賽業生物《每周一鼠》，每周更新，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Ptpn22基因敲除小鼠。

Ptpn22基因
PTPN22（protein tyrosine phosphatase non-receptor 22）基因編碼淋巴酪氨酸特異性磷酸酶（Lyp），Lyp由807個氨基酸構成，其N端是300多個氨基酸組成的PTP催化結構域，是這個蛋白的主要功能域，能夠使底物去磷酸化。其C端是由500個氨基酸組成的包含4個脯氨酸富集區的調控結構域。

PTPN22基因的一個單核苷酸多態1858C→T (rs2476601) 使密碼子620編碼的P1基序中一個高度保守的關鍵氨基酸精氨酸變為色氨酸(R620W), 導致LYP和Csk不能結合，T細胞活性上調，細胞免疫穩態被破壞，顯著增加了發生自身免疫性疾病（如系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎、I型糖尿病、自身免疫性甲狀腺疾病等）的危險性。PTPN22基因的這一功能在基因敲除的小鼠動物模型中得到很好地證實。

Ptpn22基因敲除小鼠表型
有研究通過同源重組將Ptpn22基因外顯子1的翻譯起始點蛋氨酸由ATGG突變為CTGC和一個嘌呤霉素抗性篩選元件來構建Ptpn22基因敲除小鼠模型，免疫印跡分析證實純合子胸腺細胞和脾細胞中PTPN22 蛋白缺失。

PTPN22的缺失導致T細胞穩態破壞
純合子和野生型小鼠的胸腺細胞數量和亞群是相似的，唯一的區別是純合子小鼠CD4+CD8+[雙陽性(DP)]胸腺細胞中CD5的表達小幅增加以及CD4+T細胞的數量小幅度增加 (~30%)（如圖1）；是因為在DP階段CD5表達的增加與TCR信號的增強相關。

圖1. Ptpn22基因敲除小鼠T細胞的發育

Ptpn22對正選擇和負選擇的不同抑制作用
表達主要組織相容性復合體MHC-I類限制性TCR轉基因的雌性純合子小鼠對雄性H-Y抗原（雄性組織相容性抗原）具有特異性，胸腺和外周淋巴區室中的H-Y TCR+ CD8+ T細胞數量增加。同樣，表達 MHC II類限制性DO11.10 TCR轉基因的純合子小鼠對卵清蛋白 (OVA) 具有特異性，CD4+ T細胞數量增加。然而，通過雄性純合子小鼠中H-Y TCR+ CD8+胸腺細胞的正常缺失或用抗CD3ε的單克隆抗體(mAb)處理而導致DP胸腺細胞的多克隆缺失這種方法來衡量Ptpn22缺失對陰性選擇的影響，發現Ptpn22的缺失對陰性選擇沒有影響。

圖2. Ptpn2基因敲除小鼠T細胞的陽性選擇

4-6周的年輕純合子小鼠的外周血淋巴器官的變化相對老年鼠較小，年齡較大（6個月）的純合子小鼠出現脾腫大和淋巴結腫大。
 

圖3. Ptpn22基因敲除小鼠免疫器官的變化

Ptpn22通過Lck自動調節催化位點的去磷酸化來控制活化效應T細胞的增殖和功能
純合子老年小鼠效應/記憶T細胞池中的CD4+ T細胞和CD8+數量較年輕時增加。

在TCR激活的前2天，野生型和純合子小鼠幼稚 (CD44loCD62Lhi) T細胞顯示出相似的生長和循環。此外，這些細胞顯示出正常的TCR介導的[3H]胸苷摻入，細胞因子產生，細胞內鈣濃度動員，激活標記物(如CD25)的表達和細胞蛋白酪氨酸磷酸化。這些結果表明，Ptpn22的缺失對原始T細胞活化的初始階段沒有明顯的功能改變。然而在T細胞激活后的第3天和第4天，純合子小鼠CD4和CD8細胞表現出較野生型小鼠2.5倍的生長優勢，這同樣也反映在細胞周期增加。

TCR再刺激后，這些源自純合子小鼠幼稚T細胞的效應細胞表現出增殖和細胞因子產生增加，盡管野生型效應T細胞中的Lck Tyr394 位點表現出瞬時TCR誘導磷酸化，但在純合子小鼠效應細胞中這種磷酸化得到增強和持續；受Lck調節的響應其他刺激（白介素 IL-2 或 IL-15 受體）的純合子小鼠效應/記憶細胞是正常循環的，這表明Ptpn22的抑制作用似乎僅限于TCR信號通路。

總之，這些數據支持Ptpn22通過Lck自動調節催化位點的去磷酸化來調控活化效應T細胞的增殖和功能的觀點。
 

圖4. 體外產生效應T細胞TCR介導功能增強

PTPN22基因的單核苷酸多態性在自身免疫性疾病中發揮著重要的作用。通過影響免疫細胞產生、活化及抑制T細胞受體信號系統，從而維持著機體免疫系統的動態平衡。該基因一旦發生突變，很可能導致機體自身免疫系統平衡紊亂而發生疾病。研究其突變如何引起自身免疫性缺陷以及其中的分子機理將為開發新的自身免疫性疾病的療法有很重要的意義。