多囊肾病 2型

来进行单基因病PGD较多的家系还有成人型多囊肾病，这类遗传病的男性比例高、目前只能求助于试管婴儿和PGD技术。

如果有家族遗传病背景，在孕前需要到孕前咨询门诊咨询，即使没有表征，也需要确认遗传信息，对家族进行基因筛查。这样通过孕前检测、排查，可以从根本上阻断遗传病下行传递。如果没有进行孕前咨询，而是通过产前检查发现单基因遗传病指征，引产后再来PGD，整个诊疗时间就会延长。除了引产孕妇需要较长的身心恢复期外，单基因疾病的PGD由于其流程比较复杂，花费的时间也相对较长，通常至少需要几个月；遇到某些特殊情况，则可能需要1-2年，因此不仅留给医生的治疗时间少，而且女性和家庭都要承受更多的心理和生理痛苦。

已发现有染色体异常患儿或者复发性流产的家庭，也建议进行遗传咨询和孕前进行PGS，可以提高胚胎的着床率，降低胚胎存在染色体疾病的风险。因为目前成熟的全基因组范围检测染色体拷贝数变异的芯片技术平台，因此检测周期并不长。

更安全的 PGD技术

对于PGD下一步的研究方向，一方面，从其安全性考虑，希望可以选取检测的样品更加微量，减少胚胎损伤，同时获得可靠的检测结果。另一方面，需要进一步进行子代风险评估，建立长期随访机制，进行安全性评价。目前有关PGD风险评估和子代随访的研究成果证实：卵裂球期胚胎活检单细胞进行PGD的子代遗传信息检测尚无出现异常，安全性好。

PKD2 基因编码 polycystin-2，属于瞬时受体电位（TRP） 通道超家族。Polycystin-2 是一种大电导、Ca（2+） 可渗透的非选择性阳离子通道，参与肾上皮细胞中的 Ca（2+） 转运和 Ca（2+） 信号传导（ Zhang et al., 2009 ）。PKD2 定位于纤毛并作为机械传感器起作用，刺激细胞内钙响应流体流动增加（Nauli 等人，2003 年）。与其他典型的 TRP 通道一样，polycystin-2 具有 6 个跨膜结构域以及细胞质 N 和 C 末端。TRP 通道，包括 polycystin-2，组装为同源和异源多聚体，尤其是四聚体，这种异源化被认为提供了通道复合物之间的功能和调节多样性。张等人，2009 年）。

▼ 克隆与表达
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望月等人（1996）报道了4 号染色体上多囊肾病 2（PKD2; 613095 ）候选基因的分离和表征。他们最初在 680 kb 的间隔内完善了 PKD2 基因的定位。然后他们使用来自这个区间的基因组克隆来分离 cDNA 克隆。其中一个克隆在氨基酸水平上与 PKD1 基因产物多囊蛋白（ 601313 ）具有同源性。该克隆用于分离包含候选基因的一系列重叠 cDNA 克隆。该基因包含一个 2,904 bp 的开放解读码组和一个 2,086 bp 的非翻译区。它在卵巢、胎儿和成人肾脏、睾丸和小肠中强烈表达。望月等人（1996）在外周白细胞中未检测到该基因的表达。预测的翻译产物是一个 968 个氨基酸的多肽，它似乎是一个完整的膜蛋白，具有 6 个跨膜结构域和细胞内 N 和 C 末端。PKD2 的推定翻译产物与 PKD1 的 450 个氨基酸产物之间有 25% 的同一性和 50% 的相似性。推定的 PKD2 基因座产物与电压激活的钙通道-α-1E 基因（见601012）之间存在相似程度的同源性。

施耐德等人（1996）同样克隆了 PKD2 基因。

▼ 基因结构
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望月等人（1996）确定 PKD2 基因延伸超过 68 kb。

林等人（1997）发现 PKD2 基因至少有 15 个外显子，翻译起始位点在外显子 1 中。所有剪接受体和供体位点都符合 AG/GT 规则。

Lantinga-van Leeuwen 等人（2005）确定 PKD1 和 PKD2 基因的启动子区域都没有 TATA，但它们具有 E2F（参见189971）、EGRF（参见 EGR1；128990）、ETS（参见600541）、MZF1（194550）的结合位点、SP1（ 189906 ） 和 ZBP89（ 601867 ）。

▼ 生化特征
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低温电子显微镜结构

苏等人（2018）报道了以 1:3 的比例组装的截短的人类 PKD1（ 601313 ）-PKD2 复合物的 3.6 埃冷冻电子显微镜结构。PKD1 包含一个电压门控离子通道折叠，它与 PKD2 相互作用以形成域交换但非规范的瞬态受体电位通道结构。PKD1 中的 S6 螺旋在中间断裂，细胞外半部分 S6a 类似于典型瞬时受体电位通道中的孔螺旋 1。S6b 上的三个带正电荷的面向空腔的残基可能会阻止阳离子渗透。除了电压门控离子通道外，PKD1 还解析了一个 5 跨膜螺旋结构域和一个胞质 PLAT 结构域。

▼ 测绘
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Mochizuki 等人使用 YAC 重叠群和 4 号染色体上 PKD2 区域的 STS 图（1996）将 PKD2 基因定位到染色体 4q21-q23。

