Prr12-KO 基因敲除小鼠

Prr12，也称为Proline Rich 12，是一个在发育中的小鼠和人类大脑中表达的基因。尽管其确切功能尚不明确，但研究表明Prr12可能具有DNA结合活性。Prr12的失活变异体极为罕见，这表明该基因对等位基因不足具有高度的耐受性。在之前的研究中，已经报道了三位患有智力障碍和虹膜异常的个体，他们具有截断的Prr12变异体。最近的研究通过匹配平台确定了21位具有类似Prr12变异的个体，使得总数达到了24位。在这些个体中，观察到了12种移码、6种无义、1种剪接位点和2种错义变异体，以及一位具有涉及Prr12的大片段缺失的患者。所有患者都表现出发育障碍。在24位患者中，有12位（50%）出现了可变的结构性眼缺陷，包括无眼症、小眼症、虹膜和视神经异常。其他常见特征包括肌张力减退（61%）、心脏缺陷（52%）、生长迟缓（54%）和肾脏异常（35%）。PrediXcan分析显示，与预测的Prr12表达降低最相关的phecodes富集于眼部（7/30）和肾脏（4/30）表型，例如湿性黄斑变性和慢性肾脏病。这些发现支持Prr12等位基因不足是导致一种新的具有广泛临床谱系的新型疾病的病因，其主要特征是神经发育和眼部异常[1]。

尽管Prr12的分子功能尚不明确，但研究表明Prr12的核表达在胎儿大脑和视觉系统中支持其在脑和眼发育中的作用。最近的一项研究探索了斑马鱼Prr12同源物prr12a和prr12b在发育过程中的时空表达，作为阐明其功能的第一步。在计算机分析中，发现两个同源物的DNA相互作用域具有高度进化保守性，并且观察到prr12b位点具有显著的共线性保守性。在斑马鱼胚胎和幼虫上的原位杂交和RT-qPCR分析显示，prr12a在合子发育的早期主要在中央神经系统中表达，而prr12b的表达在囊胚期开始，后来定位于多巴胺能端脑和间脑细胞簇中。两种转录本都在72 hpf视网膜的神经节细胞和内神经层中富集，而prr12b广泛分布于睫状缘区。在大脑中，prr12a和prr12b被发现存在于小脑、杏仁核和腹侧端脑中，这些区域是自闭症患者的主要受影响区域。总的来说，这项研究暗示了Prr12在眼和脑发育中的潜在作用，为Prr12相关神经行为障碍的进一步研究奠定了基础[2]。

Prr12变异体的研究还揭示了其在眼部疾病中的作用。研究发现，Prr12中的显性变异体导致了单侧或双侧复杂小眼症。复杂小眼症的特点是眼睛小，可能包括前节发育不良。尽管许多基因已被发现，但只有4-30%的小眼症病例确定了遗传原因，其中单侧病例的最低。研究者们在患有复杂小眼症和/或Peters异常的家庭中确定了Prr12中的四个新的致病性失活等位基因，包括两个新的等位基因，第一个显性传递的等位基因，以及第一个剪接变异体。眼表型是孤立的，没有观察到其他系统性特征。值得注意的是，所有个体的眼表型都是不对称的，其中三位个体是单侧的（对侧眼睛结构正常）。以前只报道了三个Prr12变异体，这些变异体在智力障碍、神经精神障碍和虹膜异常的个体中存在。虽然观察到一些与先前报道的病例的重叠，但非综合征性发育性眼部异常是Prr12基因的一个新的表型。额外的表型扩展包括短小身材和正常发育/认知，这些都在该队列中的两位个体中观察到，所有个体都没有神经精神障碍。这项研究确定了人类Prr12中断的新关联，并提出了一个导致大量病例中单侧眼部表型的遗传诊断[3]。

