Gnptab-KO 基因敲除小鼠

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产品名称

Gnptab-KO 基因敲除小鼠

产品编号

S-KO-10041

品系全称

C57BL/6JCya-Gnptabem1/Cya

品系背景

C57BL/6JCya

品系编号

KOCMP-432486-Gnptab-B6J-VA

品系状态

使用本品系发表的文献需注明: Gnptab-KO 基因敲除小鼠 mice (Strain S-KO-10041) were purchased from Cyagen.
交付类型
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性别
基因型
数量

基本信息

基因研究概述

质控标准

基因
基因全称
N-acetylglucosamine-1-phosphate transferase, alpha and beta subunits
基因别称
EG432486
染色体号
Chr 10 (Mouse)
转录本 ID
NCBI: NM_001004164 | Ensembl: ENSMUST00000020251
修饰方式
全身性基因敲除
靶向范围
Exon 2
敲除长度
~1.9 kb
品系说明
该品系是基于策略设计时的数据库信息制作而成,建议您在购买前查询最新的数据库和相关文献,以获取最准确的表型信息。
表型提示
MGI:3643902Homozygous mutations cause stunted growth, high lysosomal enzyme levels, skeletal defects, retinal degeneration and secretory cell lesions. Homozygotes for an ENU allele show skeletal and facial defects, altered enzymatic activities, lysosomal storage, Purkinje cell loss, ataxia and premature death.
GNPTAB基因编码磷转移酶的α和β亚基,这是一种定位于高尔基体的溶酶体酶,负责合成甘露糖-6-磷酸(M6P)标记,将溶酶体酶靶向至溶酶体。GNPTAB基因突变会导致溶酶体酶的靶向缺陷,进而引发一系列溶酶体储存病,其中最常见的是黏多糖病II型(MLII)和黏多糖病III型(MLIII)。MLII和MLIII患者通常表现为矮小身材、骨骼畸形和发育迟缓。

在中国东部地区,研究人员对38名MLII和MLIII患者进行了研究。通过临床特征和血浆溶酶体酶活性检测,结合GNPTAB和GNPTG基因的Sanger测序和实时定量PCR,研究人员确定了这些患者的基因突变情况。结果显示,30名患者被诊断为MLII α/β,6名患者被诊断为III α/β,2名患者被诊断为III γ。在29名MLII α/β患者和6名III α/β患者中,共发现了37种不同的GNPTAB基因突变,其中包括22种新发现的突变。此外,研究人员还通过羊水检测和遗传测试对11例MLII进行了产前诊断[1]。

在巴西,研究人员对12名MLII/III患者进行了GNPTAB基因的测序分析。结果显示,所有患者都至少携带一种非致病性变异,而9种致病变异被鉴定出来。其中,最常见的是位于第19外显子的c.3503_3504delTC突变,在24个等位基因中出现了11次。这些发现表明GNPTAB基因在巴西MLII和MLIII患者中具有广泛的等位基因异质性,并建议在筛查突变时首先关注第19外显子[2]。

在埃及,研究人员对8名MLII患者进行了研究。通过临床评估、酶活性生化评价、牙龈包涵体电子显微镜检查和GNPTAB基因的靶向下一代测序,研究人员发现了3种GNPTAB基因突变,包括1种新发现的移码突变和2种已报道的突变。所有患者均为相应突变的纯合子,且父母为近亲结婚。根据建立的四级诊断方案,所有8名患者最终被诊断为MLII[3]。

印度研究人员报道了一例MLII患者,其GNPTAB基因存在缺失。这例患者的表型包括智力障碍、骨骼畸形和软骨缺陷等[4]。

此外,小鼠模型的研究表明,GNPTAB基因的敲除会导致小鼠幼崽隔离呼叫的异常。这些小鼠的呼叫长度缩短,间隔时间增加,音调跳跃减少,孤立呼叫增多,且功率降低,尤其是在高频部分。这些发现表明,GNPTAB基因的缺失会影响小鼠幼崽的隔离呼叫,提示GNPTAB基因可能在语言发育中发挥作用[5]。进一步的研究发现,人类GNPTAB基因中的 stuttering 突变被导入小鼠Gnptab基因后,会导致小鼠幼崽隔离呼叫的缺陷和胼胝体中星形胶质细胞病理学改变。这些数据表明,携带人类 stuttering 突变的Gnptab小鼠的发声缺陷可能源于星形胶质细胞的异常,尤其是在胼胝体中,并支持了关于 stuttering 中半球间通讯缺陷的假设[6]。

巴西研究人员报道了一例MLIII患者,其GNPTAB基因存在两种突变:c.1208T>C(p.Ile403Thr)和c.1723G>A(p.Gly575Arg)。这名患者的表型非常轻微,提示GNPTAB基因突变可能导致不同程度的临床表现[7]。

GNPTAB基因缺陷还会导致人类和小鼠的毛发色素沉着异常。通过在体外培养的人类毛囊中沉默GNPTAB基因,研究人员发现,这会导致毛囊黑色素产生抑制,黑色素体正确分类受损,酪氨酸酶活性和HMB45表达降低,以及毛囊黑色素细胞形态改变。在分离的初级人类毛囊黑色素细胞中,GNPTAB基因敲低会显著降低黑色素生成、酪氨酸酶活性和酪氨酸酶蛋白分类,以及POMC表达,并导致体外预期的溶酶体酶分类异常。此外,过表达人类黏多糖病II和黏多糖病III α/β中见到的错义突变的转基因小鼠显示出显著降低的毛囊色素沉着,从而证实了我们在人类系统中的体外和体内发现的临床相关性。这表明GNPTAB是控制人类毛囊色素沉着的临床重要酶,可能通过直接控制毛囊黑色素细胞中的酪氨酸酶分类和POMC转录来实现[8]。

