Trpm5-KO 基因敲除小鼠

TRPM5是一种钙激活阳离子通道，在味觉和其他化学感觉细胞中传递信号。在味觉细胞中，TRPM5是信号级联反应的最终元素，该反应始于苦味、甜味或鲜味分子激活G蛋白偶联受体，并需要酶PLCβ2。PLCβ2将PIP2分解为DAG和IP3，随后从细胞内储存中释放Ca2+激活TRPM5。自首次在味觉系统中发现以来，TRPM5已被发现分布在消化系统、呼吸系统和嗅觉系统中的稀疏化学感觉细胞中。它还存在于胰岛中，在那里它有助于胰岛素分泌。最近的研究强调了TRPM5通道激活的机制及其调节电压、磷脂酰肌醇、温度和pH值的能力。本文讨论了该通道在体内的分布及其对各种感觉和非感觉过程的贡献[1]。

TRPM通道是哺乳动物中高度渗透二价阳离子（如Ca2+、Mg2+和Zn2+）的离子通道家族，包括非选择性阳离子通道（TRPM2和TRPM8）和单价阳离子选择性通道（TRPM4和TRPM5）。TRPM通道还作为关键的细胞传感器，参与许多生理过程，包括矿物质稳态、血压、心脏节律和免疫，以及光感受、味觉感受和热感受。TRPM通道在肾脏中大量表达。TRPM基因的突变导致几种遗传性人类疾病，而人类疾病动物模型中的临床前研究突出了TRPM通道作为有希望的新的治疗靶点[2]。

TRPM5是一种阳离子通道，对于传导苦味、甜味和鲜味的转换至关重要。这些味道的信号传导涉及激活刺激PLCβ2的G蛋白偶联受体，导致PIP2分解为DAG和IP3，并从细胞内储存中释放Ca2+。TRPM5形成非选择性阳离子通道，直接由Ca2+激活，可能是该信号级联反应的下游靶点。因此，研究TRPM5有望为味觉传导的基本机制提供见解。小鼠TRPM5基因编码一个由1,158个氨基酸组成的蛋白质，据推测具有六个跨膜结构域，并作为四聚体发挥作用。TRPM5在结构上与Ca2+激活通道TRPM4最为密切相关，并且与冷激活通道TRPM8有较远的关系。在膜片钳记录中，TRPM5通道被微摩尔浓度的Ca2+激活，并且对单价阳离子具有通透性，但对二价阳离子不具通透性。TRPM5通道活性受电压、磷脂酰肌醇和温度的强烈调节，并被酸性pH值所阻断。对TRPM4和TRPM8的研究，这些通道显示出相似的调节模式，为TRPM5的可能结构域提供了见解。了解TRPM5功能的结构基础最终将允许设计增强或干扰味觉感觉的药物[3]。

TRPM4是一种Ca2+激活的非选择性阳离子通道。该通道由细胞内Ca2+的增加激活，并受多种因素的影响，包括温度和Pi(4,5)P2。TRPM4允许Na+在激活时进入细胞，但对Ca2+完全不具通透性。与TRPM5不同，TRPM4是瞬时受体电位家族中最接近的成员，TRPM4蛋白在体内广泛表达。自膜片钳技术问世以来，已在多种组织中描述了具有与TRPM4相似的特性的电流，但其生理作用仅随着TRPM4敲除小鼠模型特性的增加而开始变得清晰。此外，TRPM4基因的突变与人类患者的心脏传导障碍相关。本综述旨在概述目前可用的关于TRPM4功能特性的数据及其在健康和患病组织中的生理作用的当前理解[4]。

尽管有许多已知的孟德尔基因与癫痫或发育性和癫痫性脑病（EE/DEE）相关，但其遗传结构并未完全阐明。在这里，我们通过分析743例EE/DEE病例和2366例对照的基因外显子组，解决了这种不完整。我们发现，对个人来说是独特的有害超罕见变异（dURVs）在EE/DEE中显著过表达，无论是在已知的EE/DEE基因中还是在其他非EE/DEE基因中。重要的是，即使在具有诊断性dURVs的病例子集中，非EE/DEE基因中的dURVs富集也具有统计学意义（P = 0.000215），表明非EE/DEE基因dURVs的寡基因贡献。基因分析在NF1中鉴定出外显子组范围内的显著（P = 2.04×10^-6）有害新生突变富集，NF1是主要与神经纤维瘤相关的基因。与在严重神经发育障碍中累积的证据表明，寡基因或修饰变异体可能发挥作用相结合，我们的结果表明EE/DEE的遗传复杂性，并表明EE/DEE不是一个简单的孟德尔疾病的集合[5]。

