Pkd2l2-KO 基因敲除小鼠

Pkd2l2，即PKD2L2，是PKD2基因家族的一个成员，编码一个重要的阳离子通道蛋白，参与多种发育过程。PKD2基因家族在哺乳动物进化过程中高度保守，并且在各种生理过程中发挥关键作用。研究表明，PKD2基因家族成员在啮齿类动物中进化得更快，这可能是因为纯化选择力的减弱。PKD2L2基因在纯化选择约束下的进化速度较PKD和PKD2L1基因慢。有趣的是，PKD2L2跨膜结构域的一些环状区域表现出比预期更高的P(N)/P(S)比值，这表明这些区域在生物体中具有更高的功能差异，值得特别注意[1]。

PKD2L2基因在哺乳动物睾丸中显著表达，该基因编码的蛋白polycystin-L2主要存在于精子细胞和圆形精细胞以及延长精子细胞的头部和尾部，这些细胞位于小鼠睾丸组织切片中的曲细精管中。Pkd2l2的绿色荧光融合蛋白定位于HEK293和MDCK细胞的质膜中，这表明它可能作为一种质膜蛋白发挥作用。Pkd2l2的过表达增加了MDCK细胞中的细胞内钙浓度。这些数据表明，Pkd2l2可能通过调节细胞内钙浓度参与精子发生的中后期阶段[2]。

研究表明，在缺乏功能性Trpm2、Pkd2、Pkd2l1、Pkd2l2和Pkd1l3的突变小鼠中，毛细胞的机械转导仍然存在。这些结果表明，在毛细胞转导中，没有参与33个小鼠TRP通道[3]。

在沙特阿拉伯慢性肾脏病（CKD）和常染色体显性多囊肾病（ADPKD）患者中，通过全外显子测序鉴定了在PKD1和PKD2L2基因中的两个新的错义突变。这些发现表明，这些突变导致了沙特阿拉伯人群中的ADPKD发展[4]。

在斑马鱼中，PKD基因家族包括pkd1、pkd1b、pkd1l1、pkd1l2a、pkd1l2b、pkd2和pkd2l1等七个基因。这些基因在发育过程中表达，并且大多数结构中表达一个pkd1-like基因和一个pkd2-like基因，这表明这些基因编码一个异源蛋白复合物。例如，pkd2和pkd1l1在Kupffer's囊中表达，而pkd1和pkd2在发育中的原肾中表达。在脊髓中，pkd1l2a和pkd2l1在KA细胞中共表达。此外，还观察到所有七个pkd基因在可能对应于味觉受体的区域中的潜在共表达。这些结果提供了一个重要的斑马鱼pkd基因目录，为阐明细胞和发育过程以及模拟人类疾病提供了重要的模型系统[5]。

直接记录和分子鉴定了初级纤毛的钙通道。初级纤毛是一种结构化的微管（9+0）组成的细长的非运动性突起，被质膜包围。初级纤毛在细胞分裂之间充当细胞分裂装置的组成部分，并作为钙信号和Hedgehog信号通路的特殊隔室。特殊的感官纤毛，如视网膜感光细胞和嗅觉纤毛，使用不同的离子通道。从肾脏细胞的初级纤毛中测量到的离子电流，但其负责的基因尚未被鉴定。在常染色体显性多囊肾病（PKD）的连锁研究中发现的polycystin蛋白（PC和PKD），是候选通道，分为两类结构：11个跨膜蛋白（PKD1、PKD1L1和PKD1L2），具有大的细胞外氨基末端，具有细胞粘附结构域和G蛋白偶联受体蛋白水解位点的特征，以及6个跨膜通道蛋白（PKD2、PKD2L1和PKD2L2；TRPPs）。证据表明，PKD1蛋白通过卷曲螺旋结构域与PKD2蛋白相关联。本研究使用了一种转基因小鼠，其中只有纤毛表达荧光蛋白，并直接从初级纤毛进行记录，证明PKD1L1和PKD2L1在几种细胞类型中形成高密度的离子通道。与另一篇伴随的手稿相结合，本研究表明，PKD1L1-PKD2L1异源通道将纤毛作为一个独特的细胞内钙隔室，调节已建立的Hedgehog途径[6]。

在心脏中表达PKD基因家族的几个成员（PKD2、PKDL和PKD2L2）。最近的研究表明，这些基因编码的polycystin-2和其同源物在异源表达系统中形成Ca(2+)-调节的非选择性阳离子通道。以前，在心肌细胞中已经描述了大型传导非选择性阳离子通道（LCC），但其分子身份仍然不清楚。因此，本研究调查了LCC是否可能由polycystins形成。使用全细胞膜片钳技术和单个细胞RT-PCR对从大鼠左心室分离的肌细胞进行研究。将10 mM咖啡因应用于浴溶液以增加细胞内Ca(2+)浓度，导致在研究的56%的肌细胞中激活LCC（总数为651），其中大约10%检测到超过三个LCC。单通道电导率约为300 pS，对于单价阳离子Na(+)、K(+)、Li(+)和Cs(+)相对非选择性，并且对二价阳离子Ca(2+)和Ba(2+)也具有渗透性，但对NMDG(+)和Cl(-)不渗透。阿米洛利（IC(50)=131+/-1.1 microM）和毫摩尔浓度的三价阳离子Gd(3+)和La(3+)抑制了LCC。单个细胞RT-PCR分析表明，在单个大鼠左心室肌细胞中表达PKD2和PKD2L2的mRNA，而不是PKDL或PKD1。本研究中显示的LCC特性几乎与polycystin-2及其同源物的特性相同，这表明polycystin-2或polycystin-2L2是心室肌细胞中LCC的基础[7]。

全基因组扫描确定了与繁殖力相关的已知和新型区域。最大限度地提高每只雌性产仔数是商业和/或自给自足的畜牧业中的关键功能性状。尽管产仔数与雌性生育力和生殖成功密切相关，但在撒哈拉以南非洲的畜牧业中，这些性状的遗传控制仍然知之甚少。通过对来自埃塞俄比亚多产Bonga绵羊的Ovine HD BeadChip数据进行选择信号分析，鉴定了41个候选区域，这些区域在繁殖中受到选择。分析发现，在染色体X上有一个候选区域跨越BMP15，这表明BMP15是该品种的主要候选繁殖力基因。分析还鉴定了几个跨越以前未报道的候选区域的基因，这些基因在其他物种中与生育力和繁殖相关。与雌性生殖性状相关的基因包括SPOCK1（首次发情年龄）、GPR173（卵巢周期的介质）、HB-EGF（早期妊娠成功的信号传导）、SMARCAL1和HMGN3a（在胚胎发生过程中调节基因表达）。与雄性生殖相关的基因包括FOXJ1（精子功能和成功受精）和NME5（精子发生）。还观察到与两性其他物种的多种生育性状相关的基因，如PKD2L2、MAGED1和KDM3B。结果表明，繁殖的遗传机制非常复杂，而Bonga绵羊的繁殖力，以及可能的其他非洲本地绵羊，部分受到BMP15的控制，而其他增强雄性和雌性生育力的基因对于生殖能力至关重要[8]。

PKD2L2基因在多种生物学过程中发挥重要作用，包括精子发生、毛细胞机械转导、多囊肾病和心脏功能。研究表明，PKD2L2基因在哺乳动物进化过程中高度保守，并且在多种组织中表达。PKD2L2基因的突变与多囊肾病的发生有关。此外，PKD2L2基因在心脏中表达，并且与心脏功能有关。PKD2L2基因的研究有助于深入理解其在各种生物学过程中的作用，并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。