNP是rs17196161，p = 3.12 × 10(-5)）。这项研究确定了与FTD相关的四个新位点，为FTD和精神分裂症的发病机制提供了新的见解[10]。

综上所述，MYH13基因是一种特殊的肌球蛋白重链基因，在眶外肌、喉部肌肉和鸣管肌肉中表达，参与快速收缩和低力量产生。MYH13基因的突变与多种疾病相关，包括下斜肌过度活动、特发性正常压力脑积水、牙周炎、骨髓增生异常综合征、抑郁症和思维形式障碍。这些发现为MYH13基因在疾病发生和发展中的作用提供了重要信息，并为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。