钙激活的单价阳离子通道Trpm5是舌的味觉受体细胞中化学转导的关键元素，但关于Trpm5通道是否在成年小鼠的主要嗅觉上皮（MOE）中的嗅觉感觉神经元（OSNs）中表达，以及其作为特定信息素检测系统的一部分的作用程度，尚存在争议。在这里，我们使用了一种新的Trpm5-IRES-Cre敲入系来驱动Cre重组酶的表达，使用了以前验证的Trpm5抗体，进行了原位杂交实验以定位Trpm5 RNA，并在遗传标记的、表达Trpm5的MOE细胞中广泛搜索Trpm5剪接变体。与以前的报告相反，我们发现没有证据表明成年小鼠OSNs中存在来自味觉细胞的经典Trpm5通道。我们证明，表达Trpm5的成年OSNs表达一种新的Trpm5剪接变体，Trpm5-9，该变体本身不太可能形成功能性阳离子通道。我们还证明了Trpm5在胚胎嗅觉上皮中短暂表达于成熟OSNs的亚群中，表明Trpm5通道可能在子宫内狭窄的发育时间窗口中发挥作用。使用GCaMP3在Trpm5-IRES-Cre等位基因的控制下进行Ca2+成像，并使用新开发的成年嗅觉上皮的MOE整体准备，揭示了Trpm5-GCaMP3 OSNs由一组异质感觉神经元组成，其中许多可以检测普通气味。总的来说，这些研究对于了解瞬时受体电位通道在哺乳动物嗅觉中的作用至关重要[6]。

哺乳动物嗅觉系统已成为理解瞬时受体电位（TRP）通道在其本来的细胞和电路环境中的功能的优秀模型系统。发现典型的TRP通道TRPC2在嗅球（VNO）的感官神经元中高度表达，这导致了对细胞和分子过程的基本理解，这些过程是信息素和其他分子线索的信号转导的基础，这些分子线索在控制本能决策和先天社会行为中起着至关重要的作用。TRPC2敲除小鼠提供了一个引人注目的例子，即单个基因的功能丧失可以导致各种社会交往发生严重变化，包括攻击性、社会优势和性行为的展示。有越来越多的证据表明，TRPC2并非嗅觉系统细胞中唯一表达的TRP通道，其他TRP通道亚型，如TRPC1、TRPC4、TRPC6、TRPM4和TRPM5也可能在哺乳动物嗅觉中发挥重要的功能作用。在这里，我回顾了这些发现，并讨论了未来研究的领域[7]。

离子通道和特别是TRP通道在各种生理功能中起着至关重要的作用，此外，这些通道还与包括癌症在内的几种疾病有关。癌症发生和进展的过程涉及TRP蛋白中一个或多个的异常表达，具体取决于癌症的性质。在发病机制中最明确描述的作用是TRPM8、TRPV6和TRPM1通道的作用。一些其他通道的表达增加，如TRPV1、TRPC1、TRPC6、TRPM4和TRPM5，也在一些癌症中得到证实。需要进一步的研究来精确TRP通道在癌症发生和发展中的作用，并具体地发展对TRP蛋白作为区分标志和有希望的药物干预靶点的进一步了解[8]。

脊髓的双稳态运动神经元表现出由Na+驱动的温暖激活的峰电位，由短暂的兴奋触发。双稳态和其运动功能中的调节的分子机制仍然未知。在这里，我们确定了热敏Na+通透性Trpm5通道是小鼠运动神经元中双稳态的主要分子参与者。药理学、遗传或计算抑制Trpm5阻断与双稳态相关的特性（缓慢去极化、累积、峰电位），并减少脊髓运动输出，而运动产生的中枢模式发生器正常运作。在细胞水平上，Trpm5由ryanodine介导的Ca2+释放激活，并由通过肌浆/内质网Ca2+-ATPase（SERCA）泵的Ca2+重吸收关闭。在大多数腰运动神经元中遗传沉默Trpm5的小鼠发展为后肢轻瘫，并在执行高需求的运动任务时表现出困难。总的来说，通过在运动神经元中编码双稳态，TRPM5对于产生后肢的姿势张力并放大运动输出似乎是必不可少的[9]。

瞬时受体电位通道亚家族M成员5（TRPM5）是味觉受体细胞亚群中重要的下游信号传导成分，使其成为味觉调节的潜在靶点。有趣的是，TRPM5已在口腔外组织中检测到；然而，对口腔外TRPM5表达细胞的了解较少。为了促进在体内可视化和对小鼠中TRPM5表达细胞的操作，我们通过同源重组产生了Cre敲入TRPM5等位基因。然后，我们使用新的TRPM5-IRES-Cre小鼠品系通过激活τGFP转基因来报告TRPM5的表达。为了证实τGFP和TRPM5的忠实共表达，我们产生并验证了一种新的抗TRPM5抗血清，使我们能够分析急性TRPM5蛋白表达。τGFP细胞在vallate、foliate和fungiform乳头的味蕾细胞以及腭中发现。我们还检测到TRPM5在几个其他组织中的表达，如在Masera隔膜器官中。有趣的是，在成年小鼠的嗅觉上皮中，急性TRPM5表达仅在先前报道表达TRPM5的两个细胞群体中的一个（短微绒毛细胞）中被检测到。这里描述的TRPM5-IC小鼠品系代表了一种新的遗传工具，将促进在体内研究和组织特异性操作TRPM5表达细胞[10]。

综上所述，TRPM5是一种重要的钙激活阳离子通道，在味觉和非味觉细胞中发挥关键作用。TRPM5在味觉传导中起重要作用，并可能对嗅觉和其他感官过程产生影响。TRPM5通道的活性受多种因素的影响，包括电压、磷脂酰肌醇、温度和pH值。研究TRPM5的结构和功能基础对于开发调节味觉和嗅觉感觉的药物具有重要意义。此外，TRPM5通道的异常表达与多种疾病有关，包括癌症和神经发育障碍。因此，TRPM5是一个有希望的药物靶点，可用于治疗与TRPM5通道功能异常相关的疾病。