Fyco1-KO 基因敲除小鼠

FYCO1，也称为FYVE和卷曲螺旋结构域蛋白1，是一种重要的自噬适配蛋白。它广泛表达于细胞中，参与自噬过程，即细胞内蛋白质和细胞器被运送到降解囊泡（自噬体）中进行降解的过程。FYCO1负责介导自噬体向微管的正端运输，这对于自噬体的成熟和功能至关重要。

FYCO1的功能与多种疾病的发生发展密切相关。研究表明，FYCO1的突变可能导致先天性白内障，这是一种儿童视觉障碍的主要原因。在先天性白内障中，遗传因素起主要作用，其中常染色体显性和隐性遗传方式占大多数。FYCO1基因的功能是指导微管导向囊泡的运输。FYCO1基因的突变可能导致白内障。据报道，在一个中国家族中，发现了一种新的FYCO1基因无义突变（c.1411C > T，P. R471 *），可能导致非综合征常染色体隐性先天性白内障。通过全外显子测序，发现该家族携带了一种在FYCO1基因中的未报道的突变：c.1411C > T，P. R471 *。使用Sanger测序验证了这种突变。使用ITASSER和PYMOL预测和比较了突变蛋白的结构和功能。使用SIFT软件并参考ACMG的相关指南，确定了这种突变为致病性。模型表明，无义突变p.R471 *导致FYCO1蛋白结构的严重破坏。这项研究扩展了FYCO1突变位点信息[1]。

在另一个研究中，研究人员对25个巴基斯坦家族的先天性白内障患者进行了目标基因测序，以探索先天性白内障的未知遗传原因。通过收集受影响个体和正常个体的血液样本，提取基因组DNA，并进行Sanger测序，以确定FYCO1基因中的新型致病变异。进一步的结构生物信息学工具和分子动力学模拟被用于分析这些变异对蛋白质结构和功能的影响。Sanger测序导致发现了一个新型剪接位点突变（NM_024513.3: c.3151-29_3151-7del），以常染色体隐性方式分离。这种新型变异在300个对照人群中未发现。此外，还发现了一个已知的（c.4127T > C; p.Leu1376Pro）突变在四个家族中。还报告了另一个家族中的一种新型杂合子变异（c.3419G > A; p.Arg1140Gln）。总之，报告了一个家族中的一个新型缺失（NM_024513.3: c.3151-29_3151-7del）和四个巴基斯坦家族中频繁的同义突变（c.4127T > C; p.Leu1376Pro）。这项研究强调了自噬在晶状体发育和维持其透明度方面的重要性[2]。

此外，FYCO1在晶状体纤维细胞分化中也发挥着关键作用。FYCO1敲除小鼠的晶状体发育异常，表现为白内障表型，这与FYCO1和自噬在晶状体形态发生中的关键作用一致。转录组、蛋白质组和代谢组分析显示，在fyco1敲除小鼠的晶状体中，许多与自噬相关的基因、蛋白质和脂质发生改变。FYCO1（c.2206C > T）敲入（KI）人晶状体上皮细胞中的流式细胞术显示，自噬通量和自噬体数量减少。透射电子显微镜显示，FYCO1（c.2206C > T）KI晶状体样器官样结构中的细胞器和fyco1敲除小鼠晶状体中积聚。综上所述，数据证实了FYCO1功能的丧失导致自噬通量降低，细胞器清除受损，以及白内障的形成[3]。

此外，在COVID-19研究中，全基因组关联分析显示，在3p21.31位点与rs11385942相关，在9q34.2位点与rs657152相关，这些关联在两个病例对照面板的荟萃分析中具有全基因组水平的显著性。在3p21.31位点，关联信号跨越了SLC6A20、LZTFL1、CCR9、FYCO1、CXCR6和XCR1等基因。在9q34.2位点，关联信号与ABO血型位点重合。这项研究确定了一个3p21.31基因簇作为COVID-19患者呼吸衰竭的遗传易感位点，并证实了ABO血型系统的潜在作用[4]。

在另一项研究中，研究人员发现，在FYCO1敲除小鼠中，自噬体的形成受损，导致白内障的形成。FYCO1与αA-和αB-晶状体蛋白直接相互作用，并且敲除小鼠的晶状体中αA-和αB-晶状体蛋白的可溶性形式减少。此外，p62在敲除小鼠的晶状体中积累。这些发现表明，FYCO1将受损的α-晶状体蛋白招募到自噬体中，以保护晶状体细胞免受白内障的影响[5]。

此外，研究人员开发并验证了一个基因签名，可以预测绝经后骨质疏松症的发生。他们使用无监督共识聚类分析来确定新的PMOP亚型。加权基因共表达网络分析（WCGNA）被用于确定与PMOP相关的中心基因和核心模块。基因本体富集分析用于探索关键基因的生物学过程。单变量逻辑回归分析用于筛选统计显著的变量。两种算法用于选择重要的PMOP相关基因。使用逻辑回归模型构建了PMOP相关基因特征。受试者工作特征曲线下面积、Harrell的一致性指数、校准图和决策曲线分析被用于表征PMOP相关基因。然后，使用定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）验证基因签名中PMOP相关基因的表达。他们确定了三种PMOP相关亚型和四个核心模块。肌肉系统过程、肌肉收缩和基于肌动蛋白丝的运动在中心基因中更为活跃。他们获得了五个与PMOP相关的特征基因。他们的分析证实，基因签名具有良好的预测能力和适用性。GSE56815队列的结果与先前研究的结果一致。qRT-PCR结果表明，RAB2A和FYCO1在临床样本中扩增。他们开发的并验证的PMOP相关基因签名可以准确预测患者发生PMOP的风险。这些结果可以阐明RAB2A和FYCO1在PMOP中的分子机制，并提出新的和改进的治疗策略，最终帮助监测PMOP[6]。

