Pcca-flox 基因敲除小鼠

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产品名称

Pcca-flox 基因敲除小鼠

产品编号

S-CKO-18304

品系全称

C57BL/6JCya-Pccaem1flox/Cya

品系背景

C57BL/6JCya

品系编号

CKOCMP-110821-Pcca-B6J-VB

品系状态

使用本品系发表的文献需注明: Pcca-flox 基因敲除小鼠 mice (Strain S-CKO-18304) were purchased from Cyagen.
交付类型
周龄
性别
基因型
数量
cKO小鼠库模型

基本信息

基因研究概述

质控标准

基因
基因全称
propionyl-Coenzyme A carboxylase, alpha polypeptide
基因别称
-
染色体号
Chr 14 (Mouse)
转录本 ID
NCBI: NM_144844 | Ensembl: ENSMUST00000038374
修饰方式
条件性基因敲除
靶向范围
Exon 9
敲除长度
~1.4 kb
品系说明
该品系是基于策略设计时的数据库信息制作而成,建议您在购买前查询最新的数据库和相关文献,以获取最准确的表型信息。
表型提示
MGI:97499Homozygous null mice die 24-36 hours after birth due to accelerated ketoacidosis. Death is preceded by reduced milk intake, poor movement, dehydration, accumulation of propionyl-CoA, ketonuria, increased fat deposition and glycogen consumption in liver, and enlarged kidney collecting ducts.
PCCA基因编码的是丙酰辅酶A羧化酶(propionyl-CoA carboxylase,PCC)的α亚基。PCC是一种线粒体内、依赖于生物素的酶,它在支链氨基酸、奇数链长度的脂肪酸和其他代谢物的代谢中发挥重要作用。PCC通过ATP依赖性羧化丙酰辅酶A生成D-甲基丙二酰辅酶A,这一过程是三羧酸循环(TCA循环)中不可或缺的一步。PCC由α和β两种非等分子亚基组成,α亚基由PCCA基因编码,β亚基由PCCB基因编码。PCCA基因的突变会导致丙酸血症(propionic acidemia,PA),这是一种遗传性代谢障碍,表现为丙酰辅酶A和其代谢产物在体内积累,引起一系列严重的并发症,如心脏疾病和代谢性脑病。PA是一种常染色体隐性遗传病,通常在新生儿期发病,表现为呕吐、脱水、嗜睡、代谢性酸中毒和神经系统症状等。

Spangsberg Petersen等人[1]研究了PCCA基因中伪外显子的剪接模式如何影响基因表达和酶活性。他们发现PCCA基因中一个特定的变异(c.1285-1416A>G)激活了一个伪外显子,导致丙酸血症的发生。这种变异破坏了hnRNP A1结合的剪接沉默子,并创建了一个剪接增强子。通过阻断这一调控区域,他们成功地恢复了正常的剪接,并在患者成纤维细胞和CRISPR基因编辑创建的细胞模型中挽救了酶活性。此外,他们还发现通过阻断非激活的野生型伪外显子,可以提高PCCA和PCCB蛋白水平,进而提高异源十二聚体酶的活性。

Marchuk等人[2]综述了与丙酸血症相关的并发症的病理生理机制。他们认为丙酰辅酶A及其代谢产物可以损害线粒体能量代谢,并通过诱导氧化应激引起细胞损伤。此外,氨水平的升高也可能具有毒性。尽管目前对PA的治疗手段有限,但深入了解其病理生理机制将有助于开发更有效的治疗方法。

Bychkov等人[3]通过微基因剪接分析研究了PCCA和PCCB基因中预测会影响正常剪接的24个变异的影响。他们发现13个变异(包括一个错义和两个同义变异)在蛋白质水平上具有预测的致病效应,并被归类为剪接缺失功能变异。通过分析这些变异的可用数据和应用美国医学遗传学学院和分子病理学协会(ACMG/AMP)指南,他们精确地分类了5个变异,并改变了9个变异的致病状态。这一研究展示了微基因剪接分析在快速有效地评估变异的剪接效应方面的应用,并强调了对其进行标准化分类的必要性。

Chapman等人[4]在秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)中研究了PCCA-1和PCCB-1基因的缺失对线虫能量代谢的影响。他们发现PCC基因的单个缺失会导致线虫寿命显著缩短,并显著降低线粒体氧化磷酸化(OXPHOS)能力和效率。此外,他们还发现PCC缺失突变体中谷胱甘肽前体半胱氨酸水平降低,这可能表明氧化应激增加。这些结果表明,PA的病理生理学远不止单一PCC酶缺乏和有毒前体积累,治疗上可能需要针对广泛受损的能量代谢。

