Kcnn2-KO 基因敲除小鼠

Kcnn2基因编码了一种重要的离子通道蛋白，即小电导钙激活钾通道2（SK2）。这种通道属于KCa 2.x通道家族，其成员包括KCa 2.1、KCa 2.2和KCa 2.3，分别由KCNN1、KCNN2和KCNN3基因编码。KCa 2.x通道在神经元、心脏和内皮细胞等多种细胞类型中广泛表达。它们被称为小电导钙激活钾通道（SK通道），因为它们的单通道电导率相对较低，约为~10 pS。这些通道对膜电位的变化不敏感，其激活完全依赖于细胞内钙离子浓度的升高。KCa 2.x通道调节神经元兴奋性和对突触输入模式的响应。在神经元树突中，KCa 2.x通道抑制兴奋性突触后电位（EPSP），并有助于在动作电位爆发后产生的中晚期超极化（mAHP）。多个脑区，包括海马体，表达由KCNN2基因编码的KCa 2.2通道。特别是，大鼠小脑浦肯野细胞表达KCa 2.2通道，这些通道在发育和成熟过程中的各种细胞过程中至关重要。KCNN2突变导致功能丧失的患者通常表现出锥体外症状、小脑共济失调、运动和语言发育迟缓以及智力障碍。研究表明，与啮齿动物症状相似的常染色体显性神经发育运动障碍是由杂合子功能丧失突变引起的，这些突变最有可能导致KCNN2单倍体不足。KCa 2.2通道是脊髓小脑共济失调（SCAs）的潜在药物靶点。SCAs表现为小脑浦肯野细胞放电失调，这是病理的第一个迹象。因此，选择性的KCa 2.2调节剂是SCAs的潜在治疗药物[1]。

KCNN2突变也与常染色体显性震颤肌阵挛性肌张力障碍有关。这种运动障碍以儿童期发病的肌张力障碍为主，主要影响手和颈部，伴有叠加的快速震颤和肌阵挛，在一些个体中，还有细微的小脑体征。研究发现，在KCNN2基因中发现了一种新的错义突变，这种突变在三代人中与表型相关，并且在最新的gnomAD版本中不存在。这种突变被预测为有害，并且与啮齿动物模型中快速、急促的震颤相符。因此，KCNN2突变是肌阵挛性肌张力障碍的潜在原因[2]。

在儿童震颤肌阵挛性肌张力障碍综合征中，KCNN2突变也与电生理评估有关。一位10岁男性患者出现了震颤和肌阵挛的临床综合征。电生理学显示肌肉活动表明肌阵挛性肌张力障碍，这一观察结果在临床上并未被注意到。基因检测显示KCNN2基因存在异常，这种异常在父母中不存在，已知会导致肌张力障碍，是病因。利用非侵入性电生理记录在儿科运动障碍中的价值扩展了诊断的精确性，当与临床和基因发现相关联时，可能会为治疗提供信息[3]。

KCNN2基因的多态性与心脏快速心律失常有关。KCNN2编码一个形成小电导钙激活钾（SK）通道的整合膜蛋白。最近在动物模型中的研究表明，SK通道在心房和心室复极化和心律失常发生中起着重要作用。然而，SK通道在人类心律失常中的重要性尚不清楚。一项研究旨在测试SK2通道的基因多态性与人类心脏快速心律失常发生之间的关联。研究人员招募了327名汉族人，包括72名有临床意义的心室快速心律失常（VTa）病史的患者，这些患者有心脏性猝死（SCD）或不明原因的晕厥史，98名有房颤（AF）病史的患者和144名正常对照。研究人员在包含KCNN2基因的141-kb遗传区域内对12个代表性标签单核苷酸多态性（SNPs）进行基因分型，这些SNPs捕获了完整的单倍型信息。KCNN2的rs13184658和rs10076582突变与VTa在加性模型和优势模型中均相关（比值比[OR]分别为2.89和2.55，95%置信区间[CI]分别为1.505-5.545和1.428-4.566，P值分别为0.001和0.002）。调整潜在风险因素后，这种关联仍然显著。这些2个突变对VTa的归因风险分别为17.3%和10.6%。其中一种突变（rs13184658）在优势模型中与AF呈弱但显著相关（OR为1.91，CI为1.025-3.570，P值为0.042）。KCNN2突变与临床意义VTa之间存在显著关联。这些发现表明KCNN2与VTa之间存在关联；此外，KCNN2突变可能是易患SCD患者风险分层中的辅助标志物[4]。

