Cst11-KO 基因敲除小鼠

Cst11，也称为Cystatin 11，是一种新的Cystatin类型2家族的半胱氨酸蛋白酶抑制剂成员。它最初在猕猴的附睾中被发现，并定位于人类染色体20p11.2。Cst11基因由三个外显子组成，其结构与其他Cystatin家族2基因相似。此外，还发现了一个外显子2缺失的替代转录本CST11Delta2。Cst11 mRNA的表达仅限于附睾，并且受雄激素的调节。Cst11蛋白在附睾的初始段最为丰富，但整个附睾和射出的精子中都有检测到。Cst11的三级结构计算表明，其三个区域与CST3的蛋白酶抑制楔相对应，这与蛋白酶抑制剂功能一致。完整的和缺失外显子2的Cst11重组蛋白都被测试了抗菌活性。经过2小时的孵育，用50微克/毫升的重组Cst11或CST11Delta2处理的大肠杆菌，细菌集落形成单位减少到对照组的30%，这表明两种形式都具有抗菌活性[1]。

睾丸激素（T）被证明可以雄性化雌性小鼠的肝脏表型，表现为上调和下调男性特异性和女性特异性基因的表达，分别参与肝代谢。研究发现，在用T雄性化成年雌性C57BL/6小鼠的肝脏中，有82个启动子发生了显著的表观遗传修饰（p<0.05），其中47个和35个启动子分别表现出DNA甲基化的增加和减少。大多数这些启动子在基因转录起始位点（TSS）上游+500到+2000bp的Ups区域显示出DNA甲基化的变化。在启动子的Cor区域，即TSS周围的+500到-500bp，检测到的T诱导的修饰较少。在T上调的男性特异性基因Cyp7b1、Cyp2d9、Cyp4a10、Ugt2b1、Ugt2b38、Hsd3b5、Slco1a1以及T下调的女性特异性基因Cyp2b9、Cyp2b13、Cyp3a41、Cyp3a44、Fmo3、Sult2a2中，启动子DNA仍然未甲基化。尽管甲基化，Ar、Esr1和Esr2的启动子DNA仍然不受T的影响。然而，T降低了编码AR协同激活剂多巴脱羧酶的Ddc的Cor启动子区域的DNA甲基化。在鉴定的15个具有注释功能的Cor启动子基因中，还包括与先天免疫相关的Defb43、Cst11和Sele。这些数据支持了T可能对肝脏固有免疫系统的功能产生长期表观遗传效应的观点[2]。

在瓶鼻海豚（Tursiops truncatus）的精子和精浆中进行了蛋白质鉴定，以作为鲸目动物的模型生物。通过LC-MS/MS的蛋白质组学分析，在精子中鉴定了419种蛋白质，在精浆中鉴定了303种蛋白质，其中111种蛋白质在两者中都共享。此外，还鉴定了70种参与生殖过程的蛋白质，其中39种在精子中，31种在精浆中。在这些样本中最丰富的五种蛋白质也被鉴定出来：精子中的AKAP3、ODF2、TUBB、GSTM3、ROPN1和精浆中的CST11、LTF、ALB、HSP90B1、PIGR。这项研究首次描述了鲸目动物精子和精浆的蛋白质组，为未来研究新的生物标志物、分析保护能力或可能的辅助生殖技术领域的额外应用开辟了道路[3]。

牦牛（Bos grunniens）和黄牛（Bos taurus）之间的杂交品种Cattleyak表现出更高的适应恶劣环境的能力，并且在生产性能方面优于牦牛和黄牛。然而，Cattleyak的雌性是可育的，但雄性是不育的。以前的研究主要集中在睾丸组织上，以研究Cattleyak雄性不育的机制。然而，到目前为止，还没有对牦牛和Cattleyak附睾的转录组进行研究。该研究的目标是通过对牦牛和Cattleyak附睾进行mRNA测序，进行比较转录组分析，并预测Cattleyak雄性不育的病因。在Cattleyak中，总共鉴定出3008个差异表达基因（DEGs），其中1645个DEGs上调，1363个DEGs下调。13个DEGs通过实时定量PCR得到验证。DEGs包括与精子成熟、运动性、男性生育能力、水和离子通道以及β-防御素相关的基因。LCN9、SPINT4、CES5A、CD52、CST11、SERPINA1、CTSK、FABP4、CCR5、GRIA2、ENTPD3、LOC523530以及DEFB129、DEFB128、DEFB127、DEFB126、DEFB124、DEFB122A、DEFB122、DEFB119都下调，而NRIP1和TMEM212在排名前30的DEGs中上调。此外，内质网蛋白加工途径在排名前三的显著富集的KEGG通路中位居榜首，由于内质网相关基因的异常表达，整个内质网蛋白加工途径可能在雄性Cattleyak中受到破坏，导致与精子成熟、运动性和防御相关的几个重要基因下调。总的来说，研究发现牦牛和Cattleyak附睾的转录组谱存在显著差异。DEGs涉及精子成熟、运动性、男性生育能力、水和离子通道以及β-防御素。内质网相关基因的异常表达可能导致雄性Cattleyak中内质网蛋白加工途径的破坏，从而导致与精子成熟、运动性和防御相关的几个重要基因下调[4]。

综上所述，Cst11作为一种新的Cystatin类型2家族的半胱氨酸蛋白酶抑制剂成员，在生殖系统中发挥着重要作用。它在附睾中特异性表达，受雄激素调节，并且具有抗菌活性。此外，Cst11的表达也与肝脏的表观遗传修饰有关，并且在海豚的精子和精浆中也有检测到。在Cattleyak中，Cst11的表达下调，可能与雄性不育有关。Cst11的研究有助于深入理解其在生殖系统和免疫调节中的作用，为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。