▼ 基因功能
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有人提出不同形式的常染色体显性多囊肾病 PKD1 和 PKD2，也许还有第三种形式是由于共同途径中涉及的相互作用因素的缺陷造成的。发现两种最常见的 ADPKD 形式的基因为检验这一假设提供了机会。钱等人（1997）描述了 PKD1 基因产物 polycystin-1 的 C 末端内以前未被识别的卷曲螺旋结构域，并证明它与 PKD2 的 C 末端特异性结合。还证明了涉及每个 C 末端的同型相互作用。他们表明，自然发生的 PKD1 和 PKD2 致病突变破坏了它们的关联。钱等人（1997） 表明 PKD1 和 PKD2 在体内物理关联，并且可能是参与管状形态发生的常见信号级联反应的伙伴。

齐奥卡斯等人（1997）表明 PKD1 和 PKD2 通过它们的 C 端细胞质尾部相互作用。这种相互作用导致 PKD1 而不是 PKD2 的上调。此外，PKD2 而非 PKD1 的细胞质尾部通过不同于与 PKD1 相互作用所需的区域的卷曲螺旋结构域形成同源二聚体。这些相互作用表明 PKD1 和 PKD2 可能通过正常的肾小管形成所必需的共同信号通路起作用，并且 PKD1 需要 PKD2 的存在才能稳定表达。

PKD1 被认为编码一种膜蛋白 polycystin-1，参与细胞间或细胞基质相互作用，而 PKD2 基因产物 polycystin-2 被认为是一种通道蛋白。花冈等人（2000）证明 polycystin-1 和 -2 相互作用以产生新的钙渗透性非选择性阳离子电流。polycystin-1 和 polycystin-2 都不能单独产生电流。此外，不能通过卷曲螺旋结构域异二聚化的多囊蛋白的疾病相关突变形式不会导致新的通道活性。花冈等人（2000）还表明，在没有 polycystin-1 的情况下，polycystin-2 位于细胞中，但在存在 polycystin-1 的情况下易位到质膜。因此，polycystin-1 和-2 在质膜处共同组装以产生新通道并调节肾小管形态和功能。

库伦等人（2002）通过在猪肾细胞中过表达全长基因、C 端截短的 polycystin-2 突变体和 asp511-to-val 突变（D522V；173910.0008），研究了 PKD2 的亚细胞定位和钙通道活性。他们发现 polycystin-2 定位于内质网（ER），表现为钙激活的高电导通道，可渗透二价阳离子。C 端截短的突变体没有显着的通道活性，并显示出由基本 ER 保留信号丢失引起的亚细胞定位改变。D511V 变体保留了 ER 亚细胞定位、正常蛋白质相互作用和野生型蛋白质的调节域，但失去了通道活性。

冈萨雷斯-佩雷特等（2001）证明 polycystin-2 存在于术语人类合体滋养层细胞中，在那里它表现为非选择性阳离子通道。多囊蛋白 2 阳性人合体滋养层顶膜的脂质双层重建显示出具有多个亚导状态的非选择性阳离子通道和对钙离子的高选择性渗透。该通道被抗多囊蛋白 2 抗体和利尿剂阿米洛利抑制。polycystin-2 通道可能与靶上皮细胞（包括胎盘）中的积液和/或离子转运调节有关。该通道的失调为 ADPKD 的发生和进展提供了一种机制。格兰瑟姆和卡尔维特（2001）回顾了表明多囊蛋白调节细胞增殖的观察结果。他们表示，“多囊蛋白似乎更有可能参与管状上皮细胞增殖的异常调节，而不是电解质和水的跨上皮转运。”

Scheffers 等人使用针对 polycystin-2 产生的多克隆抗血清（2002）证明了内源性 polycystin-2 在高尔基体和 MDCK 细胞的质膜中的不同表达。相比之下，大多数异源表达的 polycystin-2-EGFP 融合蛋白保留在 ER 中，与蛋白质二硫键异构酶（PDI; 176790）的染色模式基本重叠），ER 的标记。在一小部分细胞中，通过免疫电子显微镜和亚细胞组分的蛋白质印迹观察到微弱的质膜信号。用温和的去污剂提取后，质膜染色消失，表明 polycystin-2 没有与不溶性细胞骨架紧密结合，也没有与 polycystin-1 紧密结合。作者得出结论，内源性 polycystin-2 通过高尔基体转运到质膜，并且比 polycystin-1 具有更广泛的膜定位。

布尼亚等人（2002）表明 polycystin-1 的表达激活 JAK（见147795）-STAT（见 STAT1；600555）通路，从而上调 WAF1（CDKN1A；116899）并诱导 G0/G1 期的细胞周期停滞。他们发现这个过程需要 polycystin-2 作为必需的辅助因子。破坏 polycystin-1 和 -2 结合的突变阻止了该途径的激活。缺乏 Pkd1 的小鼠胚胎有缺陷的 STAT1 磷酸化和 Waf1 诱导。这些结果表明 polycystin-1 和 -2 复合物的 1 功能是调节 JAK-STAT 通路，并解释了任一基因的突变如何导致生长失调。

Newby 等人使用共免疫沉淀和共沉淀技术（2002）发现 7% 到 8% 的 polycystin-2 与 polycystin-1 共定位于正常人肾和小鼠肾细胞的质膜部分，这些细胞是人 PKD1 转基因的。Polycystin-2 是一种糖蛋白，具有 5 个假定的 N-糖基化位点；它对内切糖苷酶H（Endo H）敏感，表明成熟蛋白含有高甘露糖型低聚糖。Polycystin-1 被高度 N-糖基化并包含 Endo-H 敏感和成熟的 Endo-H 抗性形式，这两种形式都能够与 polycystin-2 相互作用。纽比等人（2002）将这些结果解释为表明 ER/顺式高尔基体中 2 种蛋白质在插入质膜之前的早期关联。

