Ttyh2-KO 基因敲除小鼠

基因TTYH2，是人类中tweety基因家族的一员，编码一种钙激活的氯离子通道蛋白。这类通道蛋白在动物、植物和简单的真核生物中都有发现，这表明它们在进化上有很深的起源。在脊椎动物中，tweety基因家族高度保守，由三个成员组成：ttyh1、ttyh2和ttyh3，这些成员对细胞体积的调节非常重要。尽管研究已经阐明了ttyh1在神经干细胞维持、增殖和神经发育过程中的丝状足形成等潜在生理功能，但ttyh2和ttyh3的作用尚不清楚，尽管它们在胚胎和胎儿发育过程中的表达模式表明，它们可能在包括免疫系统在内的各种组织的发育中发挥作用，尤其是在对病原体相关分子的免疫应答中[1]。

TTYH2基因在结肠癌组织中表达显著上调，与正常结肠粘膜相比，其表达水平明显升高。结肠癌来源的细胞系DLD-1、Caco-2和Lovo也表达高水平TTYH2基因。相比之下，转染siRNA-TTYH2显著抑制了这些癌细胞系的增殖和扩散。这项工作首次证明，TTYH2基因在结肠癌中的表达显著上调，TTYH2基因可能在调节结直肠癌的增殖和转移潜力方面发挥重要作用[2]。

TTYH2基因在肾细胞癌中也被发现表达上调。人类TTYH2蛋白由534个氨基酸组成，与其他tweety相关蛋白家族成员一样，是一种假设的细胞表面蛋白，具有五个跨膜区域。TTYH2位于17q24染色体上，在脑和睾丸中表达最高，在心脏、卵巢、脾脏和外周血白细胞中表达较低。在检测的16个肾细胞癌样本中，有13个（81%）样本的TTYH2基因表达上调。除了在脑和睾丸中的假设作用外，TTYH2在肾细胞癌中的过度表达表明，它可能在肾脏肿瘤发生中发挥重要作用[3]。

在骨肉瘤细胞系U2OS中，TTYH2的表达上调对于肿瘤细胞的侵袭和迁移至关重要。通过siRNA介导的基因沉默技术，下调TTYH2的表达导致U2OS细胞侵袭和迁移能力的降低，但并不影响其增殖。TTYH2沉默后，参与上皮-间质转化的转录因子Slug和ZEB1的表达水平显著降低。基于这些结果，作者提出TTYH2可能作为骨肉瘤治疗的新的靶点[4]。

在非洲爪蟾Xenopus laevis的胚胎发育过程中，tweety基因（ttyh1-3）的表达模式已被描述。Ttyh1和ttyh3在晚神经胚阶段最初表达，主要定位于发育中的神经系统；然而，ttyh1和ttyh3都在体节中表现出短暂的表达。到了游泳蝌蚪阶段，所有三个基因都在脑、脊髓、眼睛和颅神经节中表达。虽然ttyh1局限于增殖的室区，但ttyh3主要定位于发育中的神经系统的后分裂区。然而，ttyh2在颅神经节V、VII、IX和X中强烈表达。Ttyh1、ttyh2和ttyh3不同的时间和空间表达模式表明，它们可能在胚胎发育过程中发挥不同的作用[5]。

TTYH1和TTYH2在癌细胞中充当LRRC8A独立的体积调节阴离子通道。体积调节阴离子通道（VRACs）参与调节细胞体积、增殖、迁移和细胞死亡等细胞功能。尽管富含亮氨酸重复序列的8A（LRRC8A）已被鉴定为VRACs的分子成分，但作者的研究表明，黑腹果蝇tweety同源物1和2（TTYH1和TTYH2）是癌细胞中VRAC电流的关键。在胃癌细胞系SNU-601中存在LRRC8A独立的VRAC电流，但在其顺铂耐药衍生物SNU-601-R10（R10）中几乎完全缺失。使用组学表达谱分析，作者选择了两个氯通道TTYH1和TTYH2作为VRAC候选者。TTYH1和TTYH2缺陷的SNU-601细胞中完全不存在VRAC电流，而通过表达TTYH1或TTYH2可以明显恢复。此外，作者还检测了多种癌细胞系中TTYH1或TTYH2的表达，发现这些细胞的VRAC电流在TTYH1或TTYH2基因沉默后消失。这些数据清楚地表明，TTYH1和TTYH2可以作为LRRC8A独立的VRACs，这为癌细胞中VRACs的治疗提供了新的策略[6]。

TTYH2的表面表达通过直接与β-COP相互作用而减弱。TTYH2是一种钙激活的、内向整流的阴离子通道，已知与肾癌和结肠癌相关。根据拓扑结构预测，TTYH2蛋白具有五个跨膜区域，N末端位于细胞外，C末端位于细胞质内。作者通过酵母双杂交筛选，使用人脑cDNA文库和TTYH2的C末端区域（TTYH2-C）作为诱饵，鉴定出一个新的特异性结合伙伴，即囊泡转运蛋白β-COP。通过体外和体内结合试验，作者证实了TTYH2和β-COP之间的蛋白质-蛋白质相互作用。作者还发现，在异源表达系统中，β-COP的共表达会降低TTYH2的表面表达和活性。此外，β-COP在人类结肠癌细胞系LoVo细胞中与TTYH2相关。LoVo细胞中β-COP的过度表达导致内源性TTYH2的表面表达和活性显著降低。这些数据表明，β-COP在TTYH2通道转运到质膜中发挥重要作用[7]。

