摘要:NR2E3 是一种核激素受体基因,是视网膜视杆光感受器正确发育所必需的。视杆细胞前体中 NR2E3 蛋白的表达会抑制视锥细胞特异性基因表达,并与 NRL 等其他转录因子协同激活视杆细胞特异性基因的表达。涉及 NR2E3 的致病变异会导致一系列视网膜病变,包括增强型 S 视锥综合征、Goldmann-Favre 综合征、视网膜色素变性以及聚集性色素性视网膜变性,且基因型-表型相关性的证据有限。NR2E3 相关疾病的一个共同特征是异常多的视锥细胞(对短波长光敏感的 S 视锥细胞)数量。小鼠研究支持了这一特征,小鼠研究还表明,Nr2e3 功能的丧失会导致光感受器发育为介于视杆细胞和视锥细胞之间的细胞。虽然目前尚无治疗 NR2E3 相关视网膜病变的方法,但正在研究多种新兴治疗策略,包括使用病毒基因疗法和基因编辑,这些策略已显示出对未来治疗 NR2E3 变异患者和其他遗传性视网膜疾病的希望。本综述详细概述了目前对 NR2E3 在正常发育和疾病中的作用的理解,以及相关的临床表型、动物模型和治疗研究。
NR2E3 编码一个孤儿核受体,该受体在光感受器中起转录激活剂和抑制剂的双重功能,是视锥细胞命运抑制以及视杆细胞分化和体内平衡所必需的。该基因突变会导致色素性视网膜炎 (RP)、增强型 S 视锥综合征 (ESCS) 和 Goldmann-Favre 综合征 (GFS)。据报道,一种 Nr2e3 异构体包含所有 8 个外显子,第二种 — 以前未报道 — 较短的异构体仅跨越前 7 个外显子,其功能仍然未知。在这篇数据文章中,我们通过使用 CRISPR/Cas9-D10A 切口酶靶向 Nr2e3 的外显子 8 设计并生成了两种新型小鼠模型,以剖析这两种异构体在 Nr2e3 功能中的作用并阐明 NR2E3 突变引起的不同疾病机制。这种策略产生了几个经过修饰的等位基因,改变了最后一个外显子的编码序列,从而影响了转录因子的功能域。等位基因 27 是 27 bp 的框内缺失,消除了二聚化域,而等位基因 E8(外显子 8 的完全缺失)只产生了缺乏二聚化和抑制域的短同种型。两者的形态和功能改变
多能视网膜祖细胞的视网膜细胞命运决定受染色质结构和基因表达的动态变化控制。DNA 胞嘧啶甲基化 (5mC) 受到积极调控,以正确控制基因表达和染色质结构。许多基因在视网膜发育过程中表现出活性 DNA 去甲基化;这个过程需要将 5mC 氧化为 5-羟甲基胞嘧啶 (5hmC),并由十-十一易位甲基胞嘧啶双加氧酶 (TET) 酶控制。使用一系列等位基因条件性 TET 酶突变体,我们确定 DNA 去甲基化是 NRL 和 NR2E3 表达上游所必需的,以建立视杆细胞命运。使用组织学、行为学、转录组学和碱基对分辨率 DNA 甲基化分析,我们确定抑制活性 DNA 去甲基化会导致整体变化
脊椎动物视觉系统的光感受器的发展受复杂的转录调节网络控制。otx2在有丝分裂视网膜祖细胞(RPC)中表达,并控制感光体发生。由OTX2激活的CRX在细胞周期出口后在感光前体中表达。neurod1也存在于可以指定为杆和锥形光感受器亚型中的光感受器前体中。NRL,并调节包括孤儿核受体NR2E3在内的下游杆特异性基因,该基因进一步激活了杆特异性基因并同时抑制了锥体特异性基因。锥形亚型规范也受到诸如THRB和RXRG等几个转录因子的相互作用的调节。这些关键转录因子中的突变是出生时眼部缺陷的原因,例如微感染和遗传感受器疾病,例如Leber先天性症状(LCA),色素性视网膜炎(RP)和盟友性疾病。特别是,许多突变是以常染色体主导方式遗传的,包括CRX和NRL中的大多数错义突变。在这篇综述中,我们描述了与上述转录因子中突变相关的光感受器缺陷的光谱,并总结了当前对致病突变下的分子机制的知识。终于,我们考虑了理解基因型 - 表型相关性和轮廓途径的杰出差距,以实现对治疗策略的未来研究。
摘要 在发育过程中,视网膜祖细胞在复杂的命运决定环境中前行,以产生正常视觉所必需的主要细胞类别。转录调控对于在这些主要细胞类别中产生多样性至关重要。在这里,我们旨在提供所需的资源和技术,以识别产生和维持光感受器亚型多样性所必需的转录因子,这对视觉至关重要。首先,我们生成一个关键资源:成年斑马鱼中每种光感受器亚型的高质量深度转录组谱。我们使此资源公开可访问、易于探索,并将其与其他当前可用的光感受器转录组数据集集成在一起。其次,利用我们的转录组谱,我们得出了光感受器中转录因子表达的深度图谱。第三,我们使用高效的基于 CRISPR-Cas9 的诱变技术筛选 F0 幼虫中的无效表型(F0 筛选),这是一种快速、高效且通用的技术,用于评估候选转录因子在光感受器亚型生成中的参与程度。我们首先表明,使用此方法可以轻松复制已知表型:foxq2 突变体中 S 锥体的丢失和 nr2e3 突变体中视杆体的丢失。然后,我们确定了转录因子 Tbx2 的新功能,表明它在控制视网膜内所有光感受器亚型的生成方面发挥着不同的作用。我们的研究提供了发现参与此过程的其他因子的路线图。此外,我们探索了四种功能未知的转录因子(Skor1a、Sall1a、Lrrfip1a 和 Xbp1),没有发现它们参与光感受器亚型生成的证据。该数据集和筛选方法将成为探索涉及光感受器生物学许多其他重要方面的基因的有效方法。
