Eln-KO 基因敲除小鼠

基因ELN，也称为Elastin，是一种重要的结构蛋白，主要负责合成弹性纤维，这些纤维为组织提供了弹性和回缩能力。弹性纤维主要存在于血管、肺和皮肤等需要反复变形的组织中。ELN基因编码的弹性蛋白在发育早期产生，并且在几十年内保持稳定。随着年龄的增长，弹性纤维的分解会导致组织弹性的丧失和老化。ELN基因的罕见突变会导致疾病，影响蛋白质的剂量（如主动脉瓣上狭窄、Williams-Beuren综合征和Williams-Beuren区域重复综合征）和蛋白质的功能（如常染色体显性松弛症）[2]。

Williams-Beuren综合征（WS）是一种相对罕见的微缺失综合征，每7,500人中就有1人受到影响。该综合征是由于减数分裂时低拷贝DNA重复元件的错配导致的。WS患者的缺失大小相似，导致染色体7q11.23上25-27个基因的丢失。这种独特的疾病影响多个系统，其特征包括但不限于心血管疾病（特别是大动脉的狭窄，最显著的是主动脉瓣上狭窄）、独特的颅面外观以及特定的认知和行为特征，包括智力障碍和超社交性。基因型-表型证据最强的是ELN基因，该基因编码弹性蛋白，负责WS的血管和结缔组织特征[1]。越来越多的证据还表明，BAZ1B、LIMK1、STX1A和MLXIPL的缺失也对表型有影响，但仍需更多工作来了解这些缺失如何导致临床结果[1]。

ELN基因的突变不仅与WS有关，还与其他疾病有关。例如，ELN基因的新型无义突变可能导致心脏异常和腹股沟疝。一名中国男孩被发现患有这种突变，表现为运动不耐受、体重增长受限、心脏杂音和腹股沟疝。基因测序显示ELN基因中存在一种新型无义突变（c.757C>T (p.Gln253Ter), NM_000501.4）。由于严重的分支肺动脉狭窄，进行了自体心包的分支肺动脉重建术。术后3个月进行了腹股沟疝修复术。经过6个月的门诊随访，该儿童恢复良好，体重随年龄增长，没有特殊临床症状。这种新发现的突变导致了轻度主动脉瓣上狭窄和严重的分支肺动脉狭窄[3]。

ELN基因的复制也与家族性主动脉瓣上动脉瘤有关。在一项研究中，报告了一例家族性7q11.23三倍体，包括ELN基因，与主动脉瓣上动脉瘤有关。在第一次怀孕期间，患者被诊断为结节性硬化症和主动脉瓣上动脉瘤。胎儿也受到了影响。在第二次怀孕期间，父母进行了植入前诊断，并且为夫妇提供了随后的产前诊断，包括TSC1分子分析、核型分析和多重连接探针扩增。在胎儿的脱氧核糖核酸中未发现TSC1突变。胎儿的核型正常，但多重连接探针扩增检测到7q11.23的复制。进一步的定量聚合酶链反应和比较基因组杂交检测确定了7q11.23三倍体，涉及ELN和LIMK1。胎儿心脏超声检查发现主动脉瓣上动脉瘤。为该家族的17名成员提供了7q11.23三倍体的家族筛查，当发现三倍体时，进行心脏超声检查。在11个三倍体个体中，有10个被发现患有主动脉瓣上动脉瘤。其中，两个个体接受了药物治疗，一个个体需要手术。因此，对于7q11.23三倍体的个体，建议进行心脏监测[4]。

ELN基因的另一种作用是保护细胞免受细胞衰老。细胞衰老是细胞增殖的稳定抑制和衰老相关分泌表型（SASP）的特征，随着衰老而增加，促进与年龄相关的疾病和整体衰老的发生，迄今为止尚未与弹性蛋白联系起来。研究表明，通过siRNA在正常人类成纤维细胞中或通过敲除在小鼠胚胎成纤维细胞中下调ELN，会导致早衰。令人惊讶的是，这种影响独立于弹性纤维的降解或弹性蛋白的产生，但它依赖于ELN下调后HMOX1的快速增加。此外，HMOX1的诱导依赖于p53和NRF2转录因子，导致铁的增加，进一步介导ELN下调引起的衰老。对铁依赖性DNA和组蛋白去甲基化酶的筛选揭示了组蛋白PHF8去甲基化酶在介导ELN下调引起的衰老中的作用。这些结果揭示了一种新的机制，即ELN通过非经典机制保护细胞免受细胞衰老，涉及ROS/HMOX1/铁积累/PHF8组蛋白去甲基化酶途径的基因表达重新编程，从而促进衰老程序[5]。

此外，ELN和FBN2基因的变异与两种运动相关的肌肉骨骼损伤有关。ELN rs2071307和FBN2 rs331079基因变异与软组织病理学相关。一项研究旨在确定这些变异是否是跟腱病（AT）和前交叉韧带（ACL）撕裂的易感因素。对于AT研究，招募了135例病例（TEN组）和239例无症状对照。对于ACL撕裂研究，队列包括141例病例（ACL组）和219例对照。使用TaqMan测定法对ELN rs2071307和FBN2 rs331079变异进行基因分型。使用方差分析和卡方检验来确定任一变异是否与AT或ACL撕裂相关，显著性设置为p<0.05。FBN2变异的GG基因型在TEN组中显著过表达（p=0.035；OR=1.83；95% CI 1.04-3.25），与CON组相比。研究人员还发现，G等位基因的频率在TEN组（p=0.017；OR=1.90；95% CI 1.11-3.27）和ACL组（p=0.047；OR=1.76；95% CI 1.00-3.10）中与对照相比有显著差异。ELN rs207137变异与AT或ACL撕裂无关。因此，FBN2基因内的DNA序列变异与AT和ACL撕裂相关[6]。

综上所述，基因ELN编码的弹性蛋白在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括组织弹性的维持、疾病的发生和细胞衰老。ELN基因的突变与多种疾病有关，包括WS、主动脉瓣上狭窄、松弛症、心脏异常和腹股沟疝等。ELN基因的复制与主动脉瓣上动脉瘤有关。此外，ELN基因还具有非经典机制，通过ROS/HMOX1/铁积累/PHF8组蛋白去甲基化酶途径保护细胞免受细胞衰老。此外，ELN和FBN2基因的变异与跟腱病和前交叉韧带撕裂有关。因此，ELN基因的研究对于深入理解弹性蛋白在生物学和疾病发生中的作用具有重要意义，并为相关疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。