Col2a1-KO 基因敲除小鼠

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产品名称

Col2a1-KO 基因敲除小鼠

产品编号

S-KO-01575

品系全称

C57BL/6JCya-Col2a1em1/Cya

品系背景

C57BL/6JCya

品系编号

KOCMP-12824-Col2a1-B6J-VA

品系状态

使用本品系发表的文献需注明: Col2a1-KO 基因敲除小鼠 mice (Strain S-KO-01575) were purchased from Cyagen.
交付类型
周龄
性别
基因型
数量
KO小鼠库模型
PI3K-Akt信号通路

基本信息

基因研究概述

质控标准

基因
基因全称
collagen, type II, alpha 1
基因别称
Col2,Col2a,Col2a-1,Del1,Dmm,Lpk,M100413,Rgsc413,Rgsc856
染色体号
Chr 15 (Mouse)
转录本 ID
NCBI: NM_031163 | Ensembl: ENSMUST00000023123
修饰方式
全身性基因敲除
靶向范围
Exon 3~7
敲除长度
~1.0 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:88452Mutations in this locus affect cartilage development. Homozygotes die perinatally with anomalies such as shortened limbs without epiphiseal growth plates, cleft palate and persistence of notochord. Heterozygotes are dwarfed with reduced cartilage matrix.
Col2a1基因编码的是II型胶原蛋白的α1链,这是软骨组织、玻璃体、内耳和椎间盘等组织中的一种主要胶原。II型胶原蛋白在软骨的形成和维持中起着关键作用,它由三个相同的α1(II)链组成,通过复杂的三螺旋结构提供组织的弹性和稳定性。Col2a1基因突变与一系列称为II型胶原蛋白病(Collagenopathies)的遗传性疾病有关,这些疾病以骨骼发育异常、身材矮小和感官缺陷为特征[5]。Col2a1基因突变导致的疾病包括但不限于:软骨发育不全II型(Achondrogenesis type II)、软骨发育不良(Hypochondrogenesis)、Stickler综合征和Czech dysplasia等[1,3]。

在Col2a1基因突变中,约三分之一是显性负性突变,这些突变影响α1链中G-X-Y重复序列中的甘氨酸残基。这些突变会破坏胶原蛋白的三螺旋结构,导致胶原蛋白无法正常形成,从而引发软骨发育不全II型和软骨发育不良等严重表型。而那些导致提前终止密码子的突变则多见于相对较轻的表型,如Stickler综合征。在Col2a1相关疾病中,p.(Arg275Cys)突变见于所有患有Col2a1相关Czech dysplasia的患者[1]。

Stickler综合征是一种由于Col2a1基因突变引起的遗传性结缔组织疾病,患者通常表现为眼部、骨骼、耳部和面部异常。Stickler综合征的表型表现具有很大的变异性,一些患者可能没有明显的全身性表现。Stickler综合征患者的表型差异与Col2a1基因第2号外显子的突变有关,该外显子通过选择性剪接产生两种II型胶原蛋白,即IIB(短形式)和IIA(长形式)。IIB形式主要在成人软骨组织中表达,而IIA形式主要在眼玻璃体中表达。因此,Col2a1基因第2号外显子的突变可能导致Stickler综合征患者出现轻微或无眼外表现[2]。

除了Stickler综合征,Col2a1基因突变还与视网膜格子变性有关。视网膜格子变性是一种玻璃体视网膜疾病,患者的视网膜存在可见的病变,这增加了视网膜脱落的风险。研究发现,Col2a1基因中的常见变异可能与视网膜格子变性的发展有关[4]。

Col2a1基因突变还与哮喘患者对吸入性皮质类固醇的反应有关。研究发现,VEGFA和COL2A1基因中的单核苷酸多态性(SNP)与哮喘儿童对吸入性皮质类固醇的反应有关[6]。

此外,低强度光生物调节(Photobiomodulation)对Col2a1基因的表达有影响。研究发现,632.8nm低强度激光照射可以增加大鼠骨髓间充质干细胞中与软骨形成相关的基因(包括Col2a1、tgfβ3和sox9)的表达[7]。

为了研究Col2a1基因突变对骨骼发育的影响,科学家们构建了转基因小鼠模型。例如,将具有Arg519Cys突变的Col2a1基因引入小鼠基因组中,发现转基因小鼠表现出长骨发育不良、扁平椎体和关节骨关节炎等骨骼异常,这与人类患者的症状相似[8]。

