Tmem260-KO 基因敲除小鼠

TMEM260，也称为跨膜蛋白260，是一种编码蛋白质特异性O-甘露糖基转移酶的基因。O-甘露糖基化是一种普遍存在于真核细胞中的蛋白质翻译后修饰，它参与调控蛋白质的稳定性和功能，影响基因表达和生物学过程。TMEM260基因编码的蛋白质位于内质网（ER）中，并选择性地将O-甘露糖基化修饰到免疫球蛋白样（IPT）结构域上，这些结构域存在于肝细胞生长因子受体（cMET）、巨噬细胞刺激蛋白受体（RON）和plexin受体等蛋白质中。此外，TMEM260基因突变会导致心脏结构缺陷和肾脏异常综合征（SHDRA），这是一种罕见的遗传性疾病，其特征包括心脏和肾脏的发育异常[1]。

研究发现，TMEM260基因编码的蛋白质是一种蛋白质特异性O-甘露糖基转移酶，它选择性地将O-甘露糖基化修饰到IPT结构域上。该研究发现，导致SHDRA的TMEM260基因突变会损害IPT结构域的O-甘露糖基化修饰，并且在细胞中敲除TMEM260基因会导致受体成熟缺陷和3D细胞模型的异常生长。这表明，O-甘露糖基化修饰在胚胎发生过程中的上皮形态发生中发挥着重要作用[1]。

在东亚人群中，特别是日本和韩国人群，TMEM260基因的c.1617del变异体被发现与持续性动脉干（PTA）的发生高度相关，PTA是一种严重的心脏流出通道（OFT）缺陷。研究发现，该变异体在日本PTA患者中的频率仅次于22q11.2缺失综合征，是PTA的主要原因之一。此外，小鼠TMEM260基因的变异体（p.W535Cfs*56）与人类变异体（p.W539Cfs*9）同义，表现出截断和下调，并通过免疫细胞化学显示出聚集现象。原位杂交实验表明，Tmem260在胚胎发生过程中普遍表达，包括在PTA中涉及的心脏OFT发育过程中。这一表达可能受到Tmem260基因内含子3中约90.8kb基因组区域的多重高度保守结合位点的调节，该区域包括心脏必需的转录因子的结合位点，从而揭示了c.1617del变异体是日本PTA患者中主要的单基因变异体[2]。

此外，还有研究发现，TMEM260基因的杂合变异体可以导致心脏畸形和神经发育异常。在一名患者中，观察到了一种复杂且严重的心脏畸形，包括持续性动脉干I型、室间隔缺损、右主动脉弓以及严重的神经发育迟缓和神经功能障碍。通过基因分析，发现患者存在TMEM260基因中的一个新的杂合突变，该突变导致了蛋白质功能丧失。这一病例报告揭示了TMEM260基因与中胚层和外胚层分化的关系，并扩大了TMEM260基因变异体的范围，为先天性心脏病（CHD）的遗传理解提供了新的见解[3]。

还有研究发现，TMEM260基因的双等位基因变异体可以导致持续性动脉干，并可能伴随肾脏缺陷。通过对五个家族的八名个体的基因分析，发现这些个体存在双等位基因的TMEM260基因变异体，包括多外显子缺失、无义/移码、剪接改变和错义突变。临床数据分析显示，患者中存在室间隔缺损（12/12），其中大部分是由持续性动脉干引起的（10/12），以及升高的肌酐水平（6/12），马蹄形肾（1/12）和肾脏囊肿（1/12）。此外，还有三例因严重先天性异常而终止的妊娠，以及六名在6周到5岁之间死亡的患者。该研究证实了SHDRA的遗传基础，扩大了其已知的突变谱，并阐明了其临床特征。SHDRA是一种严重的疾病，在儿童早期死亡率很高，并伴有先天性心脏畸形和可变的肾脏表型[4]。

此外，还有研究发现，TMEM260基因的常见缺失突变是导致圆锥动脉干缺陷（包括持续性动脉干）的主要原因之一。研究发现，该缺失突变在日本人群中的频率特别高（0.17%），并且与日本PTA患者中超过一半的患者相关。该研究进一步证实了TMEM260基因变异体是日本人群中TA的主要遗传原因，并解释了TMEM260相关CHD的广泛表型，包括双出口右心室（DORV），这表明基因检测在日本TA患者中的实用性[5]。

还有研究发现，TMEM260基因的突变会导致儿科神经发育、心脏和肾脏综合征。通过对两个无关的近亲家族的全外显子测序，发现两个家族都存在TMEM260基因的同义截断突变。系统性表达分析验证了两种TMEM260剪接异构体的存在，这些异构体在内部外显子的使用上有所不同。突变在两个家族中唯一地映射到长异构体上，这提出了一个异构体特异性疾病的概念。此外，淋巴母细胞系的RT-PCR显示，只有长异构体的水平降低，并且可以通过emetine处理来改善。后续的体内实验支持了这一假设，包括斑马鱼tmem260的暂时抑制或CRISPR/Cas9基因组编辑，以及与长TMEM260 mRNA共注射来挽救CNS病理学。此外，免疫细胞化学和生化研究显示，长TMEM260异构体优先富集在质膜上。这些结果表明，TMEM260的整体功能降低，但并非完全丧失，并且膜相关功能的衰减是该蛋白病理学的主要驱动因素[6]。

综上所述，TMEM260基因编码的蛋白质特异性O-甘露糖基转移酶在蛋白质翻译后修饰中发挥着重要作用，并参与了心脏和肾脏的发育。TMEM260基因的突变会导致心脏结构缺陷和肾脏异常综合征，以及其他儿科神经发育、心脏和肾脏综合征。此外，TMEM260基因的常见缺失突变是导致圆锥动脉干缺陷的主要原因之一。这些研究结果加深了我们对TMEM260基因功能和相关疾病发生机制的理解，并为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略[1-7]。