格林等人（2003）发现哺乳动物 polycystin-1 定位于细胞表面和不表达 polycystin-2 的细胞中的 ER。然而，当这 2 种蛋白质在同一细胞系中共表达时，polycystin-1 仅与 ER 中的 polycystin-2 共定位。进一步的研究表明polycystin-1的亚细胞定位取决于polycystin-2与polycystin-1表达的比例，polycystin-1的定位可以通过polycystin-2的相对表达水平进行调节。

罗等人（2003）发现内源性 polycystin-2 在质膜和小鼠内髓集合管细胞和犬肾细胞的初级纤毛中表达，而异源表达的 polycystin-2 显示出主要的 ER 定位。表达内源性或异源性多囊蛋白 2 的内髓集合管细胞的膜片钳证实了质膜上通道的存在。用伴侣样因子处理促进了多囊蛋白 2 通道从细胞内池转移到质膜。罗等人（2003）得出结论，polycystin-2 在肾上皮细胞中充当质膜通道，并且它有助于 Ca（2+） 进入和体内定义的肾单位节段中其他阳离子的转运。

PKD1 和 PKD2 蛋白通过它们的 C 末端相互相互作用表明这两种蛋白是同一蛋白复合物或信号转导通路的一部分。Gallagher 等人使用酵母 2-杂交筛选与 PKD2 蛋白（2000）分离了 PKD2 相互作用蛋白 HAX1（ 605998 ）。PKD2L（ 604532 ）（一种与 PKD2 密切相关的蛋白质）与 HAX1 相互作用的失败证明了相互作用的特异性。免疫荧光实验表明，在大多数细胞中，PKD2 和 HAX1 共定位于细胞体中，但在一些细胞中，它们也被分类为细胞突起和片状伪足。加拉格尔等人（2000）证明了 HAX1 和 F-肌节蛋白结合蛋白 cortactin 之间的关联。164765 ），这表明 PKD2 和肌节蛋白细胞骨架之间存在联系。加拉格尔等人（2000）推测 PKD2 参与细胞基质接触的形成，如果没有野生型 PKD2 蛋白，它们就会功能失调，从而导致肾脏、肝脏和胰腺中管状结构的囊性增大。

瑙利等人（2003）表明小鼠中的 polycystin-1 和 polycystin-2 共同分布在肾上皮的初级纤毛中。从缺乏功能性多囊蛋白-1 的转基因小鼠中分离出的细胞形成纤毛，但不会增加 Ca（2+） 流入以响应生理流体流动。针对 polycystin-2 的阻断抗体与 利阿诺定 受体抑制剂（RYR1; 180901 ）类似地消除了野生型细胞中的流动反应，而 G 蛋白抑制剂、磷脂酶 C（参见600220），并且肌醇 1,4,5-三磷酸受体没有作用。这些数据表明，polycystin-1 和 polycystin-2 有助于肾上皮中初级纤毛的流体流动感觉，并且它们都在相同的机械转导途径中起作用。polycystin-1 或 polycystin-2 的缺失或功能障碍可能因此导致多囊肾病，因为细胞无法感知通常调节组织形态发生的机械线索。卡尔维特（2003）复制了来自人类常染色体显性多囊肾的集合管囊肿内部的扫描电子显微照片，显示单个嵌入细胞被主细胞包围，每个细胞具有 1 或几个初级纤毛。尽管这些细胞上的纤毛看起来正常，但由于 PKD1 或 PKD2 基因的突变，它们可能存在功能缺陷。

通过酵母 2-杂交分析，Li 等人（2005）表明，polycystin-2 的细胞内 N 和 C 末端都与 α-肌节蛋白（见102575）、肌节蛋白结合蛋白和肌节蛋白捆绑蛋白相关。人、犬和啮齿动物细胞系中的共免疫沉淀证明了内源性 polycystin-2 和 α-辅肌节蛋白之间的体内相互作用。免疫荧光实验表明，polycystin-2 和α-actinin 部分共定位于犬上皮肾、鼠内髓集合管细胞和成纤维细胞以及人合体滋养层囊泡中。α-辅肌节蛋白显着刺激脂质双层系统中重组多囊蛋白 2 的通道活性。李等人（2005） 假设多囊蛋白 2 和 α-辅肌节蛋白之间的物理和功能相互作用可能在 ADPKD 中观察到的异常细胞粘附、增殖和迁移中起重要作用。

李等人（2005）发现人胚胎肾细胞中 polycystin-2 的过度表达导致细胞增殖减少。他们表明 polycystin-2 直接与 ID2（ 600386 ）相互作用并通过 ID2-CDKN1A-CDK2（ 116953 ） 通路调节细胞周期。ID2-polycystin-2 相互作用导致ID2 在细胞质中被隔离，并且需要polycystin-2 的依赖于polycystin-1 的丝氨酸磷酸化。来自 PKD1 小鼠模型的肾上皮细胞显示细胞周期异常，这种异常可以通过 RNA 干扰介导的 Id2 mRNA 表达抑制来逆转。

Anyatonwu 等（2007）指出 polycystin-2 与几种完整的膜蛋白相互作用，包括 TRPC1（ 602343 ） 和 InsP3R（ITPR​​1; 147265 ）。他们发现小鼠 Pkd2 与来自小鼠心脏的心脏兰尼碱受体 Ryr2（ 180902 ）共免疫沉淀。生化分析表明 Pkd2 的 N 末端结合 Ryr2，而 C 末端仅结合处于开放状态的 Ryr2。脂质双层电生理实验表明Pkd2 的C 总站功能抑制Ryr2 通道活性存在Ca（2+）。