为了验证II型胶原蛋白在骨骼发育中的保守作用,研究人员将人类Col2a1基因引入Col2a1基因敲除的小鼠中。结果发现,人Col2a1基因的表达恢复了小鼠的正常骨骼发育,表明II型胶原蛋白的生物学功能在人和小鼠之间是保守的[9]。

最近的研究还表明,Col2a1基因的表达与膝骨关节炎(OA)的不同亚型有关。通过分析不同膝关节组织的基因表达谱,研究人员将OA分为三个亚型:骨重塑亚型(C1)、免疫代谢亚型(C2)和软骨降解亚型(C3)。Col2a1基因在不同亚型中的表达存在显著差异,其表达与OA患者的年龄相关[10]。

综上所述,Col2a1基因编码的II型胶原蛋白在软骨形成和维持中起着重要作用。Col2a1基因突变与多种遗传性疾病有关,包括骨骼发育不全、软骨发育不良、Stickler综合征和视网膜格子变性等。Col2a1基因突变导致的疾病表型具有很大的变异性,这与突变的位置和类型有关。此外,Col2a1基因的表达还受到环境因素(如光生物调节)的影响。Col2a1基因的研究有助于深入理解II型胶原蛋白病的发病机制,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。

参考文献:
1. Barat-Houari, Mouna, Sarrabay, Guillaume, Gatinois, Vincent, Genevieve, David, Touitou, Isabelle. 2015. Mutation Update for COL2A1 Gene Variants Associated with Type II Collagenopathies. In Human mutation, 37, 7-15. doi:10.1002/humu.22915. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26443184/
2. Donoso, Larry A, Edwards, Albert O, Frost, Arcilee T, Meyer, David, Parma, Scott. . Clinical variability of Stickler syndrome: role of exon 2 of the collagen COL2A1 gene. In Survey of ophthalmology, 48, 191-203. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12686304/
3. Higuchi, Yousuke, Hasegawa, Kosei, Yamashita, Miho, Tanaka, Hiroyuki, Tsukahara, Hirokazu. 2017. A novel mutation in the COL2A1 gene in a patient with Stickler syndrome type 1: a case report and review of the literature. In Journal of medical case reports, 11, 237. doi:10.1186/s13256-017-1396-y. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28841907/
4. Okazaki, Shinya, Meguro, Akira, Ideta, Ryuichi, Ideta, Hidenao, Mizuki, Nobuhisa. 2019. Common variants in the COL2A1 gene are associated with lattice degeneration of the retina in a Japanese population. In Molecular vision, 25, 843-850. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31908402/
5. Deng, Hao, Huang, Xiangjun, Yuan, Lamei. 2016. Molecular genetics of the COL2A1-related disorders. In Mutation research. Reviews in mutation research, 768, 1-13. doi:10.1016/j.mrrev.2016.02.003. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27234559/
6. Wan, Zan, Tang, Yongjun, Song, Qianqian, Liu, Chentao, Liu, Jie. . Gene polymorphisms in VEGFA and COL2A1 are associated with response to inhaled corticosteroids in children with asthma. In Pharmacogenomics, 20, 947-955. doi:10.2217/pgs-2019-0036. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31486735/
7. Bozhokin, M S, Vcherashnii, D B, Yastrebov, S G, Zherebtsova, Ju V, Khotin, M G. 2021. Low-intensity photobiomodulation at 632.8 nm increases tgfβ3, col2a1, and sox9 gene expression in rat bone marrow mesenchymal stem cells in vitro. In Lasers in medical science, 37, 435-441. doi:10.1007/s10103-021-03279-0. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33634352/
8. Sahlman, Janne, Pitkänen, Marja T, Prockop, Darwin J, Puustjärvi, Kaija, Lammi, Mikko J. . A human COL2A1 gene with an Arg519Cys mutation causes osteochondrodysplasia in transgenic mice. In Arthritis and rheumatism, 50, 3153-60. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15476249/
9. Rani, P U, Stringa, E, Dharmavaram, R, Tuan, R S, Khillan, J S. . Restoration of normal bone development by human homologue of collagen type II (COL2A1) gene in Col2a1 null mice. In Developmental dynamics : an official publication of the American Association of Anatomists, 214, 26-33. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9915573/
10. Xue, Yuan, Zhou, Liang, Wang, Jiaqian. 2023. Classification of distinct osteoarthritis subtypes with different knee joint tissues by gene expression profiles. In Bone & joint research, 12, 702-711. doi:10.1302/2046-3758.1212.BJR-2023-0021.R2. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38035595/