在一项研究中，研究人员调查了具有幼年白内障的Wirehaired Pointing Griffon狗的近交系。家系分析表明，这种表型以单基因常染色体隐性方式遗传。对一只受影响狗的全基因组测序揭示了12个蛋白质改变变异，这些变异在566个对照基因组中不存在，其中两个位于功能候选基因FYCO1和CRYGB中。对这两个变异在受影响家系中的目标基因分型排除了CRYGB，并揭示了FYCO1变异与幼年白内障表型的完美共分离。这种变异，FYCO1:c.2024delG，代表了一个1 bp移码缺失，预测截断了约50%的开放阅读框（p.(Ser675Thrfs * 5）。FYCO1编码FYVE和卷曲螺旋结构域自噬适配蛋白1，这是一种已知的晶状体自噬的调节因子，对于眼睛的正常稳态是必需的。在人类中，至少有37个FYCO1的致病性变异已被证明会导致常染色体隐性白内障。Fcyo1-/-敲除小鼠也会发展成白内障。结合当前对FYCO1变异及其在人类和老鼠中的功能影响的了解，数据强烈表明FYCO1:c.2024delG是观察到的幼年白内障的候选致病变异。据他们所知，这项研究是第一篇报道与FYCO1相关的白内障的动物研究的论文[7]。

此外，FYCO1通过CDC42/N-WASP/Arp2/3信号通路调节HeLa细胞的迁移、侵袭和侵袭足形成。FYCO1是一种自噬适配器，在微管向正端的运输和自噬体的融合中发挥重要作用。自噬功能障碍涉及多种疾病状态，包括癌症。先前的研究将FYCO1确定为腺瘤到癌变过渡的关键基因之一，但FYCO1在致癌发生中的生物学功能和机制仍然不清楚。这项研究旨在阐明FYCO1上调和下调在介导HeLa细胞肿瘤效应中的作用和机制。功能上，FYCO1促进细胞迁移、侵袭、上皮-间质转化、侵袭足形成和基质降解，这些效应通过伤口愈合、Transwell、免疫荧光和Western blot方法检测。有趣的是，数据显示，尽管FYCO1不影响HeLa细胞的增殖、细胞周期分布和血管生成，但FYCO1可以阻断凋亡功能。FYCO1抑制PARP、caspase3和caspase9的裂解，并增加Bcl-2/Bax比值。然后，他们使用CK666，一种Arp2/3特异性抑制剂，以证实FYCO1可能通过CDC42/N-WASP/Arp2/3信号通路促进HeLa细胞的迁移和侵袭。总之，这些结果提供了新的见解，即FYCO1，一种自噬适配器，也可能是肿瘤转移的新调节因子[8]。

在一项研究中，研究人员在一名九个月大的男性婴儿中进行了全外显子测序（WES），该婴儿因婴儿性白内障而进行遗传学检查。WES分析显示，在FYCO1基因的第8外显子中发现了一个纯合子致病性变异（c.2365C > T）。这是第一篇报道黎巴嫩婴儿患有婴儿性白内障和皮质萎缩的论文，这是由一种新型纯合子FYCO1变异引起的，从而扩展了FYCO1涉及的表型范围[9]。

在一项研究中，研究人员在东西伯利亚的雅库特人群中发现了一种新的FYCO1基因突变。为了确定这种人群中先天性白内障的遗传原因，他们对一个雅库特家族进行了全外显子测序，该家族有三个受影响的兄弟姐妹，而他们的父母视力正常。他们发现了一个新的纯合子c.1621C > T转换，导致第8外显子中的早期终止密码子p.(Gln541*)。随后筛选c.1621C > T p.(Gln541*)发现，这种变异在29个受影响的雅库特家庭中的25个（86%）中存在。在来自七个东西伯利亚人群的424个健康个体（俄罗斯人、雅库特人、埃文基人、埃文人、多尔甘人、楚科奇人和尤卡吉尔人）中，c.1621C > T p.(Gln541*)的携带频率在雅库特人中最高（7.9%）。来自25个c.1621C > T p.(Gln541*)纯合子白内障患者和114个未受影响无关个体的DNA样本用于基于六个STR标记（D3S3512、D3S3685、D3S3582、D3S3561、D3S1289和D3S3698）的基因型分型分析。所发现的等位基因结构表明，所有研究的携带c.1621C > T p.(Gln541*)的突变染色体具有共同的起源。估计c.1621C > T p.(Gln541*)创始者等位基因的年龄约为260 ± 65岁（10代）。这些发现将东西伯利亚确定为世界上FYCO1基因中独特变异c.1621C > T p.(Gln541*)积累最广泛的地区，这是由于奠基者效应[10]。

综上所述，FYCO1是一种重要的自噬适配蛋白，参与自噬过程，影响细胞内蛋白质和细胞器的降解。FYCO1的突变与多种疾病的发生发展相关，包括先天性白内障、COVID-19和绝经后骨质疏松症。FYCO1的研究有助于深入理解自噬在疾病发生中的作用，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。