李等人（2008）表明，在患有 ADPKD 的人的囊液中发现的TNF-α（ 191160 ） 通过 TNF-α 诱导的支架蛋白 FIP2（OPTN；602432）。用肿瘤坏死因子-α 处理小鼠胚胎肾器官培养物导致囊肿形成，这种影响在 Pkd2 +/- 肾脏中加剧。TNF-α 还刺激 Pkd2 +/- 小鼠体内的囊肿形成，用 TNF-α 抑制剂治疗 Pkd2 +/- 小鼠可防止囊肿形成。

在 PC2 自发通道电流的动力学分析中，Zhang 等人（2009）表明，遵循阶梯行为的 4 个固有的、非随机的亚导状态都与 pH 值和电压有关。低 pH 值抑制 PC2 同聚复合物中的 PC2 电流，但未能影响 PC2/TRPC1 异聚复合物中的 PC2 电流。相比之下，阿米洛利消除了同聚 PC2 复合物和异聚 PC2/TRPC1 复合物中的 PC2 电流，表明 PC2/TRPC1 复合物与同聚复合物具有不同的功能特性。同聚 PC2 和 TRPC1 复合物以及异聚 PC2/TRPC1 复合物的拓扑特征与结构四聚体一致。张等人（2009） 提出了 PC2 和 TRPC1 通道的四聚体模型，其中特定通道的整体电导取决于复合物中各种功能单体的贡献。

梁等人（2008）表明，导致 PKD2 的 PC2 野生型和 C 端截短突变体通过泛素-蛋白酶体系统被内质网相关降解（ERAD） 消除。PC2 的 N 端和 C 端区域都与 HERP（HERPUD1；608070）相互作用，而这种相互作用是 PC2 降解所必需的。缺少 N 和 C 末端的 PC2 不与 HERP 相互作用，也没有降解。

ER 应激会增加 PERK（EIF2AK3; 604032 ）的激酶活性以促进EIF2 -α（EIF2S1; 603907 ） 磷酸化，从而导致翻译抑制和细胞生长减少。Liang 等人在过表达和敲低研究中使用了几种哺乳动物细胞系，包括人类细胞系（2008）表明 PC2 通过 PERK-EIF2-α 信号通路下调细胞增殖。Coimmunoprecipitation 实验表明PC2 与PERK 和EIF2-α 复杂交互。

Sharif-Naeini 等人（2009）表明小鼠 Pkd1 和 Pkd2，他们称之为 Trpp1 和 Trpp2，可以调节拉伸激活的离子通道并参与压力感应。

陈等人（2010）发现胚胎 Bicc1（ 614295 ） -/- 小鼠在双侧出现严重的多囊肾，以及肝脏和胰腺囊肿以及左右图案缺陷。定量 PCR 显示与野生型肾脏相比，在 Bicc1 -/- 肾脏中的胚胎第 15.5 天和 18.5 天之间，Pkd2 的表达逐渐下调，但不是 Pkd1 或 Pkhd1（ 606702 ）。Pkd2 在 Bicc1 +/- 小鼠肾脏中的表达也低于正常值，并且在非洲爪蟾幼虫中通过吗啉基介导的 Bicc1 敲低。对 Pkd2 转录本的 3-prime UTR 的检查揭示了 Mir17 的目标位点（参见609416） microRNA 家族。Mir17 结合位点内的突变逆转了非洲爪蟾幼虫 Bicc1 敲低后 Pkd2 的下调。此外，Mir17 双链体的表达降低了 Pkd2 3-prime UTR 报告基因的表达，而 Bicc1 的表达增加了 Pkd2 的表达。陈等人（2010）得出结论，BICC1 通过对抗 MIR17 的抑制作用来调节 PKD2 表达。

吉巴等人（2012）报道，钙离子通道 polycystin-2 在周围冠细胞中是特别需要的，用于检测节点流量。对 Pkd2 突变形式的检查表明 Pkd2 的纤毛定位对于正确的左右图案化至关重要。鉴于缺乏所有纤毛的Kif3a（ 604683 ） 突变胚胎无法对人工流动作出反应，而冠细胞中初级纤毛的恢复则挽救了对流动的反应。吉巴等人（2012）得出的结论是，他们的结果表明，位于节点边缘的冠细胞纤毛以依赖于 Pkd2 的方式感知节点流量。

使用突变小鼠细胞和胚胎，Grimes 等人（2016）发现 Pkd1l1（ 609721 ） 和 Pkd2 需要纤毛结构才能发挥作用，并且 Pkd1l1 至少部分参与了 Pkd2 向纤毛的定位。在没有 Pkd1l1 的情况下，Pkd2 引起双侧 Nodal 基因表达。格莱姆斯等人（2016）假设 PKD1L1 抑制节点中的 PKD2，并且节点流仅在左侧解除这种抑制，激活 PKD2 并启动导致左侧 NODAL 活动的信号级联反应。

赫德等人（2010）观察到 RP2（ 300757 ） 在肾上皮细胞中与 PKD2 形成钙敏感复合物。短发夹 RNA（shRNA） 对 RP2 的消融促进了纤毛尖端的肿胀，这可能代表 PKD2 和其他纤毛蛋白的异常转移。除了观察到的 RP2 和 PKD2 之间的物理相互作用外，双重吗啉基介导的 PKD2 和 RP2 敲低导致原位反转增强，表明这 2 个基因可能调节共同的发育过程。作者认为 RP2 可能通过与 PKD2 的关联成为纤毛功能的重要调节剂，并提供了视网膜和肾纤毛功能之间进一步联系的证据。

