CZRC自主创制突变品系新上线

    为更好地为斑马鱼研究团体服务，CZRC研制了一批基因突变品系，已经在中心网站发布，列表如下

    这些基因分别在斑马鱼早期发育、血管形成、色素形成和神经发育等过程中扮演了重要的角色。下面将对这些基因逐一进行简单的介绍。

    斑马鱼碳酸酐酶15b(ca15b)是一个母源性表达基因，在早期发育中呈PGC特异表达模式。碳酸酐酶是一族含锌酶，可能参与机体气体运输、酸碱调节和组织分泌等方面的功能，维持内环境的稳定(Wang, Teng et al. 2013)。

    Ladybird同源盒基因2 (Lbx2)可以调节肌原纤维的形成和鳍条原基的发育，并在下胚轴肌原前体细胞迁移中发挥了重要的作用(Ochi and Westerfield 2009;Xiaowen Chen 2011)。MO介导的Lbx2表达下调影响斑马鱼后部侧线的正确形成，进一步的研究观察到肌肉先驱细胞数目的减少和下游关键因子sdf1a表达缺陷(Xiaowen Chen 2011)。

    斑马鱼LIM同源盒基因2（lhx2）主要在大、眼睛和鳍条原基等处表达。在小鼠中，lhx2参与前脑和眼睛的形成，lhx2基因敲除小鼠的端脑严重发育不全，眼睛缺失。同样在斑马鱼中lhx2基因也在前脑和眼睛发育中发挥着至关重要的作用,它的表达缺失会导致前脑神经元轴突导向的改变和视神经交叉的发育缺失(Anandita Seth and Karlstrom 2006)。

    slc45a2基因参与色素形成过程，被认为是眼皮肤白化病4型（OCA4）的致病基因。OCA4在日本白化病群体中占多数，病人表现为淡金色或白色毛发和不同程度的视网膜色素上皮细胞缺失。Slc45a2基因不仅影响皮肤色素的形成，还对色素瘤的抵抗能力有所影响(Dooley, Schwarz et al. 2013)。

    激酶A靶标蛋白12（akap12）不仅在血管形成过程中参与维持血管内皮的完整性，还在肌肉形成中影响慢肌的功能(Kwon, Choi et al. 2012;Kim, Kim et al. 2014)。在斑马鱼胚胎中敲降akap12的表达导致严重的出血，实时体内监测发现这些胚胎的内皮细胞间的粘连杂乱无章(Kwon, Choi et al. 2012)。akap12基因在其他生理过程的功能有待进一步的研究。

    pde6作为光反应的一个主要传递因子被广泛研究。光线激活分子级联反应，pde6水解cGMP，导致感光细胞外节段的离子通道关闭。在小鼠中，pde6功能失效将导致cGMP水平持续上升，杆状感光细胞将在分化后开始退化，导致失明(Ma, Lewis et al. 2013)。斑马鱼pde6c基因突变也会导致杆状感光细胞退化而致失明(Stearns, Evangelista et al. 2007)。

    rusc2基因编码Iporin蛋白，广泛分布于胞质，可以和Rab1结合。Rab蛋白和其结合因子可以调控囊泡运输。Rab蛋白或其结合因子功能失效常见于科恩综合征（肌张力减退、肥胖、切牙隆突畸形）和Warburg Micro综合征，病人的典型特征为认知功能障碍和头小畸形，遗传方式符合孟德尔遗传定律(Abramowicz 2016;Alwadei, Benini et al. 2016)。

    Nhs基因是Nance-Horan综合征(NHS)的致病基因，这是一种罕见的x连锁遗传性疾病,病人的典型特征是先天性白内障、牙齿及颅面部异常，其中30%的患者有智力发育障碍。NHS基因包含10个外显子,通过选择性剪切编码至少6种蛋白异构体(亚型)，其中NHSA和NHS1A是两种主要的亚型,两者均从NHS基因第一个外显子转录,前者编码一个长约1630个氨基酸的蛋白质,后者编码一个长约1651个氨基酸的蛋白质。在这两个蛋白亚型的N端有一个WAVE蛋白同源结构域(WHD),能够与Abelson-interactor (Abi)蛋白家族,如Abi1和Abi2等相互作用(Tian, Li et al. 2017)。

    Neuroligins (NLGN)是神经细胞粘附因子，在突触连接的建立和成熟过程发挥作用。斑马鱼具有7个nlgn基因，分别为nlgn1,nlgn2,nlgn3,nlgn4x，除nlgn1以外，其余3个基因均有一个重复基因。这7个基因主要集中在中枢神经系统中表达，表达相互有差异(Davey, Tallafuss et al. 2010)。

    ndel1基因在斑马鱼中有两个同源基因，ndel1a和ndel1b，前者主要在神经中枢的前部，三叉神经节和眼睛处表达，而后者主要在肌节中表达，发育后期聚集在神经中枢表达。Ndel1与LIS1及DISC1因子的结合作用，有可能是无脑回和神经分裂症等神经障碍的发病原因(Drerup, Ahlgren et al. 2007)。