SARS-CoV-2通过C型凝集素受体和Tweety家族成员2加剧了髓系细胞的促炎反应。尽管有越来越多的证据表明SARS-CoV-2与免疫细胞相互作用，但大多数细胞表达很少或没有SARS-CoV-2的典型受体血管紧张素转化酶2（ACE2）。作者使用了一个以髓系细胞受体为重点的异位表达筛选，鉴定了几个C型凝集素（DC-SIGN、L-SIGN、LSECtin、ASGR1和CLEC10A）和Tweety家族成员2（TTYH2）作为SARS-CoV-2刺突的糖依赖性结合伙伴。除了TTYH2外，这些分子主要通过与刺突的受体结合域以外的区域相互作用。对COVID-19患者肺细胞的单细胞RNA测序分析表明，这些分子主要在髓系细胞上表达。尽管这些受体不支持SARS-CoV-2的活性复制，但它们与病毒的相互作用在髓系细胞中诱导了强烈的促炎反应，这与COVID-19的严重程度相关。作者还生成了一种双特异性抗刺突纳米抗体，这种抗体不仅可以阻断ACE2介导的感染，还可以阻断髓系受体介导的促炎反应。这些发现表明，SARS-CoV-2与髓系受体的相互作用促进了免疫超活化，这代表了COVID-19治疗的潜在靶点[8]。

COVID-19与神经疾病之间的关联：来自大规模孟德尔随机化分析和单细胞RNA测序分析的证据。观察性研究已经表明，SARS-CoV-2感染增加了神经疾病的风险，但尚不清楚这种关联是否具有因果关系。本研究旨在评估SARS-CoV-2感染与神经疾病之间的因果关系，并分析SARS-CoV-2进入细胞的潜在途径。作者使用CAUSE方法进行了孟德尔随机化（MR）分析，以研究SARS-CoV-2感染与神经疾病之间的因果关系。然后，作者进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，以获取SARS-CoV-2在特定细胞亚型中进入神经的证据。此外，作者还进行了快速基因集富集分析（fGSEA）来评估相关疾病的发病机制。结果显示，COVID-19与躁狂症（delta_elpd：-0.1300，Z-score：-2.4；P=0.0082）和癫痫（delta_elpd：-2.20，Z-score：-1.80；P=0.038）具有因果关系，但COVID-19对其他特征没有显著影响。此外，通过scRNA-seq转录组学数据，作者鉴定出23种细胞亚型，并在癫痫中发现了SARS-CoV-2受体TTYH2，这种受体特异性地表达在少突胶质细胞和星形胶质细胞亚型中。此外，fGSEA分析显示，具有受体特异性表达的细胞亚型与组蛋白H3上赖氨酸27的甲基化（H3K27ME3）、神经系统、衰老大脑、神经发生和神经元投射相关。总之，这项研究表明，COVID-19与癫痫和躁狂症等神经疾病之间存在因果关系，这一发现得到了MR和scRNA-seq分析的支持。这些结果应在对COVID-19和神经疾病进行进一步研究和公共卫生措施时予以考虑[9]。

SARS-CoV-2严重感染中转录组二次分析鉴定了基因表达变化，并在白细胞中预测了三个转录组生物标志物。SARS-CoV-2是COVID-19的致病因子，自其首次出现以来，已经严重影响了人类健康。确定区分SARS-CoV-2严重感染和轻度感染的基因因素和生物标志物已成为临床医生日益关注的问题。为了帮助解决这一需求，作者从GEO数据库中检索了269个具有定性疾病严重程度元数据的公开RNA-seq人类转录组样本。然后，作者将这些样本提交给一个稳健的RNA-seq数据处理流程，以计算PBMCs、全血和白细胞中的基因表达，以及在PBMCs和白细胞中预测转录组生物标志物。这一过程涉及使用Salmon进行读取映射，使用edgeR计算显著的差异表达水平，并使用Camera进行基因本体富集。然后，作者对读取计数数据进行了随机森林机器学习分析，以识别基于COVID-19严重程度表型的最佳分类基因。这种方法产生了一个基于它们的Gini值的白细胞基因排名列表，包括TGFBI、TTYH2和CD4，这些基因与免疫反应和炎症有关。作者的结果表明，这三个基因可以以约88%的准确性和92.6的曲线下面积来分类严重COVID-19的样本，这表明了可接受的特异性和敏感性。作者预计，这些发现将有助于开发改进的诊断方法，这可能有助于识别严重的COVID-19病例，指导临床治疗，并提高死亡率[10]。

综上所述，基因TTYH2在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括细胞体积调节、细胞增殖、迁移、炎症反应和神经疾病的发生。TTYH2基因的表达在多种癌症中上调，包括结肠癌、肾细胞癌和骨肉瘤，这表明它在肿瘤发生和进展中可能发挥着重要作用。此外，TTYH2基因与SARS-CoV-2感染和COVID-19严重程度相关，这表明它在病毒感染和免疫反应中也可能发挥着重要作用。对TTYH2基因的深入研究将有助于我们更好地理解其在各种生物学过程中的作用机制，并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。