▼ 分子遗传学
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望月等人（1996）分析了 3 个 2 型多囊肾病家族（PKD2; 613095 ）中受影响个体的 PKD2 基因。他们使用逆转录 RNA 和基因组 DNA 模板来生成用于 SSCP 分析和测序的 PCR 产物。在受影响的个体中发现了 PKD2 基因中的三个无义突变；看到173910.0001，173910.0002和173910.0003。这些突变不存在于对照中。

维里贝等人（1997）在染色体 4 连锁 ADPKD 家族中 PKD2 基因的所有 15 个外显子的系统突变筛选中使用异源双链和 SSCP 分析，他们鉴定并表征了 7 个新突变，在所研究的人群中检出率约为 90%。所有突变都导致翻译过早停止：4 个无义变化（例如，173910.0005）和 3 个缺失。缺失都是移码，1 个病例中有 4 个 T 核苷酸，另 2 个病例中有 1 个 G 核苷酸。所有突变都是独特的，分布在整个基因中，没有聚类的证据。这些家族中特定突变与临床特征的比较显示没有明显的相关性。

维尔德休森等人（1997）通过 SSCP 分析在 35 个 ADPKD 家族中系统地筛选了 PKD2 基因的突变，并确定了 20 个突变。

裴等人（1998）在 11 个患有 ADPKD 的加拿大家庭中筛选了 PKD2 突变。在 4 个家族中，已记录到与 PKD2 的关联；在其余 7 个较小的家庭中，一个或多个受影响的成员在 70 岁或以上患有迟发性终末期肾病，这一特征表明 PKD2。帕弗雷等人（1990）和Ravine 等人（1992）发现 PKD1 相关家庭中受影响成员的 ESRD 平均发病年龄为 56 岁；相比之下，PKD2 相关家庭中受影响成员的 ESRD 平均发病年龄为 70 岁。裴等人（1998）在 11 个家族中的 8 个中发现了突变，PKD2 相关家族和晚发性 ESRD 家族之间的检出率没有差异。在 3 个不相关的家族中，在外显子 11 中发现了多聚腺苷束（A）8 核苷酸 2152-2159 中腺苷的插入或缺失，这表明该单核苷酸重复序列易于因“滑链错配”而发生突变。预测分散在外显子 1 和 11 之间的所有突变会导致截短的 polycystin-2，它缺乏钙结合 EF-hand 结构域和 polycystin-2 与 polycystin-1 相互作用所需的 2 个细胞质结构域。与自己。此外，未发现 PKD2 编码序列中的突变位置与疾病严重程度之间存在相关性。

在 PKD2 患者的双肾中，Koptides 等人（1999）首次在上皮细胞的 PKD2 基因中发现了多个新的体细胞突变。该病例中涉及的家族先前已被证明具有 1-bp 插入（ 173910.0004 ） 作为种系突变。在检查的 21 个包囊中的 7 个（33%）中，作者在遗传的野生型等位基因中发现了不同的 1-bp 插入（173910.0007）。在其他 2 个囊肿中，PKD2 等位基因发生了无义突变和剪接位点缺失，无法确定为遗传野生型或突变体。科普蒂斯等人（1999） 表明 PKD2 的常染色体显性形式通过细胞隐性机制发生，支持囊肿形成的 2 击模型。

科普蒂斯等人（2000）提供了第一个直接遗传证据，证明多囊蛋白 1 和 2 相互作用，可能作为更大复合体的一部分。在来自常染色体显性 PKD1 患者肾脏的囊性 DNA 中，作者不仅在某些囊肿的 PKD1 基因中显示了体细胞突变，而且在其他囊肿的 PKD2 基因中也显示了体细胞突变，从而产生了两种基因突变的转杂合状态。PKD1 中的突变是生发性的，而 PKD2 中的突变是体细胞性的。作者表示，据他们所知，作为人类疾病发展机制的转杂合模型尚无先例。

瓦特尼克等人（2000）在 71% 的 ADPKD2 包囊中发现了 PKD2 的体细胞突变。他们在缺少 PKD2 突变的囊肿子集中发现了 PKD1 的克隆体细胞突变。在 10 个囊肿中，他们证明野生型 PKD2 等位基因获得了突变。他们发现了 3 个 PKD2 囊肿，每个囊肿都有体细胞 PKD1 突变；对整个PKD2编码序列的综合筛查结果为阴性。他们将此称为转杂合突变的致病作用。

托拉等人（1999）试图证明体细胞突变存在于 PKD2 肾脏的肾囊肿中。他们研究了 PKD2 患者的 30 个肾囊肿，该患者的生殖系突变被证明是包含大部分基因的缺失。杂合性丢失（LOH） 研究显示 10% 的包囊丢失了野生型等位基因。通过 SSCP 筛选基因的 6 个外显子检测到 8 个不同的体细胞突变，预计所有这些突变都会产生截短的蛋白质。总体而言，超过 37% 的研究囊肿代表体细胞突变。在这些包囊中没有观察到 PKD1 基因或染色体 3 上的位点 D3S1478 的 LOH，这表明体细胞改变是特异性的。

裴等人（2001）报道了对一个受到广泛影响的纽芬兰家族的研究，其中似乎存在孤立分离 PKD1 和 PKD2 突变的双系疾病。在 12 个受影响的谱系成员中发现了 PKD2 突变（2152delA；L736X）。此外，当这些个体的疾病状态在连锁分析中被编码为未知时，他们发现，在 PKD1 基因座上有标记时，lod 得分显着，即大于 3.0。这些发现有力地支持了其他 15 名缺乏 PKD2 突变的受影响谱系成员中存在 PKD1 突变。另外两个受影响的个体具有涉及这两个基因的转杂合突变，并且他们的肾脏疾病比单独具有任一突变的受影响个体更严重。据说这是 ADPKD 中双线疾病的首次证明。在人类中，涉及 PKD1 和 PKD2 的转杂合突变不一定是胚胎致死的。作者得出结论，在寻找 PKD3 基因座时需要考虑双系疾病作为混杂因素的存在。