研究人员还首次报道了MLII α/β患者中首次发现的GNPTAB基因大片段缺失。通过长距离PCR和测序技术,研究人员确定了这种缺失的精确特征,并发现这种缺失可能是由于第18和19内含子中的Alu-Alu不等同同源重组引起的。RT-PCR方法用于进一步评估这种改变对突变型GNPTAB前mRNA处理的影响,发现产生了三种异常转录本[9]。

最后,中国研究人员报道了一个中国家庭,其成员在GNPTAB基因中存在复合杂合突变。通过连锁分析和突变分析,研究人员发现这个家庭的成员携带了p.R364X和c.2715+1G>A两种突变。根据DNA测试和临床诊断,这个家庭被确定为MLIII。这项研究证实了患者的基因型和表型之间的病理关系,并表明基于DNA的诊断是区分ML和MPS的更好方法[10]。

综上所述,GNPTAB基因突变是MLII和MLIII的主要原因。GNPTAB基因的突变具有广泛的等位基因异质性,可能导致不同程度的临床表现。GNPTAB基因的缺失和突变还可能影响小鼠幼崽的隔离呼叫、星形胶质细胞病理学改变、毛发色素沉着异常和语言发育。这些发现有助于深入理解GNPTAB基因在溶酶体储存病和其他疾病中的作用机制,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。

参考文献:
1. Wang, Yu, Ye, Jun, Qiu, Wen-Juan, Gu, Xue-Fan, Zhang, Hui-Wen. 2018. Identification of predominant GNPTAB gene mutations in Eastern Chinese patients with mucolipidosis II/III and a prenatal diagnosis of mucolipidosis II. In Acta pharmacologica Sinica, 40, 279-287. doi:10.1038/s41401-018-0023-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29872134/
2. Cury, G K, Matte, U, Artigalás, O, Acosta, A X, Schwartz, I V D. 2013. Mucolipidosis II and III alpha/beta in Brazil: analysis of the GNPTAB gene. In Gene, 524, 59-64. doi:10.1016/j.gene.2013.03.105. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23566849/
3. Essawi, Mona L, Fateen, Ekram M, Atia, Hanan A, Hassan, Heba A, Temtamy, Samia A. 2021. Quaternary diagnostics scheme for mucolipidosis II and detection of novel mutation in GNPTAB gene. In Journal, genetic engineering & biotechnology, 19, 111. doi:10.1186/s43141-021-00204-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34342781/
4. Gowda, Vykuntaraju K, Raghavan, Varun V, Bhat, Meenakshi, Benakappa, Asha. . Mucolipidosis Type II Secondary to GNPTAB Gene Deletion from India. In Journal of pediatric neurosciences, 12, 115-116. doi:10.4103/1817-1745.205656. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28553404/
5. Barnes, Terra D, Holy, Timothy E. 2017. Knockout of Lysosomal Enzyme-Targeting Gene Causes Abnormalities in Mouse Pup Isolation Calls. In Frontiers in behavioral neuroscience, 10, 237. doi:10.3389/fnbeh.2016.00237. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28101008/
6. Han, Tae-Un, Root, Jessica, Reyes, Laura D, Barnes, Terra D, Drayna, Dennis. 2019. Human GNPTAB stuttering mutations engineered into mice cause vocalization deficits and astrocyte pathology in the corpus callosum. In Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 116, 17515-17524. doi:10.1073/pnas.1901480116. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31405983/
7. Sperb-Ludwig, F, Alegra, T, Velho, R V, Burin, M G, Schwartz, I V D. 2014. Exome sequencing for mucolipidosis III: Detection of a novel GNPTAB gene mutation in a patient with a very mild phenotype. In Molecular genetics and metabolism reports, 2, 34-37. doi:10.1016/j.ymgmr.2014.12.001. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28649523/
8. Tiede, Stephan, Hundt, Jennifer E, Paus, Ralf. 2021. UDP-GlcNAc-1-Phosphotransferase Is a Clinically Important Regulator of Human and Mouse Hair Pigmentation. In The Journal of investigative dermatology, 141, 2957-2965.e5. doi:10.1016/j.jid.2021.04.028. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34116066/
9. Coutinho, Maria Francisca, da Silva Santos, Liliana, Lacerda, Lúcia, Prata, Maria João, Alves, Sandra. 2011. Alu-Alu Recombination Underlying the First Large Genomic Deletion in GlcNAc-Phosphotransferase Alpha/Beta (GNPTAB) Gene in a MLII Alpha/Beta Patient. In JIMD reports, 4, 117-24. doi:10.1007/8904_2011_83. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23430906/
10. Zhan, Tailan, Cui, Xiukun, Xing, Xuenong, Tang, Zhaohui, Liu, Mugen. 2011. Mucolipidosis in a Chinese family with compound heterozygous mutations at the GNPTAB gene. In Clinica chimica acta; international journal of clinical chemistry, 412, 1469-71. doi:10.1016/j.cca.2011.04.025. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21549105/