賽業(yè)生物《每周一鼠》欄目，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疾病小鼠模型有所幫助。今天和大家見面的是Fhl2基因敲除小鼠。

背景介紹
FHL蛋白結(jié)構(gòu)均含有4 個半LIM結(jié)構(gòu)，這些蛋白質(zhì)的定義是存在四個半富含半胱氨酸的LIM 同源域，其中半域始終位于N 端。到目前為止，F(xiàn)HL亞家族中有五個成員，即FHL1、FHL2、FHL3、FHL4 和人類睪丸CREM激活因子（ACT）。它們以細胞和組織特有的方式表達，并參與各種細胞過程，包括調(diào)節(jié)細胞生存、轉(zhuǎn)錄和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。FHL1、FHL2和FHL3主要在肌肉中表達，而FHL4和FHL5僅在睪丸中表達。目前，F(xiàn)HL蛋白亞家族中研究最為深入的是FHL2 。
 

圖1. FHL2是一種駐留在不同亞細胞隔間的多功能蛋白

Fhl2以細胞/組織特異性方式表現(xiàn)出多種表達模式，在心臟高度表達，但也可在大腦和骨骼肌檢測出。編碼的蛋白質(zhì)在許多信號通路和細胞發(fā)育和細胞分化過程中起調(diào)節(jié)作用，包括心血管系統(tǒng)和橫紋肌的發(fā)育和維持。該基因還在骨形成中起作用并調(diào)節(jié)骨礦物質(zhì)含量和骨礦物質(zhì)密度。

FHL2是一種適應(yīng)蛋白，能與其他多種癌基因產(chǎn)物和蛋白質(zhì)相互作用,參與調(diào)節(jié)基因表達,維持細胞結(jié)構(gòu)，介導(dǎo)細胞黏附、細胞運動和信號傳導(dǎo)等。目前認為, FHL2在腫瘤發(fā)生發(fā)展演化過程以及在腫瘤細胞的分化過程中均起重要的作用。

Fhl2基因敲除小鼠表型
1. 心血管系統(tǒng)
打靶策略：將LacZ插入Fhl2基因編碼起始位置，并破壞了內(nèi)源基因表達。

圖2. Fhl2-/-小鼠打靶策略

通過分析β-半乳糖苷酶活性，F(xiàn)hl2在胚胎第7.5天在心臟新月體內(nèi)表達，在心臟發(fā)育的后期和成年動物中，F(xiàn)hl2表達定位于心肌，而在心內(nèi)膜、心墊、流出道或冠狀血管系統(tǒng)中不存在。
 

圖3. 缺乏 FHL2的小鼠對β-腎上腺素能刺激的肥大反應(yīng)增強

缺乏Fhl2的基因敲除小鼠的心血管發(fā)育正常，然而，在沒有Fhl2的情況下，長期輸注異丙腎上腺素導(dǎo)致心肌肥大（Fhl2缺失小鼠與野生型小鼠相比，心臟重量/體重增加了59% 與20%；P<0.01)。

2. 骨骼系統(tǒng)
與野生型對照小鼠相比，F(xiàn)hl2缺陷小鼠骨量逐漸減少；骨質(zhì)減少，特別是由于成骨細胞活性降低。通過產(chǎn)生在成熟破骨細胞或成骨細胞中特異性表達Fhl2的轉(zhuǎn)基因FVB小鼠。與FVB野生型同窩出生的動物相比，成骨細胞中Fhl2的強制表達導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因動物的骨量增加了27%。
 

圖4. Fhl2-/-小鼠骨骼組織學(xué)分析

Fhl2缺陷小鼠作為一種由于成骨細胞活性降低而導(dǎo)致的骨質(zhì)減少的獨特模型，通過Fhl2調(diào)節(jié)成骨細胞合成代謝活性來對抗骨質(zhì)疏松癥可作為一種新概念。開發(fā)通過調(diào)節(jié)成骨細胞中的Fhl2活性來維持骨量的合成代謝藥物開辟了新道路。

3. 神經(jīng)系統(tǒng)
有研究發(fā)現(xiàn)Fhl2在神經(jīng)干細胞（NSC）、神經(jīng)前體細胞以及成熟的神經(jīng)細胞中都有表達。此外，F(xiàn)hl2表達不足會導(dǎo)致動物神經(jīng)母細胞（neuroblast ）遷移遲滯，同時導(dǎo)致體外培養(yǎng)的NSC過早地分化為星形膠質(zhì)細胞，并伴隨著年齡的增長加劇GFAP陽性的成熟星形膠質(zhì)細胞在體內(nèi)的增生和積累。綜上所述，如果腦中缺乏Fhl2會破壞成體干細胞的穩(wěn)定和平衡狀態(tài)，導(dǎo)致NSC更傾向于向膠質(zhì)細胞分化，從而過早耗盡可用于神經(jīng)再生的NSC資源。
 

圖5. Fhl2 缺陷小鼠顯示出過早的神經(jīng)膠質(zhì)分化并伴隨著年齡的增長加劇GFAP陽性的成熟星形膠質(zhì)細胞在體內(nèi)的增生和積累

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參考文獻：

1. Johannessen M, Møller S, Hansen T, Moens U, Van Ghelue M. The multifunctional roles of the four-and-a-half-LIM only protein FHL2. Cell Mol Life Sci. 2006 Feb;63(3):268-84. doi:10.1007/s00018-005-5438-z. PMID: 16389449.

2. Kong Y, Shelton JM, Rothermel B, Li X, Richardson JA, Bassel-Duby R, Williams RS. Cardiac-specific LIM protein FHL2 modifies the hypertrophic response to beta-adrenergic stimulation. Circulation. 2001 Jun5;103(22):2731-8. doi: 10.1161/01.cir.103.22.2731. PMID:11390345.

3. Günther T, Poli C, Müller JM, Catala-Lehnen P, Schinke T, Yin N, Vomstein S, Amling M, Schüle R. Fhl2 deficiency results in osteopenia due to decreased activity of osteoblasts. EMBO J. 2005 Sep7;24(17):3049-56. doi: 10.1038/sj.emboj.7600773. Epub 2005 Aug 4. PMID: 16079911; PMCID: PMC1201354.

4. Kim SY, Völkl S, Ludwig S, Schneider H, Wixler V, Park J. Deficiency of Fhl2 leads to delayed neuronal cell migration and premature astrocyte differentiation. J Cell Sci. 2019 Mar 18;132(6):jcs228940. doi: 10.1242/jcs.228940. PMID: 30745335.