【染色体结构变异诱发小鼠耳聋的疾病模型研究文献综述3200字】

染色体结构变异诱发小鼠耳聋的疾病模型研究文献综述随着小鼠全基因组测序工作的完成以及高通量测序技术的不断发展 1.1染色体结构变异分类及研究方法染色体结构变异指基因组上较大片段(大于50bp)的重排，包括片段的插入、缺失、重复、倒位、易位以及拷贝数变化等不同类型(Alkanetal.,2011近年来，科研人员报道了越来越多染色体结构变异导致的2011)。利用全基因组二代测序技术，研究者发现染色体结构变异不仅与常见的人类疾病(如癌症、自闭症、精神分裂症等)相关，也与人类正常表型的多样性因此针对大于200bp甚至超过1kb的染色体结构变异检出率会大大降低(GuanandSung,2016)。逐渐发展成etal.,2011)。2015年，TakeshiMizuguchi等人，通过PacBio平台提供的SMRT三代测序技术，发现位于SAMD12基因内含子区域大约4.6kb的插入突变，该结构变异最终被证明为一个患有良性成年家族性肌阵挛癫痫家系的致病变异Ref.Ref.Ref.Ref.图1.1染色体结构变异的分类经典染色体结构变异检测结果示意图。图中展示的染色体结构变异类型包括缺失 的相关研究主要关注基因的拷贝数变异(Schereretal.,2007),而较少探究高拷贝的串联或间隔重复序列以及插入序列等变异类型。后者通常是转座子通过复制-粘贴的转座机制实现的，比如转座子L1插入产生的结构变异(Greshametal.病患者FVIII基因的外显子14中发现L1元件的插入，表明L1转座子的插入突因此需要依赖LINE等自主转座子进行转座，通常被称为非自主转座子LTR转座子和以L1为代表的自主转座子等类型，其中大多数转座子元件已经失活，但L1转座子依旧保留转座活性，促进了人类基因组的多样性(Landere经典的L1转座子通常包括6,000-7,000碱基对(basepair,bp),含有编码两个蛋白ORF1和ORF2的开放阅读框(openreadingframe,ORF),在编码蛋白序列的外侧分别为5’和3'非翻译区(untranslatedregions,UTRs),及紧邻的靶 元件逆转录转座过程中整合到基因组靶向位点不可或缺的部分(图1.2)的蛋白略有区别。在小鼠L1元件的5’UTR区域，包含不同数目的(通常6-8段(Lietal.,2006);而人类基因组中L1元件的5’UTR区域长度约为900bp并L1转座子在人类全基因组序列中占比约为17%,大约有500,000个L1散布在基因组中，而其中仅有约60个L1保留了转座活性(Belancioetal.,2008)。L1转座的过程大致可分为三步：1)在具有转座活性的L1转座子中，5’UTR区域在细胞质中被翻译成ORF1p和ORF2p蛋白，并与L1自身转录产生的mRNA结合形成核糖核蛋白复合物(ribonucleoprotein,RNP);3)该复合物重新进入细胞核后，ORF2p的核酸内切酶在基因组上特定的靶向位点(如：5’-TTTT/A-3')切割单链DNA,随后ORF2p的逆转录酶在产生的断口处根据L1的mRNA序列逆转录合成互补的DNA序列，实现L1转座后第一条DNA链插入到靶向位点(图验结果表明ORF2p可能在这一过程中发挥重要作用(图1.11)(Kazazianand图1.2L1转座子的分子构成及转座过程示意图向启动子(sensepromoter,SPetal.,2009;KazazianandMoran在这L1插入突变致聋的12例小鼠中，其中有6例的插入位置为基因外显子区域，另外6例插入位置为基因的内含子区域，这些插入突变会导致基因(Gagnieretal.,2019)。上述L1转座插入导致小鼠耳聋的报道中，转座插入的位参考文献Acevedo-Arozena,A.,Wells,S.,Potter,P.,Kelly,M.,Cox,R.D.,andBrown,S.D.M.(2008).ENUMutagenesis,aWayForwardtoUnderstandGeneFunction.AnnualReviewofAlagramam,K.N.,Kwon,H.Y.,Cacheiro,N.L.,Stubbs,L.,Wright,C.G.,Erway,Woychik,R.P.(1999).AnewmouseinsertionalmutationthatcausessensAlkan,C.,Coe,B.P.,andEichler,E.E.(Angeli,S.,Lin,X.,andLiu,X.Z.