在 2 个不相关的多囊肾病家族的受影响成员中，Bataille 等人（2011）在 PKD2 基因中发现了 2 个不同的杂合突变（173910.0010和173910.0011）。除了肾脏疾病，每个家庭的先证者还表现出侧位缺陷，包括内翻位和右位心，这在其他受影响的家庭成员中是没有的。第三个具有 PKD2 和 80-kb 大缺失涉及 PKD2 和 ABCG2（ 603756 ） 的先证者也有侧向性缺陷。研究结果表明，某些PKD2 突变患者可能会出现偏侧性缺陷，正如在动物模型中所证明的那样（参见，例如，Pennekamp 等，2002）。

▼ 动物模型
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吴等人（1997）克隆了鼠类同源物 Pkd2，并将其对应到小鼠 5 号染色体。映射位置将其排除为先前映射的小鼠突变的候选基因，导致多囊肾表型。

吴等人（1998）在小鼠 Pkd2 基因座上引入了一个与野生型外显子 1 串联的突变外显子 1。这是一个不稳定的等位基因，它通过基因内同源重组经历体细胞失活以产生真正的无效 Pkd2 等位基因。这种突变的杂合子和纯合子小鼠会发展出与人类表型无法区分的多囊肾和肝脏病变。在所有情况下，肾囊肿都是由失去产生 Pkd2 蛋白能力的肾小管细胞引起的。吴等人（1998）得出结论，Pkd2 表达的体细胞丧失对于 ADPKD 中肾囊肿的形成既是必要的，也是充分的，这表明 PKD2 是通过细胞隐性机制发生的。

吴等人（2000）在小鼠同源物 Pkd2 中诱导 2 个突变：一个不稳定的等位基因，可以进行基于同源重组的体细胞重排以形成无效等位基因；和一个真正的无效等位基因。他们检查了这些突变以了解 polycystin-2 的功能，并提供证据证明与 Pkd2 缺乏相关的肾和肝囊肿形成是通过 2 击机制发生的。他们发现 Pkd2 -/- 小鼠在胚胎日（E） 13.5 和分娩之间在子宫内死亡。它们在成熟的肾单位和胰管中具有心脏分隔和囊肿形成的结构缺陷。胰腺导管囊肿也发生在不稳定等位基因杂合的成年 Pkd2 小鼠中，这表明 ADPKD 的这种临床表现也通过 2 击机制发生。与人类 ADPKD 一样，不稳定等位基因杂合的成年小鼠肾囊肿的形成与肾功能衰竭和早期死亡有关（中位生存期，65 周 vs 94 周对照）。尽管没有囊性疾病或肾功能衰竭，但对于无效突变杂合的成年小鼠具有中等存活率，这提供了 Pkd2 单倍剂量不足对长期存活率的有害影响的第一个迹象。

吴等人（2002）研究了反式杂合突变在多囊肾病小鼠模型中的作用。在 Pkd1 +/-、Pkd2 +/- 和 Pkd1 +/- : Pkd2 +/- 小鼠中，肾囊性病变轻微且可变，对 1 年的存活率没有不利影响。与囊肿形成的 2 击机制一致，Pkd2 +/- 小鼠中大约 70% 的肾囊肿表现出多囊蛋白 2 表达的均匀丢失。反式杂合 Pkd1 +/- 中的囊性疾病：然而，Pkd2 +/- 小鼠的严重程度显着超过了基于单杂合小鼠囊肿形成的简单累加效应所预测的严重程度。这些数据表明“反式”多囊蛋白基因在囊性肾病中的调节作用，并支持阈值效应对囊肿形成和生长的贡献。

在小鼠胚胎中，Pennekamp 等人（2002）发现 Pkd2 基因从 2 细胞到致密囊胚阶段普遍表达。它也在头褶和早期体节阶段表达，在底板和脊索中水平较高。Pkd2 的敲除在 E12.5 天和出生之间是胚胎致死的，并且突变胚胎显示出多个侧向性缺陷。杂合 Pkd2 +/- 小鼠也表现出侧向性缺陷，包括右肺异构、胚胎转动的随机化、心脏循环和腹部位置。左侧中胚层中也缺乏 Leftb（ 603037 ） 和 Nodal（ 601265 ）的表达，底板中没有 Ebaf（ 601877 ） 和缺乏 Pitx2（ 601542 ）） 在左侧中胚层前方；所有这些基因都参与左右信号通路。然而，胚胎中线存在并且 Shh 水平正常（ 600725 ）。研究结果表明，Pkd2 与 Shh 平行或下游和 Nodal 级联的上游起作用。

钱等人（2003）发现小鼠 Pkd2 +/- 血管中 polycystin-2 的表达水平大约是野生型的一半，并且当通过单侧颈动脉结扎诱发高血压时，Pkd2 +/- 小鼠的颅内血管异常水平增强。此外，Pkd2 +/- 血管平滑肌细胞显着改变了细胞内钙稳态。与野生型细胞相比，Pkd2 +/- 中的静息细胞内钙浓度较低（p = 0.0003），并且总肌质网钙储存减少（p 小于 0.0001）。Pkd2 +/- 细胞中的存储操作钙（SOC） 通道活性也降低（p = 0.008）。钱等人（2003）得出结论，与 Pkd2 单倍体不足相关的异常细胞内钙调节与血管表型直接相关。

