Capsl-KO 基因敲除小鼠

基因Capsl，也称为Calcyphosine-like，是一种重要的蛋白质编码基因。Calcyphosine-like蛋白在多种生物学过程中发挥着关键作用，包括血管生成、脂肪生成、免疫调节和细胞信号传导。该基因的表达和功能异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如家族性渗出性视网膜病变（FEVR）、多发性对称性脂肪瘤（MSL）、1型糖尿病、自身免疫性甲状腺疾病和难治性新皮质癫痫等。

在家族性渗出性视网膜病变（FEVR）中，Calcyphosine-like基因的功能障碍通过MYC信号通路导致视网膜血管生成受损。研究发现，CAPSL基因的两个杂合子变异与FEVR相关，并且这两个变异都表现出CAPSL蛋白表达受损。在血管内皮细胞中特异性地灭活Capsl导致视网膜血管生成延迟，内皮细胞增殖/迁移受损，并重现了人类FEVR表型。此外，CAPSL敲低的人视网膜微血管内皮细胞（HRECs）表现出管状形成受损、细胞增殖减少、细胞极性建立中断、丝足/片足形成受损以及集体细胞迁移中断。转录组和蛋白质组分析表明，CAPSL的缺失抑制了MYC信号通路，其中核心MYC靶基因的表达显著降低。此外，CAPSL敲低的人视网膜微血管内皮细胞和c-MYC敲低的人脐静脉内皮细胞的分析揭示了类似的转录模式。综上所述，该研究报道了一个新的与FEVR相关的候选基因CAPSL，为FEVR的遗传咨询提供了有价值的信息。此外，该研究还揭示了CAPSL功能受损可能通过MYC信号通路导致FEVR，为FEVR的发病机制提供了新的见解[1]。

在多发性对称性脂肪瘤（MSL）中，Calcyphosine-like基因的表达受到调节并参与脂肪生成。研究发现，在四代MSL家族中，通过全外显子测序（WES）在3个受影响个体和1个必需要素载体中鉴定出Calcyphosine-like（CAPSL）作为该家族最有希望的候选基因。在21个独立患者中筛选CAPSL编码序列变异排除了CAPSL作为常见单基因原因，但使用免疫组织化学发现，CAPSL不仅在索引患者中下调，而且在10个独立散发性MSL患者中也下调。这表明CAPSL在散发性MSL中受到调节，不受潜在遗传/多因素原因的影响。此外，研究者培养MSL患者的预脂肪细胞，并生成了基于3T3-L1的Capsl敲除和过表达细胞模型，发现CAPSL似乎参与了脂肪细胞生物学，并且自噬的干扰可能是MSL发病机制的一个潜在机制。CAPSL的免疫染色可以成为MSL临床护理中的第一个诊断工具，有潜力提高诊断时间和医疗选择[2]。

在1型糖尿病中，Calcyphosine-like基因的变异与疾病的发生相关。研究发现，在大型白色人群中，CAPSL-rs1445898与1型糖尿病相关，并在全基因组分析中得到证实，该分析还发现CAPSL附近的IL7R与疾病相关。该研究旨在独立队列中复制上述关联。研究者分析了两个CAPSL（rs1010601和rs1445898）和三个IL7R（rs6897932、rs987106和rs3194051）多态性。所有这些单核苷酸多态性（SNPs）使用TaqMan小沟结合剂化学在301个无关联的西班牙1型糖尿病患者和646个健康对照中进行基因分型。此外，相关的CAPSL SNP rs1445898在荷兰队列中进行了基因分型，该队列包括429个1型糖尿病患者和720个健康对照。CAPSL SNP rs1445898的纯合突变基因型在整个西班牙队列中表现出对疾病的保护趋势（优势比[95% CI] 0.70[0.44-1.09]; p = 0.09）和荷兰队列（优势比[95% CI] 0.74[0.51-1.05]; p = 0.09）。将两个队列合并后，结果显示统计学上显著差异（Mantel-Haenszel优势比0.71; p = 0.005）。这种保护作用在早期发病与晚期发病的西班牙患者中显著不同（优势比[95% CI] 0.26[0.10-0.65]; p = 0.001）。同样，在早期发病亚组中，IL7R SNP rs6897932的纯合突变基因型也表现出类似的保护作用（优势比[95% CI] 0.18[0.02-0.94]; p = 0.02）。综上所述，该研究描述了CAPSL-IL7R位点与1型糖尿病的独立复制关联，特别是对于早期发病的1型糖尿病患者[3]。