(2012).Geneticsofhearinganddeafness.AnatRec(Hoboken)295,1812-1829.Arnold,C.N.,Xia,Y.,Lin,P.,Ross,C.,Schwander,M.,Smart,N.G.,Muller,U.,andBeutle(2011).RapididentificationofArtus,J.,andHadjantonakis,A.-K.(2011).GenerationofchimerasbyaggregationofAshby,J.,Gorelick,N.J.,aAzcoitia,V.,Aracil,M.,Martinez-A,C.,andTorres,M.(2005).Thehomeodomainproteinembryo.Developmentalbiology280,307-320.Barhanin,J.,Lesage,F.,Guillemare,E.,Fink,M.,Lazdunski,M.,andRomey,G.(1996).K(V)LQT¹andlsK(minK)protNature384,78-80.Basu,A.,Lagier,S.,Vologodskaia,M.,Fabella,B.A.,andHudspeth,A.J.(2016).DirectmechanicalstimulationoftiplinksinhaircellsthroughDNAtethers.Elife5.BecharaKachar,M.P.,MauricioKurc,Yi-dongZhao,andPeterG.Gillespie(2013).Belancio,V.P.,Roy-Engel,A.M.,andDeininger,P.(2008).TheimpactofmultiplesplicesitesinhumanL1elements.GeBelton,J.-M.,McCord,R.P.,Gibcus,J.H.,Naumova,N.,Zhan,Y.,andDekker,J.(2012).Hi-C:acomprehensivetechniquetocapturetheconformationofgenomes.Methods(SanDiego,Calif)58,268-276.Birkenhager,R.,Otto,E.,Schurmann,MJ.,Vollmer,M.,Ruf,E.M.,Maier-Lutz,IF.,Fekete,A.,Omran,H.,Feldmann,D.,etal.(2001).MutationofBSNDcausesBarttersyndromewithsensoriBockenhauer,D.,Feather,S.,Stanescu,H.C.,Bandulik,S.,Zdebik,A.A.,ReicholJ.,Lieberer,E.,Sterner,C.,LaBoroviak,K.,Doe,B.,Banerjee,R.,Yang,F.,andBradley,A.(20engineeringinzygoteswithCRISPR/Cas9.Genesis(NewYork,NY:2000)54,78-85.Bowl,M.R.,Simon,M.M.,Ingham,N.J.,Greenaway,S.,Santos,L.,Cater,H.,Mason,J.,Kurbatova,N.,Pearson,S.,etal.(2017).Arevealsanextensiveunexploredgeneticlandscapeforaudit8,886.Bryda,E.C.,Kim,HJ.,Legare,M.E.Frankel,W.N.,andNoben-Trauth,K.(2001).High-resolutiongeneticandphysicalmappingofmodifier-of-deafwaddler(mdfw)andWaltzer(Cdh23v).Genomics73,338-342.Cai,T.,Seymour,M.L.,Zhang,H.,Pereira,F.A.,andGroves,A.K.(2013).ConditionaldeletionofAtoh1revealsdistinctcriticalperiodsforsurvivalandfunctionofhaircellsintheorganofCorti.JNeurosci33,10110-10122.Carraro,M.,Almishaal,A.,Hillas,E.,Firpo,M.,Park,A.,andHarrison,R.V.(2017).Cytomegalovirus(CMV)InfectionCausesDegenerationofCochlearVasculatureandHearingLossinaMouseModel.JournaloftheAssociationforResearchin