Tmc3-KO 基因敲除小鼠

Tmc3（transmembrane channel-like 3）基因是TMC基因家族的一员，该家族包含8个成员，是一个在进化上保守的基因家族。TMC基因编码的蛋白质通常具有6到10个跨膜结构域和一个新的保守120个氨基酸序列，称为TMC结构域。TMC1和TMC2是TMC基因家族的创始成员，它们在人类和小鼠中突变会导致耳聋[5]。TMC3与TMC1和TMC2一起构成了一个独特的亚家族，在多种组织中低水平表达，而TMC4到TMC8则在多个组织中高水平表达。TMC6和TMC8与EVER1和EVER2基因相同，这两个基因与疣状表皮发育不良有关，这是一种导致对皮肤人乳头瘤病毒感染和非黑色素瘤皮肤癌易感性的隐性遗传病[5]。

在免疫系统中，Tmc3基因的表达受到脂多糖（LPS）的诱导。研究表明，LPS刺激后，TMC3-AS1的表达增加，而TMC3-AS1是一种长非编码RNA，它负向调节细胞因子IL-10的表达[1]。TMC3-AS1可能通过与p65在细胞核中的相互作用，阻止p65结合到IL-10启动子中的κB保守位点，从而抑制IL-10的表达。这些发现表明，TMC3-AS1可能在先天免疫反应中发挥重要作用[1]。

在肾细胞癌中，TMC3的表达与患者的总生存期（OS）显著相关[2]。此外，TMC3、TMC6和TMC8与肾细胞癌中免疫浸润的程度呈正相关。TMC2、TMC6、TMC7和TMC8与免疫检查点基因呈正相关，而TMC4则呈负相关。KEGG和GO分析表明，几乎所有TMC家族成员（除了TMC4）都参与了免疫反应[2]。因此，TMC家族成员可能被视为预测肾细胞癌患者潜在预后和免疫治疗反应的新型生物标志物[2]。

在急性肾损伤（AKI）中，TMC3-AS1的表达也受到LPS的诱导。沉默TMC3-AS1可以显著降低LPS诱导的小鼠的肾功能损伤、组织炎症和组织损伤，并促进LPS刺激的人肾小管上皮细胞HK2的细胞活力，抑制炎症、凋亡和坏死[3]。沉默TMC3-AS1还降低了Wnt5a、Atg5、NLRP3和裂解的caspase1的表达水平以及LC3II/LC3I的比值，但提高了p62水平。这些发现表明，TMC3-AS1的沉默抑制了Wnt5a信号通路、自噬和细胞焦亡，从而抑制了LPS触发的AKI进展[3]。

在人类心脏成纤维细胞（HCFs）中，TMC3是所有已知TMC家族成员中最表达的通道[4]。HCFs具有编码不同机械敏感离子通道和通道调节蛋白的mRNA转录本，这些通道和蛋白的功能尚未完全清楚。HCFs中的机械敏感离子通道组包括瞬时受体电位（TRP）家族、TREK、TMEM63和PIEZO通道家族。在钠依赖性非电压门控通道（SCNN）亚家族中，只有SCNN1D显示出高水平表达。ASIC1和ASIC3亚家族的特定成员也显著表达。Piezo 2的转录每百万（TPMs）比Piezo 1少近100倍。在K2P亚家族中，TWIK-2通道、TASK-5、TASK-1和TREK-1通道是四种最常见的类型。TRPP亚家族中表达最高的是PKD2和PKD1，而在TRPM亚家族中，则是TRPM4、TRPM7和TRPM3。TRPV2、TRPV4、TRPV3和TRPV6（均为TRPV亚家族的成员）也显著表达。TRPC1、TRPC4、TRPC6和TRPC2通道以及TRPML亚家族的所有成员（MCOLN1、MCOLN2和MCOLN3）也显示出强烈的表达。在TMEM16家族中，HCFs表现出对TMEM16H、TMEM16F、TMEM16J、TMEM16A和TMEM16G通道的显著表达。这项对HCFs机械敏感离子通道转录组的研究支持了先前关于所有目前发现的机械敏感通道在阐明HCFs的机械敏感特性方面发挥着重要和公认的生理功能的发现[4]。

在胃癌中，TMC1与上皮间质转化（EMT）和TGF-β通路相关，并预测低肿瘤突变负荷（TMB）和不良预后。TMC3与细胞周期和DNA修复相关。在TMB和总生存期方面，TMC3与TMC1表现出相反的结果。TMCs之间存在显著异质性[6]。

在乳头状甲状腺癌（PTC）中，TMC3是四个复发相关基因之一，这四个基因共同构成了一个基因签名复发风险模型[7]。TMC3的表达水平与PTC的复发和局部晚期PTC的临床病理参数显著相关。高复发风险病例显示出几个重要肿瘤发生相关通路的变化，如肠免疫网络和p53和Hedgehog信号通路[7]。

在脊髓小脑性共济失调3（SCA3）小鼠模型中，Tmc3是脑组织中表达显著改变的基因之一。SCA3是一种由ataxin-3蛋白中的多谷氨酰胺重复扩张引起的进行性神经退行性疾病。突变ataxin-3的表达已知会导致转录失调，这可能导致细胞毒性和神经退行性变。尽管17.5个月大的SCA3小鼠运动表现正常，但观察到脑组织中的转录变化。大多数转录变化发生在脑干和纹状体，而小脑和皮层仅受到轻微影响。SCA3小鼠脑中最显著改变的基因是Tmc3、Zfp488、Car2和Chdh。基于转录变化，α-肾上腺素能和CREB通路在四个脑区的联合分析中最为一致地改变。当检查单个脑区时，轴突引导和突触传递通路在纹状体中最强烈地改变，而脑干在pi-3 k级联和胆固醇生物合成途径中显示出最强的改变。与神经退行性疾病一样，SCA3小鼠血液中色氨酸水平降低，而鞘脂、二甘油和甘油三酯水平升高。SCA3小鼠脑中的转录变化揭示了与先前报道的患者神经病理学的相似之处，但也显示出脑区特异性效应以及肾上腺素能信号和CREB通路的变化在SCA3中的作用。重要的是，转录变化发生在运动和协调缺陷出现之前[8]。

在结直肠癌（CRC）中，TMC3是突变基因之一，与沉默基因NUDT12共同存在时，通过小干扰RNA降低细胞活力。此外，携带IRF5和NEFH、SYNE1和TTN或MUC16和NEFH共突变的患者预后较差[9]。

在血压调节方面，TMC3是15个基因之一，这些基因的预测失活（pLoF）变异体与血压变异相关。这些基因的pLoF变异体与较低的血压相关[10]。

综上所述，TMC3基因在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括免疫反应、肾细胞癌、急性肾损伤、心脏成纤维细胞的机械敏感性、胃癌、甲状腺癌、神经退行性疾病和血压调节。TMC3基因的表达和功能受到多种因素的调控，包括LPS、肿瘤微环境、自噬和细胞焦亡通路、机械敏感性离子通道、转录失调、DNA修复和血压调节。TMC3基因的研究有助于深入理解其在生物学和疾病发生中的作用，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。