《Maturitas》：Effects of a mutation in the transmembrane and coiled-coil domains 2 gene on ovarian function and reproductive aging
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该研究通过构建TMCO2基因缺陷小鼠模型，探讨了TMCO2基因突变与早发性卵巢不全（POI）的关联性。研究发现杂合突变小鼠呈现出生率降低（4.26%）、卵巢储备下降及生殖衰老提前的特征，提示TMCO2突变可能通过影响卵巢颗粒细胞钙离子稳态导致POI发生。
徐晨|阮向燕|李彦秋|杨宇|王泽成|刘安明|程娇娇|顾慕清|阿尔弗雷德·O·穆克
北京妇产医院妇科内分泌科，首都医科大学，北京妇幼保健院，中国北京100026
摘要
目的
在一个早发性卵巢功能不全（POI）的家庭中，发现了跨膜和卷曲螺旋结构域2（
TMCO2）基因的突变。为了确定该
TMCO2突变是否导致卵巢功能下降，研究人员培育并研究了
Tmco2缺陷小鼠。
设计
获得了
Tmco2缺陷小鼠的F2代，并评估了其繁殖结果。观察了雌性小鼠的生理特征。在8周、18周和28周龄时，收集了
Tmco2杂合雌性小鼠的白色脂肪、卵巢组织和血清样本，测量并分析了卵泡数量和激素水平。
结果
(1)
Tmco2?/?小鼠的出生率仅为4.26%。
(2>在28周龄时，
Tmco2+/?雌性小鼠的Lee指数和脂肪指数高于
Tmco2+/+小鼠（
P = 0.0197和0.0180）。
(3>在8周和18周龄时，
Tmco2+/?小鼠的次级卵泡数量多于
Tmco2+/+小鼠（
P = 0.0159和0.0238）。在18周龄时，
Tmco2+/?小鼠的小窦卵泡数量多于
Tmco2+/+小鼠（
P = 0.0317）。然而，在28周龄时，
Tmco2+/?小鼠的静止卵泡和次级卵泡数量少于
Tmco2+/+小鼠（
P = 0.0397和0.0238）。
(4>
Tmco2+/?雌性小鼠的AMH水平在18周龄时达到峰值。28周龄时的平均FSH水平显著高于
Tmco2+/+小鼠（
P = 0.0289）。
结论
Tmco2?/?小鼠的遗传模式为亚致死性。
Tmco2的缺失对雌性小鼠的生长和发育产生了不利影响。
Tmco2+/?雌性小鼠的卵巢储备能力下降，生殖衰老加速。人类的
TMCO2突变可能导致POI。
引言
早发性卵巢功能不全（POI）是一种以自然绝经年龄提前和40岁之前生殖生命终止为特征的疾病[1]。遗传因素是POI最常见的原因[2]。除了已知的遗传因素外，由于遗传诊断技术的进步，在特发性POI患者中还发现了新的致病基因[3]。在我们的妇科内分泌科诊所，通过对一个POI家族进行全外显子测序，我们在1p34.2染色体上的跨膜和卷曲螺旋结构域2基因（TMCO2）的第2外显子中发现了一个杂合突变（图1-A）。该SNP为rs537555286，位于1号染色体上的40,717,051位置（GRCh37.p13），其中C碱基突变为T碱基（图1-B），导致精氨酸（Arg）的翻译终止。
TMCO家族的蛋白质产物被归类为“尾部锚定蛋白”，在不同物种的各种细胞系中表达[4]。它们能够通过跨膜结构域插入内质网、高尔基体、线粒体和过氧化物酶体等膜结构中，参与物质运输[5]。研究表明Tmco2参与大鼠精原细胞的生长和发育[6]。Tmco2的分子大小与Tmco1相似[6]。对雌性小鼠中Tmco1的研究表明，它通过调节卵巢颗粒细胞内质网中的钙离子储存来影响卵泡发育[7]。
根据千人基因组数据库的数据，TMCO2在东亚人群中的全球变异频率为0.0002至0.001[8]。TMCO2突变在人类中较为罕见且难以观察到。然而，小鼠和人类之间的蛋白质序列一致性得分高达287.3分，表明它们具有高度相似性[9]。因此，我们培育了Tmco2缺陷小鼠，以研究其对卵巢功能和生殖衰老的影响。
病例患者的DNA测序及变异筛选
病例患者的高通量测序（Illumina PE150）及变异分析由诺和基因生物信息技术有限公司（北京）完成。根据公共对照数据集中的次要等位基因频率（MAF）、基因功能注释、有害性评分以及美国医学遗传学和基因组学学院（ACMG）的分类系统，对罕见变异进行了筛选。
候选基因筛选
在病例患者的测序结果中，共鉴定出21,673个外显子区域的变异。通过基于变异无害性、样本状况以及基因功能和表型的分析策略，筛选出了有害变异（图2-A）。初步筛选获得了537个突变位点，包括430个单核苷酸多态性（SNP）和107个插入/缺失（InDels）。未发现与POI相关的变异。基于GO和KEGG功能富集分析，确定了161个候选基因。
Tmco2的遗传特征
根据孟德尔定律，在杂合基因遗传中，隐性纯合子、杂合子和显性纯合子的概率分别为1:2:1。在本研究的繁殖过程中，我们发现Tmco2?/?小鼠仅占Tmco2+/?小鼠后代的4.26%，表明Tmco2?/?遗传具有部分致死性。一些Tmco2?/?胚胎可能在受精或妊娠期间死亡。这一发现与TMCO2作为细胞生长重要基因的遗传保守性一致。
结论
本研究显示，TMCO2突变携带者在人类中发展为POI。Tmco2缺陷雌性小鼠也表现出卵巢储备能力下降和生殖衰老加速。需要进一步的机制实验和更广泛的表型特征研究来验证这一结论。尽管当前研究仍存在局限性，但已被检测出TMCO2突变的年轻女性应警惕卵巢储备不足和生殖衰老的可能性。
贡献声明
徐晨博士负责本研究的详细实验设计和程序。她收集并分析了数据，起草、编辑并修订了手稿。
阮向燕教授是我们的妇科内分泌科主任，也是病例患者的主治医生。她提出了研究的原始想法和框架，并参与了数据分析及手稿修订。
李彦秋博士参与了实验设计、数据收集和数据分析。
伦理批准
本研究已通过首都医科大学动物实验和实验动物福利委员会的审查（AEEI-2022-023）。
资助
本研究得到了北京市自然科学基金（编号：7202047）、北京市医院提升计划（编号：DFL20181401）以及国家更年期健康护理专项建设单位（2020）30的支持。
致谢
作者感谢病例患者提供了详细的医疗记录。同时感谢首都医科大学动物实验室、北京Dopp生物技术有限公司和北京华普君瑞生物基因技术有限公司的技术支持。