在难治性新皮质癫痫中，Calcyphosine-like基因的表达与疾病的发生和发展相关。研究者使用加权基因共表达网络分析（WGCNA）和基因集变异分析（GSVA）方法分析了从10名中国难治性新皮质癫痫患者的20个手术切除样本（癫痫发生区 EZ 和刺激性区 IZ）中下载的原始微阵列数据（GSE31718）的总RNA数据。雌激素反应途径的晚期阶段、IL6-JAK-STAT3信号通路和G2检查点与EZ相关，而雌激素反应途径的早期阶段和TGF-β信号在IZ中表达更强。同种异体排斥、顶面和TGF-β信号与高发作频率相关，而未折叠蛋白反应和MYC靶基因主要在低发作频率患者中表达。与发作频率相关的基因包括OSR2、CABP4、CAPSL、CYP4F8和FRK，这些基因在粉红色模块中具有高基因显著性（GS）值，而SH3GLB2、CHAC1和DDX23在黄色模块中具有低基因显著性（GS）值。EZ和IZ的作用涉及不同的生物学机制。与发作频率相关的上调基因包括OSR2、CABP4、CAPSL、CYP4F8和FRK，而下调基因包括SH3GLB2、CHAC1和DDX23。通过WGCNA和GSVA获得的关键基因和差异通路证据可能是临床实践中新的预防和药物干预的生物标志物[4]。

在自身免疫性甲状腺疾病中，Calcyphosine-like基因的变异与疾病的发生相关。研究者分析了位于IL7R（rs3194051、rs6897932）、CD226（rs763361）、CAPSL（rs1010601）和CLEC16A（rs725613）基因位点的单核苷酸多态性（SNPs）在56例桥本氏甲状腺炎（HT）患者、124例格雷夫斯病（GD）患者和156例健康儿童中的分布。研究者观察到HT男性患者与对照组成员之间IL7R（rs6897932）位点的等位基因存在显著差异（C > T，p = 0.028），所有GD患者与健康儿童（C > T，p = 0.035）以及GD女性患者与健康儿童（C > T，p = 0.018）之间也存在显著差异。此外，GD患者在rs6897932位点的C/T基因型频率较低，而HT男性患者在rs1010601位点的C/T基因型频率也较低。IL7R（rs6897932）位点T等位基因的存在似乎对男性HT具有保护作用，而对所有儿童GD也具有保护作用。同样，CAPSL位点（rs1010601）T等位基因的存在似乎降低了所有患者HT发展的风险[5]。

在海洋无脊椎动物Urechis unicinctus中，Calcyphosine-like基因的表达与鞭毛发生相关。研究发现，U. unicinctus胚胎和幼虫的体表鞭毛可以分为四种类型：体表短鞭毛、顶丛、口周鞭毛和尾鞭毛。进一步使用光显微镜和电子显微镜描述了体表鞭毛的分布和起源。为了更好地了解鞭毛发生的分子机制，研究者使用RNA-Seq技术揭示了U. unicinctus鞭毛发生关键阶段的胚胎和幼虫转录组谱。通过RNA-Seq从24个cDNA文库中获得了29,158个差异表达基因（DEGs）。KEGG通路富集分析结果显示，Notch、Wnt和Ca2+信号通路在顶丛和口周鞭毛的发生过程中显著富集。此外，根据表达模式对所有DEGs进行了分类，并将具有相似表达模式的DEGs分组到一个模块中。所有DEG共表达模块都与特征（体表短鞭毛、顶丛、口周鞭毛和尾鞭毛）相关联。WGCNA结果显示，DEGs根据基因表达模式分为13个模块，第7、8和10号模块中的基因与顶丛、口周鞭毛和尾鞭毛的发生高度相关。在上述三个模块中，报告的鞭毛相关基因Cnbd2和未报告的鞭毛相关候选基因FAM181B、Capsl、Chst3、TMIE和Innexin被认为是与鞭毛发生高度相关的基因。值得注意的是，Innexin是两个模块（第7号和第8号）的前10个枢纽基因之一，这表明Innexin可能在U. unicinctus顶丛、口周鞭毛和尾鞭毛的发生中发挥重要作用。该研究揭示了U. unicinctus胚胎和幼虫体表鞭毛发生的特征，为探索体表鞭毛发生的分子机制提供了基本数据[6]。

在格雷夫斯病（GD）中，Calcyphosine-like基因的变异与疾病的发生相关。该研究综述了关于GD易感性的遗传因素，并强调了观察到的关联的功能意义。研究者讨论了最近旨在细化HLA复合物内发现的疾病关联的努力，并将HLA I类和HLA-DPB1位点纳入其中。研究者总结了关于非HLA基因（如PTPN22、CTLA4、CD40、TSHR和TG）的数据，这些基因在GD中的作用已被广泛研究。研究者还回顾了最近发现与GD相关的其他未经验证的GD候选基因，这些基因通过其与1型糖尿病的关联被选择：Tenr-IL2-IL21、CAPSL（编码Calcyphosine-like蛋白）、IFIH1（干扰素诱导的螺旋酶C结构域1基因）、AFF3、CD226和PTPN2。研究者还回顾了与GD相关的X染色体非整倍性和胎儿微嵌合的报告。最后，研究者讨论了GD中的基因型-表型相关性[7]。

