DTNA基因编码α-肌动蛋白,它是肌萎缩蛋白-糖蛋白复合物(DGC)的组成部分,与肌萎缩蛋白/神经萎缩蛋白和α-突触素结合。DGC是一个大分子复合物,在肌肉细胞中起着关键作用,包括维持肌肉细胞膜的结构和功能,以及传递细胞外信号到细胞内。α-肌动蛋白缺失的小鼠表现出肌萎缩表型,但DTNA基因中的变异尚未与人类骨骼肌疾病相关联。
研究发现,12名来自四个无关联家庭的个体具有两个不同的单等位基因DTNA变异,这些变异影响α-肌动蛋白的螺旋结构域。这些变异与肌肉疼痛、运动不耐受、肌酸激酶水平升高和肌肉活检中混合性肌病和肌萎缩发现相关。这些发现扩展了肌萎缩和轻度肌酸激酶升高的分子病因学,包括单等位基因DTNA变异作为人类骨骼肌疾病的新原因[1]。
DTNA基因变异还与美尼尔病的遗传学有关。美尼尔病是一种内耳疾病,与多种共病有关,如偏头痛、焦虑、过敏和免疫紊乱。研究发现,DTNA基因敲低小鼠表现出本体感受和听觉功能的缺陷。此外,DTNA和FAM136A敲除小鼠被认为是美尼尔病的潜在小鼠模型[2]。
DTNA基因在HBV诱导的肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌(HCC)的发展中也起着重要作用。研究发现,HBV感染导致DTNA表达显著增加,而DTNA敲低抑制了HBV感染细胞的增殖并促进了细胞凋亡。DTNA与STAT3蛋白结合,促进STAT3磷酸化和TGFβ1表达,并抑制P53表达,从而促进HBV诱导的肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌的发展[3]。
DTNA基因在心肌细胞成熟中也发挥着重要作用。研究发现,长链非编码RNA(lncRNA)Cmarr在心肌细胞中高度表达,其过表达促进小鼠胚胎干细胞来源的心肌细胞(mESC-CMs)的成熟变化和生理成熟。Cmarr通过竞争性内源RNA(ceRNA)机制抑制miR-540-3p对DTNA表达的抑制,促进DGC和YAP的结合,进而减少核YAP的比例和YAP靶基因的表达。这揭示了Cmarr在促进心肌细胞成熟中的作用,并为心肌梗死的治疗提供了新的思路[4]。
DTNA基因变异还与早发性心肌病有关。研究发现,全基因组测序揭示了DTNA基因中的罕见错义变异与早发性心房颤动相关。此外,DTNA基因还与左室非致密性心肌病(LVNC)相关,这是一种以显著的肌小梁网络和深部肌小梁间裂隙为特征的遗传性心肌病[5][7]。
DTNA基因还与水通道蛋白4(AQP4)的极化表达和糖质体系统功能有关。研究发现,褪黑素通过调节Per2的表达,维持AQP4的极化表达,并恢复糖质体系统的功能,从而改善抑郁样行为和认知功能障碍[6]。
综上所述,DTNA基因在多种生物学过程中发挥着重要作用,包括肌肉细胞的结构和功能、听觉和本体感受功能、肝纤维化和HCC的发展、心肌细胞成熟和早发性心肌病。DTNA基因变异与多种疾病相关,包括肌萎缩、美尼尔病、HBV诱导的肝纤维化和HCC、早发性心肌病和抑郁样行为。这些发现为深入研究DTNA基因的功能和疾病发生机制提供了新的思路,并为疾病的治疗和预防提供了新的策略。
参考文献:
1. Nascimento, Andres, Bruels, Christine C, Donkervoort, Sandra, Kang, Peter B, Natera-de Benito, Daniel. 2023. Variants in DTNA cause a mild, dominantly inherited muscular dystrophy. In Acta neuropathologica, 145, 479-496. doi:10.1007/s00401-023-02551-7. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36799992/
2. Lopez-Escamez, Jose A, Liu, Ying. 2023. Epidemiology and genetics of Meniere's disease. In Current opinion in neurology, 37, 88-94. doi:10.1097/WCO.0000000000001227. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37865853/
3. Hu, Zhi-Gao, Zhang, Shun, Chen, Yu-Bing, Gao, Ge, He, Song-Qing. 2020. DTNA promotes HBV-induced hepatocellular carcinoma progression by activating STAT3 and regulating TGFβ1 and P53 signaling. In Life sciences, 258, 118029. doi:10.1016/j.lfs.2020.118029. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32619495/
4. Wu, Yukang, Guo, Xudong, Han, Tong, Wan, Xiaoping, Kang, Jiuhong. 2022. Cmarr/miR-540-3p axis promotes cardiomyocyte maturation transition by orchestrating Dtna expression. In Molecular therapy. Nucleic acids, 29, 481-497. doi:10.1016/j.omtn.2022.07.022. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36035750/
5. Lesurf, Robert, Said, Abdelrahman, Akinrinade, Oyediran, Scherer, Stephen W, Mital, Seema. 2022. Whole genome sequencing delineates regulatory, copy number, and cryptic splice variants in early onset cardiomyopathy. In NPJ genomic medicine, 7, 18. doi:10.1038/s41525-022-00288-y. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35288587/
6. Yao, Di, Li, Rong, Hao, Jiahuan, Liu, Xinghua, Wang, Minghuan. 2023. Melatonin alleviates depression-like behaviors and cognitive dysfunction in mice by regulating the circadian rhythm of AQP4 polarization. In Translational psychiatry, 13, 310. doi:10.1038/s41398-023-02614-z. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37802998/
7. Malakootian, Mahshid, Jalilian, Masoumeh, Kalayinia, Samira, Heidarali, Mona, Haghjoo, Majid. 2022. Whole-exome sequencing reveals a rare missense variant in DTNA in an Iranian pedigree with early-onset atrial fibrillation. In BMC cardiovascular disorders, 22, 37. doi:10.1186/s12872-022-02485-0. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35148685/