Richard等人[5]报道了PCCA基因中的三个新的剪接突变,这些突变导致相同的内含子跳跃,进而导致PCC缺乏。这些突变包括两个短缺失和一个小插入,都影响了跳过的外显子的剪接位点。这些突变导致PCCA前mRNA的异常剪接,并在cDNA中产生一个54个核苷酸的内含子跳跃,可能导致了不稳定的蛋白质结构,从而导致了PCC缺乏。

Campeau等人[6]确定了人类PCCA基因的结构,并重新定义了翻译起始密码子的位置。他们还展示了PCCA基因的突变分布,包括三个在本研究中确定的突变。PCCA基因跨度超过360 kb,由24个外显子组成,每个外显子长度从37 bp到335 bp不等。内含子长度从104 bp到66 kb不等。此外,他们还确定了大约1 kb的5'-侧翼区域上游的核苷酸序列,该区域富含G+C(67%),是1 kb的CpG岛的一部分,该CpG岛延伸到外显子1和部分内含子1。潜在的启动子缺乏TATA盒,但包含两个AP-1位点和保守定义的GC盒,后者是Sp1转录因子的核心结合序列的特征。

Ugarte等人[7]综述了导致丙酸血症的PCCA和PCCB基因突变。他们指出,PCC缺乏是由于PCCA或PCCB基因突变导致的。突变分析可以通过互补分析或测序RT-PCR产物或扩增的外显子片段进行。迄今为止,已经在PCCA基因中发现了24个突变,在PCCB基因中发现了29个突变,大多数突变是单个碱基置换导致氨基酸替换和各种各样的剪接缺陷。在PCCA基因中观察到了更大的异质性,而在PCCB基因中,少数几个突变导致了大多数等位基因的特征。这些研究结果有助于我们更深入地了解PCCA基因的突变及其在丙酸血症发病机制中的作用。

综上所述,PCCA基因编码的丙酰辅酶A羧化酶α亚基在支链氨基酸、奇数链长度的脂肪酸和其他代谢物的代谢中发挥重要作用。PCCA基因的突变会导致丙酸血症,这是一种遗传性代谢障碍,表现为丙酰辅酶A和其代谢产物在体内积累,引起一系列严重的并发症。PCCA基因的突变可以通过多种机制影响基因表达和酶活性,包括伪外显子剪接模式的变化、剪接沉默子和增强子的破坏、剪接位点的改变等。深入研究PCCA基因的突变机制将有助于我们开发更有效的治疗方法,以改善丙酸血症患者的预后。

参考文献:
1. Spangsberg Petersen, Ulrika Simone, Dembic, Maja, Martínez-Pizarro, Ainhoa, Desviat, Lourdes Ruiz, Andresen, Brage Storstein. 2023. Regulating PCCA gene expression by modulation of pseudoexon splicing patterns to rescue enzyme activity in propionic acidemia. In Molecular therapy. Nucleic acids, 35, 102101. doi:10.1016/j.omtn.2023.102101. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38204914/
2. Marchuk, Hannah, Wang, You, Ladd, Zachary Alec, Chen, Xiaoxin, Zhang, Guo-Fang. 2023. Pathophysiological mechanisms of complications associated with propionic acidemia. In Pharmacology & therapeutics, 249, 108501. doi:10.1016/j.pharmthera.2023.108501. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37482098/
3. Bychkov, Igor, Galushkin, Artur, Filatova, Alexandra, Skoblov, Mikhail, Zakharova, Ekaterina. 2021. Functional Analysis of the PCCA and PCCB Gene Variants Predicted to Affect Splicing. In International journal of molecular sciences, 22, . doi:10.3390/ijms22084154. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33923806/
4. Chapman, Kimberly A, Ostrovsky, Julian, Rao, Meera, Bennett, Michael J, Falk, Marni J. 2017. Propionyl-CoA carboxylase pcca-1 and pccb-1 gene deletions in Caenorhabditis elegans globally impair mitochondrial energy metabolism. In Journal of inherited metabolic disease, 41, 157-168. doi:10.1007/s10545-017-0111-x. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29159707/
5. Richard, E, Desviat, L R, Pérez, B, Pérez-Cerdá, C, Ugarte, M. . Three novel splice mutations in the PCCA gene causing identical exon skipping in propionic acidemia patients. In Human genetics, 101, 93-6. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9385377/
6. Campeau, E, Desviat, L R, Leclerc, D, Ugarte, M, Gravel, R A. . Structure of the PCCA gene and distribution of mutations causing propionic acidemia. In Molecular genetics and metabolism, 74, 238-47. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11592820/
7. Ugarte, M, Pérez-Cerdá, C, Rodríguez-Pombo, P, Ohura, T, Gravel, R A. . Overview of mutations in the PCCA and PCCB genes causing propionic acidemia. In Human mutation, 14, 275-82. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10502773/