在胚胎小鼠中，McGrath 等人（2003）发现 Pkd2 基因在胚胎节点的 2 种纤毛中表达，在 E7.0-E8.0 天左右，在向左、纤毛驱动的节点流动期间，这在左右模式中很重要。节点处似乎有 2 组单纤毛：位于中心的运动单纤毛，包含 Pkd2 和轴索动力蛋白 Dnahc11（ 603339），以及位于外围的不运动单纤毛，仅包含 Pkd2。在胚胎节点流动的时间前后，在节点左侧边缘的细胞中存在细胞内钙的不对称分布，但在右侧边缘没有。Dnahc11-null 胚胎在节点处显示出这种不对称钙信号异常，无论是左侧、双侧还是缺如，表明随机化。Pkd2-null 胚胎显示完全缺乏钙信号，表明 Pkd2 作为向左流入增加钙信号的机械转导器起作用。研究结果表明，两种类型的纤毛蛋白协调确定小鼠胚胎中正确的左右信号传导。

Anyatonwu 等（2007）指出 Pkd2-null 小鼠会出现心血管异常。他们发现，与来自野生型胚胎的细胞相比，从缺乏 Pkd2 的小鼠胚胎培养的心肌细胞表现出显着更高的自发振荡频率，这可能是由于 Ryr2（ 180902 ） 抑制的缓解。此外，与野生型心肌细胞相比，Pkd2 null 心肌细胞在肌浆网中的 Ca（2+） 水平降低，随后显示 Ca（2+） 瞬变的幅度降低。

高等人（2010）表明，斑马鱼胚胎中 Prkcsh 的过度表达或消耗导致前肾囊肿、身体弯曲异常和位置反转。Pkd2 的消耗或过表达诱导了相同的表型变化。增加的 Prkcsh 水平改善了由过度表达的 Pk2 引起的发育异常，而过量的 Pkd2 可以补偿 Prkcsh 的损失，表明这些蛋白质可能共享一个共同的信号通路。Prkcsh 结合 Pkd2 的 C 端结构域，并且两种蛋白质都位于 ER 内。此外，Prkcsh 与 Herp（HERPUD1；608070）相互作用，并抑制 Herp 介导的 Pkd2 泛素化。高等人（2010）建议 PRKCSH 可能作为伴侣分子，这可能会阻止 PKD2 的 ERAD。

使用靶向敲除和过表达的组合，其中 2 个基因在多囊性肝病（PCLD; 174050 ）、Prkcsh（ 177060 ） 和 Sec63（ 608648 ） 中发生突变，以及 3 个在多囊性肾病中发生突变的基因 Pkd1、Pkd2、和Fedeleskhd1 等阿尔（2011）在小鼠中产生了一系列囊性疾病的严重程度。除了 Pkd2 的完全丧失外，这些基因的所有组合中的囊肿形成都受到改变 Pkd1 表达的显着调节。蛋白酶体抑制增加了缺乏 Prkcsh 的细胞中 Pkd1 的稳态水平，并减少了常染色体显性多囊肝病小鼠模型中的囊性病。费德勒斯等人（2011） 得出的结论是 PRKCSH、SEC63、PKD1、PKD2 和 PKHD1 形成了一个以 PKD1 作为限速组件的交互网络。

卡穆拉等人（2011）和Field 等人（2011） 分别孤立研究了突变的鳉鱼和小鼠胚胎，发现 Pkd2 在节点纤毛处与 Pkd1l1 在功能上相互作用。在胚胎发育过程中，这两种蛋白质都是正常的左右图案形成和基因表达所必需的。

孔萨里等人（2013）发现神经嵴衍生细胞中 Pkd2 基因条件性缺失的小鼠表现出颅面结构机械创伤的迹象，如磨牙根断裂、门牙扭曲、牙槽骨丢失和颞下颌关节受压，以及颅骨形状异常。该表型在胚胎阶段并不明显，这表明出生后机械应力对这些结构的发育很重要。Pkd2 在胚胎阶段在颅面结构中普遍表达，但在出生后表现出更受限的组织表达。此外，在突变小鼠大脑中发现了几个动脉瘤和扩大的心室。对 19 名人类 PKD2 患者的颅面特征进行的三维摄影分析显示出一些特定特征，包括面部不对称性增加、面部和鼻子垂直加长，面部中部轻度发育不全。结果表明PKD2基因作为机械感受器在颅面生长中起作用。

马等人（2013）指出，与 Pkd1 或 Pkd2 的丢失一样，鞭毛内转移消融后纤毛的丢失导致动物模型中的囊肿形成。马等人（2013）将小鼠中 Pkd1 或 Pkd2 的条件失活与鞭毛内转运基因 Kif3a 和 Ift20 的条件失活相结合（ 614394 ）。他们发现，在 Pkd1 或 Pkd2 丢失后，需要结构完整的纤毛来促进包囊生长。相比之下，Pkd1 或 Pkd2 不是鞭毛内转移丧失后囊肿发育所必需的。此外，纤毛和 Pkd1 或 Pkd2 的联合丢失显着减缓了所有小鼠肾单位节段和肝脏中的细胞生长和囊肿形成。马等人（2013）得出结论，PKD1 和 PKD2 抑制导致囊肿形成的纤毛依赖性增殖途径。该信号通路似乎孤立于通过 MAPK/ERK、MTOR（ 601231 ） 或 cAMP进行的信号传导。