Prr12在癌症中的作用也得到了关注。研究发现，长链非编码RNA（lncRNA）的异常表达与人类致癌作用有关。MIR4697宿主基因（MIR4697HG）是一种上调的lncRNA，在其他癌症中促进细胞生长和转移。然而，在胶质瘤细胞中，MIR4697HG的表达显著下调。RAD1是MIR4697HG的上游调节因子。该研究旨在探索RAD1/MIR4697HG/PRR12轴在胶质瘤中的调节机制和功能。研究者们根据GEPIA数据库和qPCR在胶质母细胞瘤（GBM）组织中检测了MIR4697HG的表达，并通过功能实验证实了MIR4697HG在调节胶质瘤细胞增殖和迁移中的作用。研究者们还进行了荧光素酶报告基因分析、pull down分析和RIP分析，以验证指示RNA分子之间的位置和相互作用。结果显示，由于RAD21的上调表达，MIR4697HG在胶质瘤细胞中的表达显著下调。miR-766-5p被鉴定为MIR4697HG的海绵，并被MIR4697HG所捕获。研究者们还发现，miR-766-5p抑制剂或PRR12敲低挽救了由MIR4697HG过表达引起的功能耗竭。总的来说，MIR4697HG的下调表达抑制了PRR12，从而抑制了胶质瘤的发生，并导致了胶质瘤的恶化。RAD21诱导的MIR4697HG下调表达与胶质瘤的恶化相关。MIR4697HG/miR-766-5p/PRR12轴预测了胶质瘤的不良结果，MIR4697HG可以作为胶质瘤诊断和治疗的有希望的生物标志物[4]。

Prr12变异体还与发育迟缓和身材矮小相关。一个研究报道了一个具有新的Prr12变异体的11岁中国男孩，该变异体为c.1549_1568del，p.(Pro517Alafs*35)。他是中国第一个Prr12缺乏症患者，表现为智力障碍、身材矮小和轻度脊柱侧凸。他无法集中精力学习，并被诊断为注意力缺陷多动障碍（ADHD）。研究者们发现，该患者的胰岛素样生长因子1（IGH-1）水平较低，这可能是他身材矮小的原因。神经眼综合征的患者很少见，需要进一步探索Prr12变异体导致神经发育异常的原因。这项研究进一步扩展了Prr12变异体，并提出了一个涉及Prr12变异体的新病例[5]。

除了眼部和神经发育异常，Prr12变异体还与智力障碍和虹膜异常相关。研究发现，PRR12编码一个富含脯氨酸的核蛋白，怀疑其参与神经发育。其在胎儿大脑和视觉系统中的核表达支持其在脑和眼发育中的作用。然而，其在人类疾病中的作用尚未确定。最近，研究者们检测到一个女孩的PRR12基因发生了一个新的t(10;19) (q22.3;q13.33)易位，该易位与智力障碍和神经精神障碍有关。研究者们报告了三个无关患者，他们具有PRR12中的杂合新发失活变异体，这些变异体通过临床全外显子测序检测到：c.1918G>T (p.Glu640*), c.4502_4505delTGCC (p.Leu1501Argfs*146)和c.903_909dup (p.Pro304Thrfs*46)。所有三位患者都有全面的发育迟缓、智力障碍、眼部和视力异常、畸形特征和神经精神问题。眼部异常在三位患者中是一致的，包括星状虹膜模式和虹膜缺损。额外的可变临床特征包括肌张力减退、骨骼异常、睡眠问题和行为问题，如自闭症和焦虑。总的来说，研究者们提出Prr12的等位基因不足与这种新的多系统神经发育障碍相关[6]。

Prr12还与其他基因的相互作用有关。研究发现，Prr12与NIPBL/MAU2和凝聚复合物相互作用，并且Prr12的缺失会导致凝聚复合物定位减少和DNA双链断裂显著增加。此外，Prr12与NIPBL共定位在DNA损伤部位，这种共定位依赖于NIPBL和凝聚复合物。研究者们发现，不同细胞系对Prr12的需求不同，人类HeLa细胞对Prr12的缺失敏感性较低，而小鼠NIH-3T3细胞对Prr12的缺失敏感性较高，这表明Prr12在不同细胞系中具有不同的作用。总的来说，这项研究确定了Prr12作为凝聚复合物和基因组完整性的调节因子，并为了解不同细胞环境中基因组完整性的维持提供了见解[7]。

