Pianp-KO 基因敲除小鼠

PIANP，也称为Leda-1，是一种在哺乳动物中枢神经系统（CNS）中优先表达的I型跨膜蛋白。PIANP的加工过程特征在于其由多种蛋白酶（包括Adam10、Adam17、MMPs和γ-分泌酶复合物）的蛋白水解切割。PIANP能够与Pilrα和GABAB受体（GBR）复合物的GB1a亚基相互作用。近期有病例报告显示，PIANP基因纯合子无义突变与全面发育迟缓相关，这支持了PIANP参与哺乳动物行为性状控制的假设。为了研究PIANP的生理功能，研究者生成了组成型、全身性的敲除小鼠，并进行了全面的分析。广泛评估并未显示内脏器官的畸形或功能障碍。然而，在大脑中，观察到齿状回和大脑皮层的大小减小，以及小脑的细胞组成改变，包括小脑浦肯野细胞数量的减少。功能上，PIANP的缺失导致前突触GBR介导的谷氨酸释放抑制受损，并在大脑皮层、海马体、杏仁核和下丘脑中改变了基因表达，包括Erdr1基因的下调，该基因与自闭症样行为相关。行为表型分析显示，PIANP缺乏会导致情境依赖性增强的焦虑和空间学习障碍、改变的压力反应、严重受损的社会交往以及增强的重复行为，这些都是自闭症谱系障碍样表型的特征。综上所述，PIANP代表了与自闭症样行为、小脑和海马体病理以及GBR信号传导相关的新的候选基因[1]。

在猪的肠道微生物群组成分析中，基因组关联研究（GWAS）表明，宿主基因组能够控制肠道微生物群落的多样性和组成。研究者在390头猪中进行了GWAS，这些猪被检测了70K个单核苷酸多态性（SNPs）。分析结果显示，一个包含3561个基因（与相关SNP距离小于5kb）和738,913个连接（SNP到SNP的共关联）的基因调控网络被推断出来。网络中突出的5个调控因子分别是PRDM15、STAT1、ssc-mir-371、SOX9和RUNX2。这些调控因子与免疫相关途径相关，并且预测的靶基因包括之前报道与猪、小鼠和人类中的微生物群特征相关的候选基因，如PIANP等。此外，研究还表明，宿主基因变异与丁酸产生菌的相对丰度和宿主性能共同相关[2]。

在智力障碍（ID）的临床基因组研究中，通过使用分子核型分析、多基因面板和全外显子测序等基因组工具，对337名ID患者进行了前瞻性评估，并与并行进行的常规临床评估进行了比较。常规临床评估仅建议对16%的病例进行诊断，而基因组方法则显示58%的病例可能存在诊断。全外显子测序还在三个新的候选基因（DENND5A、NEMF和DNHD1）中发现了可能的致病性变异，每个基因都含有独立的患者重叠表型的纯合子突变。此外，全外显子测序还在32个基因中发现了纯合子和隐性变异（MAMDC2、TUBAL3、CPNE6、KLHL24、USP2、PIP5K1A、UBE4A、TP53TG5、ATOH1、C16ORF90、SLC39A14、TRERF1、RGL1、CDH11、SYDE2、HIRA、FEZF2、PROCA1、PIANP、PLK2、QRFPR、AP3B2、NUDT2、UFC1、BTN3A2、TADA1、ARFGEF3、FAM160B1、ZMYM5、SLC45A1、ARHGAP33和CAPS2），这些基因被提名为潜在的候选者，基于多方面的证据。其中一个基因（SLC39A14）在一种可能可治疗的低镁血症和神经退行性变形式中双等位基因失活。此外，全外显子测序还发现了先前已发表的候选基因中的可能致病性变异（ASTN1、HELZ、THOC6、WDR45B、ADRA2B和CLIP1），从而支持了它们在ID发病机制中的作用。这些结果扩大了ID的致病基因组，并支持将基因组学作为ID个体的第一级测试方法[3]。