Kcnn2阻断可逆转胎儿酒精谱系障碍（FASDs）小鼠模型中的学习缺陷。学习障碍是胎儿酒精谱系障碍的标志性症状，这些障碍是由暴露于有害物质引起的先天性条件。这些障碍包括FASDs，其认知缺陷范围广泛，包括运动技能发育受损。尽管这些影响已被充分描述，但导致这些行为后果的分子效应尚未确定。研究发现，祖细胞对酒精的急性分子反应是随机的，在神经祖细胞之间变化。然而，这些异质反应引起的病理生理后果仍然未知。研究显示，祖细胞对酒精的急性反应改变了它们后代神经元的基因表达。在改变的基因中，运动皮层中钙激活钾通道Kcnn2的增加与FASD小鼠模型中的运动学习缺陷相关。Kcnn2阻断剂可改善这些学习缺陷，表明Kcnn2阻断剂可能是FASD中学习障碍的新干预措施[5]。

KCNN2基因的变异导致常染色体显性神经发育运动障碍。KCNN2编码小电导钙激活钾通道2（SK2）。具有自发Kcnn2突变的啮齿动物模型表现出异常步态和运动活动、震颤和记忆缺陷，但与KCNN2变异相关的人类疾病尚不清楚。通过外显子测序，研究人员发现了一位患有学习障碍、小脑共济失调和脑MRI显示白质异常的患者存在KCNN2基因的新发移码缺失。这一发现促使研究人员收集了9位具有新发KCNN2变异（1个无义突变、1个剪接位点、6个错义突变和1个框内缺失）和1个具有从受影响的母亲那里遗传来的错义突变的家庭的数据。研究人员使用膜片钳技术研究了6个选定变异对SK2通道功能的功能影响。除一个重新分类为不确定意义的变异外，所有测试的变异均导致SK2通道功能丧失。具有KCNN2变异的患者表现出运动和语言发育迟缓，智力障碍通常与早发性运动障碍相关，包括小脑共济失调和/或锥体外症状。总的来说，这些发现提供了证据，表明杂合子变异可能导致KCNN2基因的单倍体不足，导致新型常染色体显性神经发育运动障碍，其表型与啮齿动物中先前描述的表型相似[6]。

KCNN2基因变异在家族性特发性震颤加综合征中的作用。特发性震颤（ET）是一种更常见的运动障碍。目前的诊断完全基于临床发现。ET似乎以常染色体显性模式遗传。通过连锁分析研究了特定染色体上的几个位点，但许多患者的ET原因仍然未知。遗传研究表明，几个基因与家族性ET相关。然而，它们只在不同的家庭中发现，这表明有些可能是私人的致病变异。研究旨在描述一个意大利家族中ET的表型，并确定相关的基因变异。研究人员进行了临床和遗传检查。使用Illumina平台进行了全外显子测序（WES）。使用双向毛细管Sanger测序来研究基因变异在所有受影响的家庭成员中的存在。使用计算机预测来研究基因变异对蛋白质结构的影响。先证者是一名15岁的男孩。患者是一对非近亲夫妇的第一个孩子。家族史显示母亲系中有震颤。他的母亲患有双侧上肢运动性震颤（自20岁起），焦虑和抑郁。其他亲属报告双侧上肢震颤。在先证者中，WES分析假设为显性遗传模式，在钾钙激活通道亚家族N成员2（KCNN2）中发现了一种新的杂合子错义变异（NM_021614.3: c.1145G>A, p.Gly382Asp）。在系谱调查中，所有基因变异携带者都有ET，并表现出不同的表达程度，年长的症状性亲属在过去的十年中除了年轻时的震颤外，还出现了认知障碍和幻觉。氨基酸残基#382位于跨膜区，计算机分析表明该变异具有致病作用。突变蛋白结构的建模表明，该变异会导致蛋白质结构发生冲突。因此，该变异可能导致构象改变，从而改变蛋白质在离子通道调节中的作用。结论：发现的KCNN2基因变异可能与ET相关。该变异可能改变一个由细胞内钙激活的电压非依赖性钾通道[7]。

综上所述，Kcnn2基因编码的KCa 2.2通道在神经发育和运动控制中发挥着重要作用。KCNN2突变可能导致多种运动障碍，包括小脑共济失调、肌阵挛性肌张力障碍和特发性震颤。KCNN2基因的多态性也可能与心脏快速心律失常有关。此外，KCNN2通道的阻断可能有助于逆转FASD小鼠模型中的学习缺陷。因此，KCNN2是一个重要的研究目标，可能为治疗多种疾病提供新的策略。