在1型糖尿病（T1D）中，Calcyphosine-like基因的变异与疾病的发生相关。全基因组关联（GWA）研究发现，与T1D显著相关的许多单核苷酸多态性（SNPs）被发现。为了证实其中一些候选关联，研究者对来自美国的2046名高加索族T1D患者和2417名正常对照进行了五个基因组区域的SNPs基因分型。在四个基因组区域（染色体3上的rs2929366/NM_144715、染色体5上的rs9127/Q7Z4C4、染色体5上的rs1445898/CAPSL和染色体19上的rs2302188/NM_033543）中未获得证据，但研究者提供了T1D与2q染色体上IFIH1连锁不平衡（LD）块中多个SNPs之间关联的强有力证据。在2q区域中，位于IFIH1基因内或IFIH1 5'区域的10个SNPs中，有4个SNPs与乔治亚州人群中的T1D显著相关[优势比（OR）= 1.7-1.9]，最佳P值在SNP rs1990760（P = 8 x 10(-8)和OR = 1.9）处发现。IFIH1基因表达水平在周围血单个核细胞中与IFIH1基因型显著相关，具有易感基因型的个体中IFIH1水平更高（P = 0.005）。因此，基因关联和基因表达数据均表明，IFIH1是该LD块中T1D最有可能的候选基因[8]。

在1型糖尿病（T1D）中，Calcyphosine-like基因的变异与疾病的发生相关。近年来，与T1D相关的遗传关联的发现速度加快，包括主要组织相容性复合物（MHC）区域在内的已证实位点总数达到43个。然而，对这些位点以及已建立的T1D位点进行的关联解析，在样本数量或标记数量方面尚未充分进行。作为1型糖尿病遗传学联盟候选基因研究的一部分，在2300个受影响的同胞对家庭中，对19个候选基因（INS、PTPN22、IL2RA、CTLA4、IFIH1、SUMO4、VDR、PAX4、OAS1、IRS1、IL4、IL4R、IL13、IL12B、CEACAM21、CAPSL、Q7Z4c4(5Q)、FOXP3、EFHB）中的257个单核苷酸多态性（SNPs）进行了基因分型，并测试了与T1D的关联。该研究在α=0.002和等位基因频率为0.2时，具有80%的功率检测到相对风险（RR）为1.20的效果，而对于RR为1.15的效果，功率下降到仅40%。在INS基因中，rs689（-23 HphI）是与T1D最相关的SNP（P=3.8 x 10(-31)），估计RR=0.57（95%置信区间，0.52-0.63）。此外，rs689与T1D的发病年龄相关（P=0.001），T1D保护性T等位基因的纯合性使这些家庭中T1D的发病年龄延迟约2年。在PTPN22中，rs2476601（R620W）与先前报道一致，是最显著相关的SNP（P=6.9 x 10(-17)），RR=1.55（1.40-1.72）。IFIH1 SNP rs1990760（P=7.0 x 10(-4)）、RR=0.88（0.82-0.95）和CTLA4 SNP rs1427676（P=0.0005）、RR=1.14（1.06-1.23）与T1D的关联得到了证实。相比之下，SUMO4、VDR、PAX4、OAS1、IRS1、IL4、IL4R、IL13、IL12B、CEACAM21或CAPSL基因区域的关联没有得到令人信服的证据[9]。

在梅花鹿中，Calcyphosine-like基因的变异与适应性相关。该研究调查了梅花鹿种群的基因组景观，强调检测和表征同源区域（ROH）及其对适应性成分的贡献。使用85,001个高置信度SNPs，对ROH分布的调查揭示了个体中自交的微妙模式，特别是在8个农场中的2个农场中，ROH水平和ROH片段的基因组覆盖率升高。较短的ROH片段（0.5-4 Mb）的普遍存在表明这些种群之间存在历史相关性，并存在潜在的选择压力。有趣的是，尽管观察到ROH谱型的变化，但所有农场的总体基因组近交系数（FROH）仍然相对较低，表明在这些梅花鹿种群中存在可观的基因交换和有效的近交缓解。致密的ROH（cROH）被发现包含重要功能的基因，例如EGFLAM基因参与眼睛的视觉功能，SKP2基因调节细胞周期，CAPSL参与脂肪生成，SPEF2对精子鞭毛组装至关重要，DCLK3参与热应激。这项关于梅花鹿ROH的首次研究揭示了这些同源区域中基因的适应性作用。该研究获得的见解在管理这种易受威胁物种的遗传多样性方面具有更广泛的意义[10]。

综上所述，Calcyphosine-like基因在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括血管生成、脂肪生成、免疫调节和细胞信号传导。该基因的表达和功能异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如家族性渗出性视网膜病变（FEVR）、多发性对称性脂肪瘤（MSL）、1型糖尿病、自身免疫性甲状腺疾病和难治性新皮质癫痫等。Calcyphosine-like基因的变异与这些疾病的发生相关，并且该基因的表达和功能在疾病的发生和发展中发挥着重要作用。进一步研究Calcyphosine-like基因的功能和调控机制将有助于深入理解其与疾病发生和发展的关系，并为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。