Ptchd3-flox 基因敲除小鼠

基因Ptchd3，也称为Patched-domain containing 3，是一种在哺乳动物中发现的基因。Ptchd3编码的蛋白质含有保守的Patched结构域，这提示它可能作为Hedgehog（Hh）信号通路的膜受体发挥作用。Hh信号通路在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括模式形成、细胞命运决定、增殖和分化。Ptchd3在雄性生殖细胞中特异性表达，其mRNA在睾丸中检测到，并且存在两种亚型Ptchd3a和Ptchd3b。这些亚型的表达在睾丸发育过程中受到调节，并且特定地存在于雄性生殖细胞中。进一步的分析表明，Ptchd3蛋白位于小鼠、大鼠和人类精子的中段。这些结果表明Ptchd3是一种新的雄性生殖细胞特异性基因，可能参与Hh信号通路以调节精子的发育和/或功能[4]。

研究表明，Ptchd3在发育和精子的发生中是非必需的基因。使用Ptchd3敲除小鼠模型进行研究，发现Ptchd3敲除小鼠能够正常出生和存活。敲除雄性的生育能力和精子产量没有改变。此外，数据表明，在突变睾丸中，多个Hh信号基因的表达水平没有受到影响。这些发现表明，Ptchd3是小鼠发育和精子发生中的非必需基因[1][2]。

人类PTCHD3基因的罕见拷贝数和序列变异表明它可能是一种非必需基因。在基因组筛选中，发现了一个杂合缺失，跨越了10p12.1染色体上的Patched结构域包含3（PTCHD3）基因，频率约为1.4%（6/427）。这个发现很有趣，因为最近的研究表明另一个Patched结构域包含基因（PTCHD1）在自闭症谱系障碍（ASD）中的作用。对另一个177个ASD先证者的筛选发现了两个额外的杂合缺失，将频率提高到1.3%（8/604）。缺失在北美和北欧的联合对照组中的频率约为0.73%（27/3,695），主要来自欧洲血统。人类基因组多样性面板（HGDP-CEPH）的筛选覆盖了世界各地的种群，发现7/1,043个无关联个体中有缺失，这些缺失局限于欧洲/地中海/中东血统的个体中。断点映射发现所有病例和对照组中都有一个相同的102,624 bp缺失，这表明这是一个共同的祖先事件。有趣的是，这个CNV发生在人类和小鼠之间的同源断裂处。然而，总的来说，没有发现这些罕见的PTCHD3缺失与ASD有显著关联。尽管如此，RNA表达研究检测到PTCHD3在多个组织中表达，并鉴定了PTCHD3的一个新的较短的亚型。在转染的COS-7细胞中，PTCHD3亚型与内质网中的calnexin共定位。Patched结构域的存在表明PTCHD3可能在Hh信号通路介导的各种生物学过程中发挥作用。然而，进一步的调查发现了一个携带纯合缺失（PTCHD3 null）的个体，没有ASD或其他明显的异常表型。其他缺失个体的PTCHD3外显子测序显示，复合点突变也导致null状态。这些数据表明，PTCHD3可能是一些人类中的非必需基因，10p12.1上的这个新的CNV的特征化将促进人群和疾病研究[3]。

Ptchd3基因还与某些疾病的发生有关。例如，研究表明，PTCHD3基因的缺失与双侧肾盂积水有关。在一项研究中，发现了一个40岁的女性在17周时进行了羊水穿刺，结果显示染色体核型为46,XY。22周时进行的二级超声检查发现双侧肾盂积水和右足内翻。23周时再次进行羊水穿刺，结果显示10p12.1p11.23区域存在一个3.6-Mb的微缺失，包括WAC基因。妊娠随后终止，一个畸形胎儿被分娩，伴有低耳位、宽额和扁平鼻梁的面部畸形。脐带血的比较基因组杂交（aCGH）分析证实了10p12.1p11.23区域存在一个3.6-Mb的微缺失，包括WAC基因。这项研究表明，aCGH在正常胎儿核型和异常胎儿超声检查的妊娠中的应用是很有用的[5]。

此外，Ptchd3基因的变异还与结直肠癌的发生有关。在一项研究中，对50名散发性晚期结直肠癌（CRC）患者进行了外显子测序，平均覆盖度为30×。为了帮助识别可能致病的等位基因，首先在1,138个可能参与结直肠肿瘤发生的基因中寻找了罕见的或新的种系截断突变。总共发现了32个这样的突变，并得到了确认，包括一个APC基因的插入和一个POLE基因的缺失，从而验证了识别疾病等位基因的方法。在携带种系突变的患者的CRC中寻找相应的基因的体细胞突变，发现FANCM、LAMB4、PTCHD3、LAMC3和TREX2的双等位基因失活，这可能暗示这些基因是肿瘤抑制因子。还发现了一个携带NOTCH3基因的种系截断突变的个体，NOTCH3是维持肠道稳态的Notch信号通路的一部分。全外显子分析提供了更多的基因列表，以促进潜在易感等位基因的识别。这项研究表明，Ptchd3基因的变异可能与结直肠癌的发生有关[6]。

总之，基因Ptchd3是一种在哺乳动物中发现的基因，编码含有保守的Patched结构域的蛋白质。Ptchd3在雄性生殖细胞中特异性表达，并可能参与Hh信号通路以调节精子的发育和/或功能。研究表明，Ptchd3在发育和精子的发生中是非必需的基因。此外，Ptchd3基因的缺失还与双侧肾盂积水和结直肠癌的发生有关。这些发现有助于我们更好地理解Ptchd3基因在生物学过程中的作用，并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。