《PLOS Genetics》：Impact of maternal compensation on developmental phenotypes in a zebrafish model of severe congenital muscular dystrophy
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本研究通过构建斑马鱼蛋白O-甘露糖N-乙酰葡糖胺转移酶2（POMGNT2）基因敲除模型，揭示了母源性mRNA沉积在严重先天性肌营养不良（CMD）疾病表型调控中的关键作用。研究发现，合子型敲除（ZKO）因母源提供的POMGNT2维持了胚胎早期α-肌营养不良聚糖（α-DG）糖基化而表现为成年发病，而母源-合子型敲除（MZKO）则重现了人类疾病的早发性肌肉病变、运动功能障碍、神经元轴突导向缺陷及视网膜突触损伤等核心特征。转录组分析进一步表明，母体基因型可导致子代代谢功能重编程。该研究为理解母源补偿机制提供了新视角，并对基于母源-合子突变体的疾病建模策略具有重要指导意义。
母源性pomgnt2缺失揭示先天性肌营养不良的早期发育表型
合子型pomgnt2缺失导致成年发病的肌肉表型
通过CRISPR-Cas9诱导的非同源末端连接技术，研究者成功构建了pomgnt2基因敲除斑马鱼品系。蛋白质印迹分析显示，合子型敲除（ZKO）在受精后1个月（1 mpf）时完全丧失α-DG糖基化，但β-DG蛋白表达正常。生存分析表明ZKO可存活至成年（5 mpf），且早期（1 mpf）体长与野生型（WT）及杂合子（Het）无显著差异。然而在3 mpf和5 mpf时，ZKO体长显著缩短。肌肉组织荧光染色显示，3 mpf时ZKO出现肌纤维分离、大小不一、排列紊乱及纤维化迹象，但1 mpf时肌纤维结构仍保持完整。这些发现说明ZKO虽能长期存活，但成年期会出现进行性肌肉疾病。
母源与合子pomgnt2双重缺失揭示早期发育表型
qPCR分析证实pomgnt2 mRNA在胚胎发育早期（0 hpf）高表达，属于母源性提供。ZKO在7 dpf时仍保留α-DG糖基化，而母源-合子型敲除（MZKO）则完全缺失该糖基化。生存曲线显示MZKO在10-14 dpf开始偏离孟德尔遗传比例，至28 dpf时大多数死亡。体长测量发现MZKO在14 dpf时呈现缩短趋势，28 dpf时显著小于母源杂合子（MHet）。这些数据表明，清除母源pomgnt2可揭示MZKO幼虫期的发育表型。
MZKO在受精后2周内呈现肌营养不良蛋白聚糖病表型
运动功能自动追踪分析显示，5 dpf时MZKO在总游泳距离、平均速度、最大速度及最大加速度方面均存在显著缺陷。至7-14 dpf时，MZKO的最大速度与加速度进一步下降，提示肌肉力量衰退。虽然7 dpf时肌动蛋白丝及层粘连蛋白基底膜结构整体完好，但慢缩肌纤维标记物Myh1a免疫荧光染色发现部分肌节出现类似杜氏肌营养不良（DMD）的早期纤维分离。到10 dpf时，MZKO肌肉病变迅速进展，出现肌纤维萎缩、排列紊乱、肌腱连接（MTJ）破坏及慢缩肌纤维全面退化。神经肌肉接头（NMJ）分析显示，MZKO在肌腱连接处的乙酰胆碱受体（AChR）碎片化显著，且与突触囊泡蛋白2（SV2）共定位降低，表明突触完整性受损。
pomgnt2功能缺失导致脂质代谢紊乱
10 dpf时MZKO的转录组分析发现810个基因下调，149个基因上调。基因本体（GO）富集分析显示下调基因涉及肌肉收缩、糖酵解、糖异生、甘油磷脂代谢、固醇生物合成及氨基酸代谢等通路。STRING蛋白互作网络分析进一步揭示，这些基因构成多个互作网络，包括与脂代谢相关的载脂蛋白（如apoa1a、apoea）表达下调。5 dpf时ZKO与MZKO的加权基因共表达网络分析（WGCNA）也发现脂代谢相关基因模块表达紊乱，提示pomgnt2缺失可引起全身性代谢失调。
母体基因敲除对子代代谢的深远影响
WGCNA分析显示，MZKO与MHet子代在基因表达上存在显著差异。其中，绿色模块基因与疾病进展正相关；黄色模块基因在ZKO及KO×Het子代中普遍下调，涉及糖代谢、血红蛋白复合体及脂质代谢等；蓝宝石模块基因在MHet与MZKO中下调，包含细胞外基质结构成分（如胶原蛋白、晶体蛋白）及昼夜节律调控因子（如per1b、nr1d1）；蓝色模块基因则上调，涉及蛋白质折叠、蛋白酶体组装及碳代谢。qPCR葡萄糖代谢阵列分析进一步证实，MZKO出现己糖激酶同工酶转换（gck下调、hk2上调）及磷酸戊糖途径基因上调，MHet也呈现类似但较轻微的变化。此外，免疫调节因子β2-微球蛋白（b2m）在MHet与ZKO中均上调，提示免疫激活。
讨论
本研究首次在斑马鱼模型中系统阐明了母源pomgnt2在调控先天性肌营养不良表型中的关键作用。通过对比ZKO与MZKO，研究不仅证实了母源补偿可显著延缓疾病发生，还揭示了母体基因型对子代代谢网络的深远影响。这些发现为深入理解母源补偿机制提供了重要理论依据，并对今后开展母源-合子突变体疾病建模研究具有重要启示。
