Pcdha9-KO 基因敲除小鼠

PCDHA9（Protocadherin alpha 9）是一种编码原钙粘蛋白α亚家族成员的基因。原钙粘蛋白是一类钙依赖性细胞粘附分子，主要在神经系统中表达，对神经元发育和突触形成起着关键作用。原钙粘蛋白通过同源和异源结合，在细胞识别、细胞粘附和信号传导中发挥重要作用，特别是在神经系统中，它们参与神经元网络的形成和维持。

PCDHA9基因突变与多种疾病相关。例如，在一项针对中国肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者的研究中发现，三个无亲缘关系的患者中存在PCDHA9基因的纯合突变（p.L700P），这表明PCDHA9可能是ALS的一个候选基因。研究人员构建了携带PCDHA9点突变或缺失突变的Pcdhα9突变小鼠，这些小鼠表现出进行性脊髓运动神经元损失、肌肉萎缩以及神经肌肉接头的结构和功能异常，导致瘫痪和早期死亡。在老年突变小鼠的脊髓运动神经元中检测到TDP-43病理变化。机制研究表明，PCDHA9突变导致老年脊髓中FAK和PYK2的异常激活，以及运动神经元中NKA-α1表达的显著减少。单核多组学分析揭示了老年突变小鼠中细胞粘附、离子转运、突触组织和神经元存活信号通路的紊乱。这些结果将PCDHA9确定为ALS的潜在基因，并为ALS的发病机制提供了见解[1]。

PCDHA9还与赫希施普龙病（HSCR）相关，这是一种复杂的疾病，具有多种致病基因突变。通过全外显子测序，PCDHA9被确定为HSCR的潜在候选基因。Sanger测序显示，在298例HSCR病例中，有两例中国散发病例具有新的错义PCDHA9突变（NM_031857；c.1280C > T[p.Ala427Val]）和另一例散发病例具有另一种新的错义PCDHA9突变（c.1425C > G[p.Phe475Leu]）。生物信息学预测和3D建模表明，这些突变对蛋白质功能有破坏性影响。免疫组化分析显示，PCDHΑ9主要在人类结肠组织的肌间神经丛中表达。在胚胎小鼠中，PCDHΑ9在E10.5-12.5时在胃中表达，而在肠道中很少见，然后在E13.5时在肠道粘膜中明显表达，并在E14.5时在肠道肌肉和粘膜中广泛表达。此外，在SH-SY5Y细胞系中下调PCDHA9促进了增殖和迁移速率，但抑制了凋亡速率。这些结果表明，PCDHΑ9可能与HSCR有关，并且簇状原钙粘蛋白可能参与肠神经系统（ENS）的发生[2]。

在男性不育方面，研究发现microRNA-23a/b-3p的表达水平影响人类精子发生中多种基因的表达。尽管某些基因对于精子发生和男性生殖细胞功能至关重要，但它们的表达调控仍然不清楚。一项研究旨在调查microRNA-23a/b-3p是否靶向与精子发生相关的基因，以及这种靶向对男性不育个体中这些基因表达水平的影响。通过生物信息学预测和双荧光素酶分析，确定了microRNA-23a/b-3p过表达与16个靶基因表达水平降低之间的潜在联系。在41名接受不孕症治疗的少精弱精症患者和41名年龄匹配的正常精子个体中进行的逆转录-定量PCR（RT-qPCR）证实了靶基因表达水平的降低。通过双荧光素酶分析，发现microRNA-23a-3p直接靶向8个基因，包括NOL4、SOX6、GOLGA6C、PCDHA9、G2E3、ZNF695、CEP41和RGPD1，而microRNA-23b-3p直接靶向3个基因，包括SOX6、GOLGA6C和ZNF695。在8个基因的3'非翻译区（3'UTRs）内有意改变microRNA-23a/b结合位点导致了对microRNA-23a/b-3p的响应丧失。这证实了NOL4、SOX6、GOLGA6C、PCDHA9和CEP41是microRNA-23a-3p的直接靶标，而NOL4、SOX6和PCDHA9是microRNA-23b-3p的直接靶标。少精弱精症患者的精子样本中靶基因的表达水平低于年龄匹配的正常精子个体。相关性分析表明，基本精液参数与靶基因表达水平的降低呈正相关。该研究表明，microRNA-23a/b-3p通过控制与男性不育相关的靶基因的表达来影响精子发生，并对基本精液参数产生影响[3]。

在先天性心脏病方面，研究发现PCDHA9基因突变与左心发育不良综合征（HLHS）有关。HLHS是一种严重的先天性心脏病，具有多基因和遗传异质性。通过小鼠正向遗传学，研究人员报告了第一例HLHS突变小鼠的分离，并确定了导致HLHS的基因。来自七个HLHS小鼠系的突变在十个与HLHS相关的人类染色体区域中富集。在Sap130和PCDHA9中的突变被验证为HLHS的两种基因型原因。研究人员还发现了一名HLHS患者，该患者具有SAP130和PCDHA13突变。小鼠和斑马鱼建模表明，Sap130介导左心室发育不良，而Pcdha9增加了主动脉瓣异常的发生率，这些异常是HLHS的特征缺陷。这些发现表明，HLHS可以以组合方式遗传地发生，从而为CHD的复杂遗传学提供了一个新的范例[4]。

此外，PCDHA9还与前列腺癌的预后相关。一项研究旨在结合DNA损伤反应（DDR）和免疫相关基因，筛选前列腺癌（PCa）的预后特征。通过TCGA数据库下载基因表达谱和体细胞突变，DDR相关基因来自已发表的研究。在确定与预后相关的DDR基因后，将样本分为突变和非突变组。筛选两组之间差异表达的基因，随后选择免疫相关的DDR基因。进行单变量和多变量Cox分析以筛选构建预后模型的基因。还开发了列线图模型。通过定量实时PCR（qPCR）检测特征的表观水平。结果显示，筛选出两个基因（MYBBP1A和PCDHA9）构建预后模型，该模型对PCa预后具有良好的风险预测能力。生存分析显示，高风险组患者的总生存期比低风险组患者差。Cox分析表明，风险评分可以作为PCa的独立预后因素。qPCR结果显示，MYBBP1A在PCa细胞系中上调，而PCDHA9下调。该研究表明，基于DDR突变相关基因的预后模型为PCa患者提供了有效的预后区分工具[5]。

综上所述，PCDHA9基因在多种生物学过程中发挥重要作用，包括神经系统的发育、细胞粘附、信号传导和疾病发生。PCDHA9基因突变与多种疾病相关，包括肌萎缩侧索硬化症、赫希施普龙病、男性不育、先天性心脏病和前列腺癌。PCDHA9的研究有助于深入理解其生物学功能和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。