Lctl-KO 基因敲除小鼠

Lctl，全称为Klotho-related protein KLPH，是一种与Klotho家族蛋白相关的蛋白质。Lctl基因编码一种新型的哺乳动物家族1糖苷酶样蛋白，该蛋白具有N端信号序列、糖苷酶结构域、跨膜区域和短的细胞质尾。尽管Lctl的整体结构与其他家族1糖苷酶相似，但该蛋白中的谷氨酸酸碱催化剂并未保守[4]。Lctl mRNA主要在肾脏和皮肤中表达。在培养细胞中，标记的Lctl被定位于内质网的核周管状网络结构。

Lctl基因在多种生物学过程中发挥重要作用。研究表明，Lctl在眼晶状体中具有优先表达，并在正常晶状体缝的形成中发挥重要作用。KLPH/lctl属于Klotho家族蛋白。表达序列标签分析意外地揭示了KLPH在眼晶状体中高度表达，而Northern印迹显示其在眼部的表达远高于其他组织。在鼠类中的原位杂交将mRNA定位到晶状体，尤其是在赤道上皮。免疫荧光检测到KLPH在晶状体上皮细胞中存在，在生殖/分化区水平最高。通过同源重组，鼠类KLPH基因被删除。将同窝敲除（KO）和野生型（WT）小鼠进行比较，进行了一系列广泛的病理学检查，结果显示，没有全身性影响。然而，晶状体在年轻时表面正常，但通过裂隙灯检查发现，随着年龄的增长会出现皮质白内障。整个晶状体的成像显示，KO小鼠的晶状体缝组织紊乱，形成松散的双y或x形状，而不是WT的紧密y形状。KO和WT同窝小鼠的RNA-seq分析证实，KO晶状体中KLPH mRNA缺失，并且Clic5的转录本完全缺失，Clic5是一种与鼠类模型中的耳蜗/基体相关听觉缺陷相关的蛋白。晶状体上皮平坦装片免疫荧光显示，Clic5定位于纤毛/中心体。Clic5突变的鼠类（jitterbug）也有缝缺陷。这些结果表明，KLPH对于晶状体特异性表达Clic5是必需的，而Clic5在控制晶状体纤维细胞延伸和组织机制的装置中发挥着重要作用[2]。

Lctl基因的异常表达与多种疾病的发生和发展相关。研究表明，Lctl基因的甲基化状态受到母体吸烟的影响。母体吸烟会影响新生儿中特定CpG位点的甲基化。在一项研究中，研究人员使用Illumina 450 K平台测量了新生儿DNA中的甲基化，并评估了母体吸烟在怀孕期间的情况。通过使用新颖的生物信息学工具将全表观基因组甲基化数据汇总到基因和通路水平，以测试母体吸烟在子宫内是否以通路富集的方式对CpGs进行差异性甲基化。与大多数通路分析应用程序不同，该研究方法允许在独立队列中复制。使用485,577个CpGs的数据，映射到总共20,199个基因，创建了基因评分，并使用Sequence Kernel Association Test (SKAT)测试了与母体血浆可待因水平的相关性。研究发现，15个基因与母体血浆可待因水平相关（q < 0.25）。这15个基因中的6个（GFI1、MYO1G、CYP1A1、RUNX1、LCTL和AHRR）包含与可待因水平相关的个体CpG位点（p < 1.06 × 10-7）。这15个基因中的9个（FCRLA、MIR641、SLC25A24、TRAK1、C1orf180、ITLN2、GLIS1、LRFN1和MIR451）在基因水平上与可待因相关（q < 0.25），但没有全基因组显著的个体CpG位点（p > 1.06 × 10-7）。使用基因评分进行通路分析，得到了51个显著相关的通路，并在独立队列中测试了这些通路的复制（q < 0.05）。在独立队列中复制的32个通路中，它们被分为6组。最大的组由与癌症、细胞周期、ERα受体信号传导和血管生成相关的通路组成。第二组由5个较小的通路组组成，与免疫系统功能相关，如T细胞调节和其他白细胞相关通路。该研究使用新颖的生物信息学工具来确定子宫内暴露于母体吸烟时受影响的生物学通路，并在独立队列中成功复制了这些发现。这些结果提供了新的见解，揭示了母体吸烟暴露于子宫内烟草烟雾可能引起的负面健康影响的生物学机制[3]。

Lctl基因在肾细胞癌的预后中也发挥着重要作用。研究表明，与肉瘤样分化相关的基因可能与肾细胞癌的预后密切相关。肾细胞癌本身的预后非常多样，需要新的预后模型来对患者进行分层并指导治疗。研究人员从TCGA数据库获得了具有或不具有肉瘤样分化的透明细胞肾细胞癌的数据，并使用肉瘤样相关基因构建了肉瘤样相关基因风险指数（SAGRI）和柱状线图。使用内部验证集和独立验证集（E-MTAB-1980）验证了SAGRI和柱状线图的预测能力。SAGRI使用四个与肉瘤样分化相关的基因构建，包括COL7A1、LCTL、NPR3和ZFHX4。在TCGA训练队列中，SAGRI在训练集、内部验证集和独立验证集中的1年AUC值分别为0.725、0.712和0.770，模型可靠性高。通过多种方法分析了SAGRI亚组之间的分子特征，结果表明，SAGRI-HIGH亚组可能从免疫治疗中获益更多，以改善预后。SAGRI满意地预测了具有或不具有肉瘤样分化的透明细胞肾细胞癌患者的预后[1]。

综上所述，Lctl基因是一种重要的基因，在晶状体形成、母体吸烟暴露的生物学通路以及肾细胞癌的预后中发挥着重要作用。Lctl基因的研究有助于深入理解其在各种生物学过程和疾病发生中的作用机制，为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。