    富含亮氨酸重复片段（Lrr）蛋白家族和细胞外免疫球蛋白超家族均在神经发育过程中发挥着重要的作用，对中枢神经系统日益增长的复杂度功不可没。Lrr蛋白家族根据功能域结构特性分为不同的亚家族，在大脑中的表达模式呈时空差异。Lrrn亚家族基因参与了长期记忆的形成和视网膜发育(Sollner and Wright 2009)。

    kdrl是一种II型血管内皮生长因子受体，参与早期血管生成。在胚胎发生期，kdrl的表达最早可以在成血管细胞中检测到，在血管形成过程中，kdrl在内皮细胞中的表达依旧活跃。在小鼠中敲除kdrl基因会导致小鼠胚胎中无法形成内皮细胞系或造血细胞系。而在斑马鱼中kdrl基因的失效会导致部分分支动脉的缺失(Habeck, Odenthal et al. 2002)。

    抑癌基因tp53是人类癌症中最常见的一个突变基因，几乎在50%的肿瘤病例中发现tp53基因功能失活。Tp53在维持基因组完整上发挥着重要的作用，参与各种类型的细胞应激反应和细胞周期阻滞或凋亡。细胞损伤、低氧或癌基因激活等事件将导致TP53蛋白的稳定，进而通过调控下游效应基因如周期蛋白依赖激酶抑制基因P21，细胞周期暂停以修复DNA损伤。高水平的TP53蛋白在另一方面也可以通过转录依赖或非转录依赖的方式活化细胞凋亡途径。因此Tp53基因的失效将导致细胞应对DNA损伤修复不力，并相对难以诱发细胞凋亡途径，突变的累积最终加速了癌症的进程(Berghmans, Murphey et al. 2005)。

 

    参考文献

Abramowicz, M. (2016). "Microcephaly risk with RUSC2."Dev Med Child Neurol58(12): 1211-1212.

Alwadei, A. H., R. Benini, et al. (2016). "Loss-of-function mutation in RUSC2 causes intellectual disability and secondary microcephaly."Dev Med Child Neurol58(12): 1317-1322.

Anandita Seth, J. C., Mitchell Walkowicz, Sabrina Toro, Jens M. Rick, Stephan C. F. Neuhauss, and Z. M. V. a. R. O. Karlstrom (2006). "belladonna/(lhx2) is required for neural patterning and midline axon guidance in the zebrafish forebrain."Development133, 725-735 doi:10.1242/dev.02244.

Berghmans, S., R. D. Murphey, et al. (2005). "tp53 mutant zebrafish develop malignant peripheral nerve sheath tumors."Proc Natl Acad Sci U S A102(2): 407-412.

Davey, C., A. Tallafuss, et al. (2010). "Differential expression of neuroligin genes in the nervous system of zebrafish."Dev Dyn239(2): 703-714.

Dooley, C. M., H. Schwarz, et al. (2013). "Slc45a2 and V-ATPase are regulators of melanosomal pH homeostasis in zebrafish, providing a mechanism for human pigment evolution and disease."Pigment Cell Melanoma Res26(2): 205-217.

Drerup, C. M., S. C. Ahlgren, et al. (2007). "Expression profiles of ndel1a and ndel1b, two orthologs of the NudE-Like gene, in the zebrafish."Gene Expr Patterns7(6): 672-679.

Habeck, H., J. Odenthal, et al. (2002). "Analysis of a zebrafish VEGF receptor mutant reveals specific disruption of angiogenesis."Curr Biol12(16): 1405-1412.

Kim, H. H., J. G. Kim, et al. (2014). "Akap12 is essential for the morphogenesis of muscles involved in zebrafish locomotion."Differentiation88(4-5): 106-116.

Kwon, H. B., Y. K. Choi, et al. (2012). "AKAP12 regulates vascular integrity in zebrafish."Exp Mol Med44(3): 225-235.

Ma, E. Y., A. Lewis, et al. (2013). "Loss of Pde6 reduces cell body Ca(2+) transients within photoreceptors."Cell Death Dis4: e797.

Ochi, H. and M. Westerfield (2009). "Lbx2 regulates formation of myofibrils."Bmc Developmental Biology9: 13.

Sollner, C. and G. J. Wright (2009). "A cell surface interaction network of neural leucine-rich repeat receptors."Genome Biology10(9): R99.

Stearns, G., M. Evangelista, et al. (2007). "A mutation in the cone-specific pde6 gene causes rapid cone photoreceptor degeneration in zebrafish."J Neurosci27(50): 13866-13874.

Tian, Q., Y. Li, et al. (2017). "A novel NHS mutation causes Nance-Horan Syndrome in a Chinese family."BMC Med Genet18(1): 2.

Wang, H., Y. Teng, et al. (2013). "Characterization of the carbonic anhydrases 15b expressed in PGCs during early zebrafish development."Theriogenology79(3): 443-452.

Xiaowen Chen, Q. L., Jiangyan He, Zhan Yin (2011). "Role of Zebrafish Lbx2 in Embryonic Lateral Line Development."PLoS ONE6(12): e29515.