神經(jīng)、造血系統(tǒng)疾病研究的好幫手Kdm6b基因敲除小鼠的介紹與應(yīng)用

Kdm6b基因可編碼組蛋白去甲基化酶，在先天性免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用。最近有研究表明，Kdm6b在慢粒單細(xì)胞白血病的發(fā)病機(jī)制中起到重要協(xié)同作用，也說明了該基因是其潛在的治療靶點(diǎn)之一^[1]。同時，Kdm6b基因也在細(xì)胞分化、器官發(fā)育、腫瘤發(fā)生、炎癥性疾病、神經(jīng)性疾病等多方面都發(fā)揮著重要作用。

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Kdm6b基因敲除小鼠。

Kdm6b基因簡介
該基因編碼的蛋白質(zhì)是一種賴氨酸特異性去甲基化酶，可特異性去甲基化組蛋白H3（H3K27me2或H3K27me3）的二甲基化或三甲基化賴氨酸。研究表明，H3K27三甲基化是控制染色質(zhì)組織和基因沉默的抑制性表觀遺傳標(biāo)記。這種蛋白質(zhì)還可以使非組蛋白去甲基化，如視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白。該基因通過去甲基化活性影響細(xì)胞分化和發(fā)育、腫瘤發(fā)生、炎癥性疾病和神經(jīng)退行性疾病等。與KDM6B相關(guān)的疾病有粗面神經(jīng)發(fā)育障礙、輕度遠(yuǎn)端骨骼異常和自閉癥譜系障礙等。其相關(guān)途徑包括細(xì)胞衰老和腺樣囊性癌中受影響的途徑。
 

圖1 Kdm6b基因相關(guān)信息

來源：RDDC罕見病數(shù)據(jù)中心

（https://rddc.tsinghua-gd.org/details/gene?gene=xJWZVz）
 

Kdm6b基因敲除小鼠模型的應(yīng)用

1.脊髓運(yùn)動神經(jīng)元缺陷
中樞神經(jīng)系統(tǒng)由眾多不同的神經(jīng)元細(xì)胞構(gòu)成，這些神經(jīng)元細(xì)胞大多在生命早期階段產(chǎn)生。不同的神經(jīng)元類型在細(xì)胞體位置、軸突軌跡模式和突觸伙伴方面具有不同的特性。脊髓運(yùn)動神經(jīng)元是運(yùn)動回路的最后關(guān)鍵神經(jīng)元，該神經(jīng)元可分別通過與上游傳入神經(jīng)元和下游外周肌肉的突觸前和突觸后連接，從而產(chǎn)生多種多樣的行為動作^[2,3]。該神經(jīng)元對機(jī)體動作行為的正常表達(dá)具有重要作用。

Wang^[4]等研究發(fā)現(xiàn)，與對照小鼠（Kdm6b^f/+;Olig2-Cre）相比，Kdm6b-cKO（Kdm6b^f/f;Olig2-Cre）的背軸向肌肉組織的內(nèi)側(cè)運(yùn)動柱軸突數(shù)明顯減少，分叉亦減少，然而，Kdm6b-cKO小鼠靶向肢體肌肉的橫向運(yùn)動柱（LMC）和支配感覺神經(jīng)節(jié)的節(jié)前運(yùn)動柱（PGC）變粗。分析支配前肢的LMC軸突的表明，Kdm6b-cKO小鼠的LMC衍生的神經(jīng)（橈神經(jīng)和胸背神經(jīng)）變得更粗和拉長，內(nèi)側(cè)LMC（LMCm）衍生的神經(jīng)（正中、內(nèi)側(cè)前胸軸突束）變細(xì)且分支減少。此外，Kdm6b-cKO小鼠的下軸運(yùn)動柱（HMC）軸突末端被拉長并合并形成靠近肋間神經(jīng)邊緣的異位軸突束。

圖3 Kdm6b-cKO(Kdm6b^f/f;Olig2-Cre)小鼠脊髓運(yùn)動神經(jīng)元發(fā)育異常表型^[4]

圖注：a：E12.5和E13.5小鼠橫切面周邊的GFP⁺運(yùn)動軸突投射模式；b：E12.5胚胎的側(cè)視圖，分析GFP⁺運(yùn)動軸突軌跡進(jìn)入前肢肌肉，1：肩胛上；2：腋窩；3：胸外側(cè)；4：徑向；5：肌皮；6：中位數(shù)；7：尺骨；8：內(nèi)側(cè)前胸；9：胸背；c：E13.5胚胎的側(cè)視圖，胸脊髓水平的HMC衍生的GFP⁺運(yùn)動軸突軌跡。

2.造血祖細(xì)胞的消耗
造血系統(tǒng)中Kdm6b的組成型過度表達(dá)導(dǎo)致參與先天免疫信號傳導(dǎo)的基因上調(diào)，導(dǎo)致造血功能受損和類似于人類骨髓增生異常綜合征（MDS）的病理。Mallaney^[5]等研究人員發(fā)現(xiàn)，Kdm6b的缺失導(dǎo)致HSC（造血干細(xì)胞）在增殖應(yīng)激后無法自我更新，部分原因是AP-1轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物的H3K27me3非依賴性失調(diào)（圖4）。
 