在染色体12短臂非镶嵌性部分重复的病例研究中，研究者描述了一名具有面部畸形、发育迟缓和智力障碍的患者的临床特征、细胞遗传学和细胞基因组学分析以及基因型-表型相关性。该患者的GTG-banded核型为46,XX,invdup(12)(pter → p13.32::p11.1 → p13.31::p13.31 → qter)。在染色体区域arr[GRCh37]12p13.31-p11.1(6914072_34756209)x3中检测到约28Mb的遗传增益。染色体12p的重复表型通常由畸形特征、多种先天性异常和智力障碍组成。文献中的一些病例描述了与神经发育疾病相关的基因，如ING4、CHD4、MFAP5、GRIN2B、SOX5、SCN8A和PIANP。该患者中的12p重复是新生儿的。这项研究应有助于12p部分重复病例中的基因型-表型相关性[4]。

在对具有各种孟德尔表型的患者中进行性发育异常（DSD）调查的研究中，研究者试图定义在一个单一中心中遇到的DSD表型。数据是从根据2006年共识标准记录的异常生殖器的患者中检索的。在具有兼容的人类表型本体论的149名患者（129个家庭）中，有76名患者（68个家庭）有已确定的遗传原因并被纳入分析。在42个基因中发现了潜在的致病性变异，两名患者有双重分子诊断。六种基因在OMIM中没有相关的表型（PIANP、CELSR2、USP2、FAM179B、TXNDC15和CCDC96）。13个基因在OMIM中有非DSD表型，因此研究者正在扩大它们的表型，包括DSD。研究者还强调了某些疾病尽管在OMIM中建立了DSD表型，但仍然被低估的事实，特别是与CTU2相关的DREAM-PL综合征和与TSPYL1相关的睾丸发育不全综合征。总的来说，这项对大量异质性孟德尔队列的研究扩大了与DSD相关的基因和疾病列表，超出了那些经典上与DSD相关的范围[5]。

在肝脏窦状内皮细胞（LSEC）的研究中，研究者使用了双面基因表达分析的方法，将新鲜分离的体外LSEC与肺微血管内皮细胞（LMEC）以及培养42小时后的LSEC进行比较。LSEC的标志性基因包括在LMEC和培养后的LSEC中下调的48个基因（至少在一个比较中倍数变化>7）；这些基因的定量逆转录聚合酶链反应确认包括多个家族成员和信号通路相关分子。LSEC分化程序包括不同的生长因子（Wnt2、Fzd4、5、9、Wls、血管内皮生长因子[VEGFR] 1、2、3、Nrp2）和转录因子（Gata4、Lmo3、Tcfec、Maf）以及内吞作用相关（Stabilin-1/2、Lyve1和Ehd3）和细胞骨架相关分子（Rnd3/RhoE）。与新鲜分离的LSEC和LMEC相比，在培养的LSEC中特异性诱导的基因（Esm-1、Aatf）和上调至LMEC水平的基因表达（CXCR4、Apelin）证实了LSEC在体外真正的转分化。此外，研究还发现了一种新的26kDa单跨膜蛋白，肝脏内皮分化相关蛋白（Leda）-1，该蛋白在所有肝脏内皮细胞中选择性表达，并优先定位于细胞基底外侧表面。在MDCK细胞中强制过表达Leda-1后，Leda-1被归类到E-钙粘蛋白阳性的粘附连接，这表明其在细胞粘附和极性方面的功能性参与。大鼠的微血管分析确定了LSEC特有的分化程序，包括新的连接分子Leda-1，该程序受肝脏微环境的影响[6]。

综上所述，PIANP基因的研究揭示了其在神经发育和行为性状控制中的重要作用。PIANP的缺失与自闭症样行为、小脑和海马体病理以及GBR信号传导的异常相关。此外，PIANP基因还与肠道微生物群落调节、智力障碍和性发育异常等其他生物学过程有关。这些发现强调了PIANP基因在多种疾病和生物学过程中的重要性，为深入研究其功能和开发新的治疗策略提供了基础。