Tmem182-KO 基因敲除小鼠

TMEM182，也称为跨膜蛋白182，是一种重要的跨膜蛋白。跨膜蛋白在细胞间信号传递中发挥着关键作用，参与调节细胞命运。然而，它们在肌生成和肌肉疾病中的生理功能和作用机制仍然知之甚少。研究发现，TMEM182在肌生成过程中显著上调，但其详细功能尚不清楚[1]。

TMEM182在骨骼肌和脂肪组织中特异性表达，并由肌源性调节因子MyoD1在转录水平上调控[1]。功能上，TMEM182抑制肌母细胞的分化和融合。体内研究表明，TMEM182诱导肌肉纤维萎缩并延迟肌肉再生。在TMEM182敲除小鼠中，观察到体重、肌肉质量、肌肉纤维数量和肌肉纤维直径显著增加。骨骼肌再生在TMEM182敲除小鼠中加速。此外，研究发现TMEM182在骨骼肌中的抑制作用依赖于整合素β1（ITGB1），这是细胞粘附和肌肉形成中必不可少的膜受体。TMEM182直接与ITGB1相互作用，这种相互作用需要ITGB1的细胞外杂合域（aa 387-470）和TMEM182大细胞外环中的保守区域（aa 52-62）。机制上，TMEM182通过协调ITGB1与层粘连蛋白的关联并调节ITGB1的细胞内信号传导来调节ITGB1的激活。肌源性TMEM182缺失增加了ITGB1与层粘连蛋白的结合活性，并在肌生成过程中诱导了FAK-ERK和FAK-Akt信号通路的激活[1]。

此外，TMEM182在脂肪沉积和代谢中也发挥着重要作用。研究发现，TMEM182过表达增加了与脂肪合成相关的基因表达，并促进了前脂肪细胞分化为脂肪细胞。在TMEM182敲除小鼠中，观察到腹部脂肪沉积显著减少。RNA测序结果表明，TMEM182过表达增强了与脂肪形成、细胞外基质-受体相互作用和细胞粘附相关的通路活性。此外，超高效液相色谱-质谱（UPLC-MS/MS）分析显示，TMEM182显著改变了鸡胸肌中的代谢物和脂质含量和组成。具体来说，TMEM182增加了鸡胸肌中氨基酸及其衍生物的含量，促进了氨基酸代谢途径。脂质组学也揭示了TMEM182过表达后胸肌中甘油磷脂、鞘脂和磷脂含量的显著增加。这些发现表明，TMEM182在调节脂肪沉积和代谢中起着至关重要的作用，使其成为治疗肥胖相关疾病和动物育种的潜在靶点[2]。

此外，研究发现，TMEM182基因中的2个碱基缺失与TMEM182 mRNA表达和鸡体重相关。在白来亨鸡与兴化鸡杂交的后代中，检测到TMEM182内含子1中的2个碱基缺失，并观察到三种基因型：II（插入纯合子）、ID（插入和缺失杂合子）和DD（缺失纯合子）。关联分析表明，该缺失与F2群体中的体重、肌肉纤维面积、胸肌重量和翼重量显著相关。在II基因型鸡的腿部肌肉中，TMEM182的表达高于DD基因型，且2个碱基缺失位于一个假定的PAX4结合位点。进一步的研究通过荧光素酶分析发现，PAX4可以结合到假定的结合位点并增加TMEM182的转录，而2个碱基缺失破坏了PAX4的结合。该研究为TMEM182内含子1中的2个碱基缺失与鸡生长和胴体性状的相关性提供了证据。这个2个碱基缺失可以作为肉鸡育种中的遗传标记[3]。

另外，研究发现，TMEM182在白脂肪组织（WAT）中表达最高，并且在脂肪细胞分化过程中显著上调。与3T3-L1前脂肪细胞相比，在脂肪生成诱导后3天，检测到TMEM182转录本的水平升高约157倍，在成熟的3T3-L1脂肪细胞中升高约2500倍。TNFα处理3T3-L1脂肪细胞导致TMEM182转录本水平降低约90%。此外，骨骼肌和心脏也被发现表达TMEM182转录本。在C2C12肌生成过程中，观察到肌母细胞向肌细胞的转化过程中TMEM182转录本的显著上调。WAT是TMEM182转录本表达最明显的部位，TMEM182转录本水平在ob/ob小鼠的脂肪组织中发生变化，并且在3T3-L1脂肪细胞暴露于促炎细胞因子TNFα后也会发生变化。在体外脂肪生成和肌生成过程中TMEM182转录本的显著上调表明，TMEM182可能在这些两种细胞类型的细胞内通路中发挥作用[4]。

综上所述，TMEM182是一种重要的跨膜蛋白，在肌生成和肌肉再生中起着重要的调节作用。它通过抑制肌母细胞的分化和融合，以及与ITGB1的相互作用来调节肌肉发育。此外，TMEM182在脂肪沉积和代谢中也发挥着重要作用，其过表达促进了脂肪生成和脂肪细胞分化。TMEM182的表达受到MyoD1和PAX4等转录因子的调控，且其表达与鸡的体重和肌肉生长性状相关。研究TMEM182的功能和调控机制有助于深入理解其在肌肉发育和代谢中的作用，并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。