除了上述研究，Prr12还与其他基因的融合有关。研究发现，一个女孩具有一个新的t(10;19)(q22.3;q13.33)易位，该易位导致ZMIZ1/PRR12相互融合转录本。染色体分选后，通过阵列绘制对断点进行精细映射，发现ZMIZ1（位于chr10）和PRR12（位于chr19）基因的破坏。cDNA分析显示，易位导致基因融合。所得到的杂交转录本预测mRNA降解或，如果翻译，形成截断的蛋白质，两者都由于移码引入了提前终止密码子。尽管其他分子机制可能正在发挥作用，但这些结果表明，一个或两个基因的等位基因不足导致了患者的表型。ZMIZ1在脑中高度表达，其蛋白质产物似乎与神经元特异性染色质重塑复合物（nBAF）和激活蛋白1（AP-1）复合物相互作用，这些复合物在调节对正常突触和树突生长/行为至关重要的基因活性方面发挥作用。值得注意的是，患者表型与SMARCA4（BRG1）突变导致的表型重叠，SMARCA4是nBAF的一个亚基，据推测在脑细胞中与ZMIZ1相互作用。PRR12也在脑中表达，其蛋白质产物具有形成大蛋白复合物和染色质重塑相关的结构域和残基。研究者们在E15小鼠脑细胞中发现，一个Prr12异构体局限于核，这表明它可能是一个转录核辅因子，可能参与神经元发育。此外，来自t(10;19)淋巴母细胞系的初步转录组分析表明，与神经发育过程/神经元通信相关的基因（如NRCAM）的失调最可能是由Prr12的改变引起的。该病例代表了第一个导致两个基因破坏和融合的平衡易位，并为这些基因在中枢神经系统中的潜在功能和影响提供了线索[8]。

Prr12的研究还揭示了其在自身免疫性疾病中的作用。研究发现，免疫介导的炎症性疾病（IMIDs）是异质性和复杂的疾病，具有重叠的临床症状和家族聚集性升高，这表明存在共享的遗传成分。为了系统地确定这种遗传背景，研究者们进行了系统性血清阳性风湿性疾病的第一次跨疾病全基因组荟萃分析，包括系统性硬化、系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎和特发性炎症性肌病。研究者们对约6.5百万个单核苷酸多态性进行了荟萃分析，包括11,9678个病例和19,704个未受影响的对照，这些病例和对照来自欧洲血统的群体。使用公开可用的数据库，研究者们探讨了相关变异体的功能作用。分析揭示了五个新的全基因组显著独立位点，这些位点以前与这些疾病无关：NAB1、KPNA4-ARL14、DGQK、LIMK1和PRR12。所有这些位点都与免疫过程有关，如干扰素和表皮生长因子信号传导、对甲氨蝶呤的反应、细胞骨架动态和凝血级联。值得注意的是，与自身免疫性有关的一些位点被认为是已知的关键参与者，这支持了研究者们结果的可靠性。所有相关变异体在相关免疫细胞中的DNase高敏位点、染色质状态和组蛋白标记中显示出显著的功能富集，包括共享的表达数量性状位点。此外，研究者们的结果在正在测试用于治疗研究中的疾病药物中得到了显著富集。研究者们确定了具有功能性价值的共享新风险位点，并确定了可以进一步研究的新的候选位点。研究者们的结果突出了在相关系统性血清阳性风湿性IMIDs中进行药物重新定位的潜力[9]。

综上所述，Prr12是一个在发育中的小鼠和人类大脑中表达的基因，其确切功能尚不明确。Prr12的失活变异体与神经发育、眼部、心脏和肾脏异常相关。Prr12还与癌症和自身免疫性疾病有关。Prr12的研究有助于深入理解其在神经系统发育、免疫和癌症中的作用，为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。