Tulp1-flox 基因敲除小鼠

Tulp1，全称为TUB-like protein 1，是一种在视网膜中表达的蛋白质。Tulp1属于Tubby样蛋白（TULPs）家族，这个家族在植物、脊椎动物和无脊椎动物中都有发现。TULPs家族成员的蛋白质都共享一个保守的羧基末端区域，大约包含200个氨基酸残基。Tulp1在视网膜中的表达具有细胞特异性，主要在光感受器细胞中表达[5]。Tulp1的功能与光感受器细胞的生理密切相关，其突变会导致视网膜变性，从而导致视力丧失。

Tulp1的突变与两种遗传性视网膜变性相关：早期发作的视网膜色素变性（RP）和Leber先天性黑蒙（LCA）。RP是一种进行性视网膜变性病，特征是视网膜光感受器的进行性死亡，导致视力丧失。LCA是一种严重的视网膜变性病，通常在儿童期发病，导致严重的视力丧失。Tulp1的突变会影响光感受器细胞的蛋白质运输，导致蛋白质在细胞内积累，并激活内质网应激（ER应激）途径，最终导致细胞死亡[3,6]。

Tulp1的突变还会影响视网膜光感受器突触的结构和功能。Tulp1主要在光感受器突触的周围活性区表达，与主要内吞蛋白在突触带附近共定位。Tulp1的缺失会导致内吞蛋白在周围活性区的富集减少，并降低突触带附近的内吞活性。此外，Tulp1还与突触带蛋白RIBEYE相互作用，这对于维持突触带的完整性至关重要。这些发现表明，Tulp1在维持视网膜光感受器突触结构和功能方面发挥着重要作用[4]。

在斑马鱼模型中，Tulp1的缺失会导致视网膜早期变性。斑马鱼中存在两个Tulp1的同源基因，即tulp1a和tulp1b。tulp1a的敲除会导致UV锥细胞视蛋白的错位和UV锥细胞的变性，而tulp1b的敲除会导致视杆细胞视蛋白的错位和视杆-视锥变性。在tulp1双敲除斑马鱼中，所有类型的感光细胞中都存在视蛋白的错位，并且在非常小的年龄就观察到严重的变性，这与Tulp1患者临床表现的相似。感光细胞纤毛长度在tulp1双敲除视网膜中显著减少。RNA-seq分析显示，tulp1双敲除斑马鱼中纤毛和鞭毛微管结构成分tektin2（tekt2）的表达下调。双荧光素酶报告基因实验表明，Tulp1a和Tulp1b可以转录激活tekt2的启动子。此外，铁死亡可能在tulp1双敲除斑马鱼中被激活，这表明铁死亡途径相关基因的表达上调，线粒体缩小，线粒体嵴减少或消失，视网膜中出现铁和脂滴沉积。这些发现表明，Tulp1的缺失会导致纤毛结构和视蛋白转运缺陷，并通过下调tekt2的表达进一步增加感光细胞的死亡[2]。

Tulp1的突变也与Usher综合征相关。Usher综合征是一种常染色体隐性遗传病，导致听力丧失和视力丧失。在中国Usher综合征患者中，Tulp1基因突变是导致视网膜变性的一个重要原因。一项研究对119名临床诊断为Usher综合征的患者进行了基因分析，发现92名患者（77.3%）存在双等位基因突变，5名患者（4.2%）存在单等位基因突变，1名患者（0.8%）存在一个半合子突变，总体突变检出率为78.2%。该研究共发现了132种不同的致病突变，涉及7个Usher综合征基因（ABHD12、CDH23、GPR98、MYO7A、PCDH15、USH1C和USH2A），5个其他视网膜变性基因（CHM、CNGA1、EYS、PDE6B和TULP1）和1个非综合征性听力丧失基因（MYO15A）。其中，78种突变是新发现的。MYO7A基因的突变是导致60%的USH1家系的病因，其次是PCDH15（20%）和USH1C（10%）。USH2A基因的突变占USH2家系的67.7%，突变c.8559-2A>G是最常见的，占已鉴定USH2A等位基因的19.1%。这项研究表明，中国Usher综合征患者中每个Usher综合征基因的突变谱与其他人群不同。为中国人群形成突变谱将为Usher综合征患者未来的精确遗传诊断提供可能[1]。

综上所述，Tulp1是一种在视网膜中表达的蛋白质，其突变会导致视网膜变性，从而导致视力丧失。Tulp1的突变会影响光感受器细胞的蛋白质运输、突触结构和功能，以及纤毛结构和视蛋白转运。在斑马鱼模型中，Tulp1的缺失会导致视网膜早期变性，这与铁死亡途径的激活有关。Tulp1的突变也与Usher综合征相关。对这些突变的进一步研究有助于深入了解视网膜变性的病理生理机制，并为视网膜变性疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。