Ngfr基因與基因敲除模型小鼠的介紹與應(yīng)用

賽業(yè)生物《每周一鼠》，每周五更新，為大家講解一個小鼠模型的故事，希望對大家了解不同的小鼠模型有所幫助。今天和大家見面的是Ngfr基因敲除小鼠。

Ngfr基因
神經(jīng)生長因子受體Ngfr基因包含一個胞外結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域包含四個40個氨基酸組成的重復(fù)序列，該結(jié)構(gòu)域的保守區(qū)域包含6個半胱氨酸殘基，以及一個富含絲氨酸/蘇氨酸的區(qū)域、一個跨膜結(jié)構(gòu)域和一個由155個氨基酸組成的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域。其中，富含半胱氨酸的區(qū)域包含神經(jīng)生長因子結(jié)合域。與該基因相關(guān)的疾病包括結(jié)節(jié)性癢疹和浸潤性基底細(xì)胞癌。與該基因相關(guān)通路有HGF信號通路和CREB通路。
 

表1. Ngfr的基本信息。
備注：標(biāo)有√的意為賽業(yè)紅鼠資源庫有該種保存狀態(tài)的小鼠。
 

 

圖1. NGFR蛋白結(jié)構(gòu)。

Ngfr基因敲除小鼠
在2011年的一項研究中，研究人員通過在4~6號外顯子之間插入loxP-Neo-loxP元件導(dǎo)致Ngfr（p75^NTR）基因被破壞（圖2），從而喪失基因功能。
 

圖2. p75^NTR基因敲除小鼠打靶策略^[7]。

該基因的純合敲除小鼠在初期生長速度緩慢，在提尾懸空時，表現(xiàn)出后肢緊握反應(yīng)的神經(jīng)性表型。除此之外，該基因純合敲除小鼠還有坐骨神經(jīng)直徑減小，坐骨神經(jīng)的兩種（小直徑無髓和輕度有髓）軸突數(shù)量減少的現(xiàn)象（圖3-4）。
 

圖3. p75^NTR-KO/KO小鼠的生長情況。

A. p75NTR-KO/KO小鼠（右）在4周齡時比其對照同窩小鼠（左）小。B. 3周齡到12周齡的敲除小鼠（紅線）和對照小鼠（藍(lán)線）之間大小差異的折線圖（每組使用3只小鼠）^[7]。
 

圖4. p75NTR-KO/KO的神經(jīng)系統(tǒng)缺陷。當(dāng)尾巴被懸停時，p75^NTR-KO/KO（b）和 p75^NTR/Wnt1-Cre（d）都顯示出異常的后肢“緊握”反應(yīng)，而相應(yīng)的對照小鼠（a和c）顯示出正常的“伸展”反應(yīng)。與對照組（e）相比，成年（1-3個月大） p75^NTR（f）的坐骨神經(jīng)直徑減少約30%。g. 條形圖顯示對照和p75^NTR之間軸突直徑差異。i. 與對照組相比，p75^NTR坐骨神經(jīng)的小直徑無髓鞘和輕度有髓鞘軸突的數(shù)量在統(tǒng)計學(xué)上顯著減少（h）。

此外，研究人員通過將p75^NTR-FX/FX小鼠與轉(zhuǎn)基因Wnt1-Cre小鼠雜交產(chǎn)生了組織特異性p75 ^NTR小鼠，該品系小鼠表現(xiàn)出后肢異常緊縮，背根神經(jīng)節(jié)數(shù)量減少的表型^[7]。
 

圖5. p75^NTR蛋白在p75^NTR/Wnt1-Cre背根神經(jīng)節(jié)中被有效消除。a. 在對照中，p75^NTR可以在神經(jīng)嵴衍生的背根神經(jīng)節(jié) （DRG） 和E10的外側(cè)運(yùn)動神經(jīng)柱中檢測到。a'. 識別DRG的更高功率視圖（用白色陰影線圈出）。b. 在p75^NTR/Wnt1-Cre中，p75^NTR存在于外側(cè)運(yùn)動神經(jīng)柱中，但不存在于DRG中。

小結(jié)
Ngfr功能的喪失會影響HGF信號通路的功能，該信號通路與腫瘤相關(guān)，因此該基因的突變可應(yīng)用于浸潤性基底細(xì)胞癌的相關(guān)研究。此外，Ngfr基因與CREB通路有關(guān)，研究表明，該通路對神經(jīng)系統(tǒng)具有重要的調(diào)節(jié)作用。

參考文獻(xiàn)：
1. Tsoi LC, Hacini-Rachinel F, Fogel P, Rousseau F, Xing X, Patrick MT, Billi AC, Berthier CC, Kahlenberg JM, Lazzari A, Wiegmann H, Ständer S, Piketty C, Julia V, Krishnaswamy JK, Gudjonsson JE. Transcriptomic characterization of prurigo nodularis and the therapeutic response to nemolizumab. J Allergy Clin Immunol. 2021 Nov 9:S0091-6749（21）01557-8. doi: 10.1016/j.jaci.2021.10.004. Epub ahead of print. PMID: 34857395.

2. Wu D, Dong G. A Case of Prurigo Nodularis Treating by Acupuncture. Clin Cosmet Investig Dermatol. 2021 Nov 30;14:1815-1818. doi: 10.2147/CCID.S336109. PMID: 34880640; PMCID: PMC8645944.

3. Gaiser MR, Hirsch D, Gaiser T. Loss of epithelial cell adhesion molecule （EpCAM） in infiltrative basal cell carcinoma. Int J Clin Exp Pathol. 2018 Jan 1;11（1）:406-412. PMID: 31938125; PMCID: PMC6957965.

4. Fernandez-Martori M, Bello-Rivero I, Duncan-Roberts Y. Treatment of Basal Cell Carcinoma with Interferons Alpha-2b and Gamma in Primary Care. MEDICC Rev. 2018 Jan;20（1）:11. doi: 10.37757/MR2018.V20.N1.4. Epub 2018 Feb 10. PMID: 34229416.

5. Alfageme F, Salgüero I, Nájera L, Suarez ML, Roustan G. Increased Marginal Stiffness Differentiates Infiltrative From Noninfiltrative Cutaneous Basal Cell Carcinomas in the Facial Area: A Prospective Study. J Ultrasound Med. 2019 Jul;38（7）:1841-1845. doi: 10.1002/jum.14880. Epub 2018 Nov 22. PMID: 30467885.

6. Nomikos K, Lampri E, Spyridonos P, Bassukas ID. Alterations in the inflammatory cells infiltrating basal cell carcinomas during immunocryosurgery. Arch Dermatol Res. 2019 Aug;311（6）:499-504. doi: 10.1007/s00403-019-01933-w. Epub 2019 May 21. PMID: 31115658.

7. Bogenmann E, Thomas PS, Li Q, Kim J, Yang LT, Pierchala B, Kaartinen V. Generation of mice with a conditional allele for the p75（NTR） neurotrophin receptor gene. Genesis. 2011 Nov;49（11）:862-9. doi: 10.1002/dvg.20747. Epub 2011 Aug 22. PMID: 21413144; PMCID: PMC3543998.