▼ 等位基因变体（ 11 精选示例）：
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.0001 多囊肾病 2
PKD2、TRP380TER
在患有染色体 4-连锁多囊肾病-2（PKD2; 613095 ）的家族（家族 97）的受影响成员中，Mochizuki 等人（1996）确定了 PKD2 基因中的 G 到 A 转换，导致密码子 380 从 trp 变为终止。

.0002 多囊肾病 2
PKD2, ARG742TER
在患有染色体 4-连锁多囊肾病-2（PKD2; 613095 ）的塞浦路斯家族（家族 1605）的受影响成员中，Mochizuki 等人（1996）确定了 PKD2 基因中的 C 到 T 转换，导致密码子 740 从 arg 变为终止。

.0003 多囊肾病 2
PKD2、GLN405TER
在第二个不相关的塞浦路斯家族（家族 1601）中，有染色体 4 连锁的多囊肾病-2（PKD2；613095），Mochizuki 等人（1996）发现 PKD2 基因中的 C 到 T 转换导致密码子 405 从 gln 变为终止。

.0004 多囊肾病 2
PKD2, 1-BP INS, 693C
Xenophontos 等人通过 SSCP 分析和异源双链形成系统筛选 PKD2 基因的整个编码序列，在多囊肾病塞浦路斯家族（PKD2; 613095 ） 中进行（1997）发现在密码子 231 后立即在外显子 2 中插入胞嘧啶。它导致翻译移码，并预计在翻译到达新的终止密码子之前引入 37 个新氨基酸。这是当时报道最多的 N 端突变，根据蛋白质的模型结构，预测它位于第一个跨膜结构域内。

.0005 多囊肾病 2
PKD2、ARG464TER
维里贝等人（1997）在多囊肾病患者（PKD2; 613095 ） 中鉴定了 PKD2 基因中的 7 个新突变，包括外显子 6 中核苷酸 1456 处的 C 到 T 转换，导致 arg464 到 ter 替换。

.0006 多囊肾病 2
PKD2, 1-BP INS, 2160A
裴等人（1998）在一个大的 4 代家族中发现了 PKD2 基因的一个新突变，其中他们将多囊肾病定位到染色体 4（PKD2; 613095 ）。该突变是外显子 11 的多腺苷束（核苷酸 2152-2159）中的单个腺苷插入，预计会导致移码，并在密码子 723 之后立即终止 PKD 产物 polycystin-2。预计 2 缺乏钙结合 EF-hand 结构域和 2 个细胞质结构域，这些结构域是 polycystin-2 与其自身的同二聚化以及 polycystin-2 与 polycystin-1 的异源二聚化所需的。

.0007 多囊肾病 2
PKD2, 1-BP INS, 197_203C
在来自多囊肾病患者（PKD2; 613095 ）的 21 个双肾囊肿中的 7 个中，Koptides 等人（1999）在遗传的野生型 PKD2 等位基因中发现了一个 C 插入。这种 C 插入与先前确定的插入不同（693insC; 173910.0004） 在这个家族中作为种系突变。插入发生在 6 个连续胞嘧啶（核苷酸 197-203）的序列内，编码氨基酸 66-68。作者无法确定胞嘧啶插入的确切位置。预计该突变会产生翻译移码，导致在到达终止密码子之前掺入 22 个新氨基酸。核苷酸 83 的多态性，被 G 或 C 占据，编码精氨酸或脯氨酸，使Koptides 等人成为可能（1999）验证 C 插入发生在遗传的野生型等位基因中。

.0008 多囊肾病 2
PKD2、ASP511VAL
在患有多囊肾病（PKD2; 613095 ）的家庭成员中，Reynolds 等人（1999）鉴定了 PKD2 基因中的 1532A-T 颠换，导致多囊蛋白 2 的预测第三跨膜跨度中的 asp511-to-val（D511V） 取代。功能丧失突变证明与疾病表型完全分离。

.0009 多囊肾病 2
PKD2、2-BP DEL/1-BP INS、NT1934
在患有多囊肾病（PKD2; 613095 ）的 4 代家庭的受影响成员中，前 3 代成人无临床症状，但在第四代表现为围产期死亡，Bergmann 等人（2008）确定了 PKD2 基因外显子 9 中 2 bp 缺失和 1 bp 插入（1934delACinsT） 的杂合性，导致预计会导致过早终止的移码。在未受影响的家庭成员或 200 条种族匹配的对照染色体中未发现该突变。

.0010 多囊肾病 2
PKD2、EX3DUP
在一名患有多囊肾病 2（PKD2; 613095 ）的 64 岁女性中，Bataille 等人（2011）鉴定了外显子 3 和外显子 3/内含子边界的 PKD2 基因的杂合重复，预测会导致 PKD2 的单倍体不足。她受影响的姐姐也携带了这种突变。家族史揭示了另外 6 名受影响的家庭成员，但他们没有接受突变检测。除 PKD2 外，先证者还具有完全位倒置、胸大血管完全倒置和左侧肝脏，符合侧向缺陷。她的 3 个受影响的姐妹都没有侧向缺陷。

.0011 多囊肾病 2
PKD2、3-BP DUP、305GAG
在一对患有多囊肾病-2（PKD2; 613095 ） 的父子中，Bataille 等人（2011）在 PKD2 基因的外显子 1 中发现了一个杂合的 3-bp 重复（305_307dupGAG），导致 Glu102 的框内插入。2 个大型数据库中未报告重复。父亲的三个同胞也受到影响，但没有进行突变分析。父亲的 3 个未受影响的孩子没有重复。除 PKD2 外，父亲还有内翻位和右位心，符合侧向缺陷。他的儿子和受影响的同胞没有侧向缺陷。