圖4 Kdm6b的缺失導(dǎo)致造血祖細(xì)胞的消耗^[5]
 

圖注：a：8周齡對照小鼠（上）、Kdm6b-KO ^VAV（Vav-CRE：Kdm6b^fl/fl）小鼠骨髓（BM）造血干細(xì)胞（HSC）和多能祖細(xì)胞（MPP）；b：8周齡Control^VAV、Kdm6b-Het^VAV（Vav-CRE:Kdm6b^fl/+）和Kdm6b-KO^VAV小鼠BM中HSC和MPP的頻率和絕對數(shù)量；c：80周齡Control^VAV、Kdm6b-Het^VAV（Vav-CRE:Kdm6b^fl/+）和Kdm6b-KO^VAV小鼠BM中HSC和MPP的頻率和絕對數(shù)量；d：來自年輕Control^VAV、Kdm6b-Het^VAV和Kdm6b-KO^VAV小鼠的每1×10⁴BM細(xì)胞的集落形成單位；e：Methocult系列重新電鍍中產(chǎn)生的群落。

總結(jié)
小鼠Kdm6b功能的喪失所致的神經(jīng)、造血系統(tǒng)疾病具有潛在臨床價值，現(xiàn)已有多個團(tuán)隊(duì)對此基因的作用機(jī)制進(jìn)行了不同角度的研究，對該基因的深入研究有助于探討相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制，同時亦有助于此類疾病治療新方法的研究。
 

賽業(yè)小鼠模型構(gòu)建

賽業(yè)生物構(gòu)建了Kdm6b基因敲除小鼠與條件性基因敲除小鼠，更有活體小鼠已加入『紅鼠資源庫』，快至2周交付！確保您在短時間內(nèi)獲得更具性價比的實(shí)驗(yàn)用鼠，為您的研究加點(diǎn)速~
 

Kdm6b基因敲除小鼠

小鼠福利，限定發(fā)放中~

品系名稱：
C57BL/6J-Kdm6b^em1Cya
品系編號：
KOCMP-216850-Kdm6b-B6J-VB
產(chǎn)品編號：
S-KO-03170
應(yīng)用方向：
神經(jīng)、血液、生長發(fā)育
打靶方案：

Kdm6b條件性基因敲除小鼠

小鼠福利，限定發(fā)放中~

品系名稱：
C57BL/6J-Kdm6b^em1(flox)Cya
品系編號：
CKOCMP-216850-Kdm6b-B6J-VA
產(chǎn)品編號：
S-CKO-06059
應(yīng)用方向：
神經(jīng)、血液、生長發(fā)育
打靶方案：

參考文獻(xiàn)：
[1] Wei Y, Kanagal-Shamanna R, Zheng H, et al. Cooperation between KDM6B overexpression and TET2 deficiency in the pathogenesis of chronic myelomonocytic leukemia. Leukemia. 2022;36(8):2097-2107. doi:10.1038/s41375-022-01605-1.

[2] Arber S. Motor circuits in action: specification, connectivity, and function. Neuron. 2012 Jun 21;74(6):975-89. doi: 10.1016/j.neuron.2012.05.011. PMID: 22726829.

[3]Osseward PJ 2nd, Pfaff SL. Cell type and circuit modules in the spinal cord. Curr Opin Neurobiol. 2019 Jun;56:175-184. doi: 10.1016/j.conb.2019.03.003. Epub 2019 Apr 5. PMID: 30954861; PMCID: PMC8559966.

[4] Wang W, Cho H, Lee JW, Lee SK. The histone demethylase Kdm6b regulates subtype diversification of mouse spinal motor neurons during development. Nat Commun. 2022 Feb 17;13(1):958. doi: 10.1038/s41467-022-28636-7. PMID: 35177643; PMCID: PMC8854633.

[5] Mallaney C, Ostrander EL, Celik H, Kramer AC, Martens A, Kothari A, Koh WK, Haussler E, Iwamori N, Gontarz P, Zhang B, Challen GA. Kdm6b regulates context-dependent hematopoietic stem cell self-renewal and leukemogenesis. Leukemia. 2019 Oct;33(10):2506-2521. doi: 10.1038/s41375-019-0462-4. Epub 2019 Apr 1. PMID: 30936419; PMCID: PMC6773521.

[6]Manna S, Kim JK, Baugé C, Cam M, Zhao Y, Shetty J, Vacchio MS, Castro E, Tran B, Tessarollo L, Bosselut R. Histone H3 Lysine 27 demethylases Jmjd3 and Utx are required for T-cell differentiation. Nat Commun. 2015 Sep 2;6:8152. doi: 10.1038/ncomms9152. PMID: 26328764; PMCID: PMC4569738.