钙调蛋白 2

钙调蛋白是一种必不可少的钙感应信号转导蛋白。三个钙调蛋白基因 CALM1（ 114180 ）、CALM2 和 CALM3（ 114183 ）具有独特的核苷酸序列，但编码具有 4 个 EF 手钙结合环的相同 149 个氨基酸的钙调蛋白。钙调蛋白的钙诱导的活化调节许多钙依赖性过程并调节心脏离子通道，包括CaV1.2功能（CACNA1C; 114205 ;），钠通道的（SCN5A 600163（RYR2;以及兰诺定受体）180902）（Boczek 等人的总结，2016 年）。

▼ 克隆与表达
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森古普塔等（1987）首次鉴定并克隆了第二个钙调蛋白基因。菲舍尔等人（1988）指出，虽然 CALM1、CALM2 和 CALM3 蛋白是相同的，但在核苷酸水平上，它们在其编码区域内仅具有约 80% 的同一性，并且它们在其非编码区域内没有显着的同源性。

Toutenhoofd 等人使用 CALM3 的序列作为探针（1998）从小肠粘膜 cDNA 文库中克隆了 CALM2。Northern印迹分析揭示了所有测试组织中的主要1.4-kb转录本，在大脑中表达最高。在心脏、胎盘、肺、肝脏、骨骼肌和肾脏中也发现了高水平的表达，在胰腺中发现的水平最低。

▼ 基因结构
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Toutenhoofd 等（1998）确定 CALM2 基因包含 6 个外显子，跨度超过 16 kb。在 5-prime 侧翼区域内，CALM2 包含一个 TATA 样序列、一个远上游的 CCAAT 框、几个 AP1（ 165160 ）-、AP2（参见107580 ）- 和 CRE（参见123811 ）-结合位点，以及一个重复的 AGGGA在其他 CALM 基因中发现的基序。

▼ 测绘
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麦克弗森等人（1991）通过对体细胞杂交体的研究，初步将 CALM2 基因分配给了 10 号染色体。然而，通过使用来自人类/仓鼠细胞杂交体的 DNA 作为模板，基于 PCR 扩增 CALM2 特异性序列，Berchtold 等人（1993）发现 CALM2 基因位于 2 号染色体上。他们通过原位杂交将该基因区域化为 2p21.3-p21.1。

▼ 分子遗传学
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长 QT 综合征 15

在一名 QTc 间期显着延长和心室颤动多次发作的西班牙裔女孩（LQT15; 616249 ）中，Crotti 等人（2013）进行了外显子组测序并在 CALM2 基因（D96V; 114182.0001 ）中发现了一个杂合的从头错义突变。

在 5 名不同血统的长 QT 综合征患者中，Makita 等人（2014）确定了 CALM2 基因中 5 个不同的从头错义突变的杂合性（ 114182.0002 - 114182.0006 ）。功能分析表明，与野生型钙调蛋白相比，这些变体的钙结合亲和力显着降低。

博泽克等人（2016）对 38 名不相关的 LQTS 患者进行了全外显子组测序，这些患者的 14 个已知 LQTS 相关基因的突变为阴性，并确定了一个 14 岁的印度女孩和一个 7 岁的白人男孩，他们是 2 个不同基因的杂合子。 CALM2 基因 D130G（ 114182.0007 ）和 D130V 中相同密码子的错义突变。

克罗蒂等人（2019）审查了来自国际钙调素病登记处和已发表文献的 74 名患者，这些患者在 CALM1（ 114180 ）、CALM2 或 CALM3（ 114183）基因（分别为 36、23 和 15 名患者）并且在其他心律失常易感基因中没有临床相关的致病变异。64 名（86.5%）患者出现症状，10 年累积死亡率为 27%。两种流行的表型是 LQTS（49%）和 CPVT（28%）；其他诊断包括特发性心室颤动（10%）、不明原因猝死（5%）和 LQTS/CPVT 的重叠特征（4%）。大多数变体（80%）影响 EF 手 Ca（2+）结合环 III 和 IV 上的氨基酸残基，其中几乎 90% 影响主要参与 Ca（2+）结合的 4 个残基中的 1 个（Asp、Asp、Asp/Asn 和 Glu，分别位于每个 12 残基循环开始的位置 1、3、5 和 12）。三个残基似乎是相对热点，分别是 N98S、D130G、和 F142L 分别在 10、5 和 4 个家族中鉴定。作者指出，主要位于 EF 手 III 和 IV 中的 LQTS 相关钙调蛋白变体在 Ca（2+）依赖的 L 型 Ca（2+）通道 Ca（v）失活中显示出强烈的显性负减少1.2（CACNA1C;114205 ），导致复极延迟然而，CPVT 相关变体的主要影响，主要位于 EF 手 III 或 EF 手 I-II 间接头，似乎是对 RyR2 的更高结合亲和力（ 180902 ），促进其开放构象并增加 Ca（2+）波的频率。作者补充说，由于所有 3 个钙调蛋白基因的突变可能会导致不同的表型，因此无法建立基因特异性的表型相关性。

▼ 等位基因变体（ 7 精选示例）：
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.0001 长 QT 综合征 15
CALM2, ASP96VAL
在一名 QTc 间期显着延长和心室颤动多次发作的西班牙裔女孩（LQT15; 616249 ）中，Crotti 等人（2013）确定了 CALM2 基因中从头 AT 颠换的杂合性，导致 EF-hand 结构域 III 中高度保守的残基的 asp96-to-val（D96V）取代。在 92 名西班牙裔美国人对照或 dbSNP（build 130）、1000 Genomes Project、Exome Variant Server 或 Helmholtz 外显子组数据库中未发现该突变。功能分析表明，与野生型钙调蛋白相比，该突变体的钙结合亲和力降低了 13 倍。

Gomez-Hurtado 等人（2016）研究了透化小鼠心室肌细胞中的 CALM2 D96V 突变，并观察到与野生型钙调蛋白相比，突变体的 L 型钙通道失活时间显着增加。此外，D96V 突变显着增加了 50% 和 90% 复极时的动作电位持续时间。在用 D96V 突变体透析的 36% 的心肌细胞中观察到早期后去极化，作者指出这与 LQTS 的临床表型一致。

.0002 长 QT 综合征 15
CALM2, ASP134HIS
在一名 16 岁的日本女孩中，在儿童早期出现胎儿心动过缓和晕厥发作，并在心电图上发现明显的 QTc 延长（LQT15; 616249 ），Makita 等人（2014）在 CALM2 基因的外显子 5 中鉴定了从头 c.400G-C 颠换的杂合性，导致在第四个 EF 手钙结合基序内的保守残基处发生 asp134 到他的（D134H）取代。 C 端域。在她未受影响的父母、2 个未受影响的兄弟或 dbSNP、1000 Genomes Project、Exome Variant Server、RIKEN 或 Human Genetic Variation Browser 数据库中均未发现该突变。功能分析表明，与野生型钙调蛋白相比，D134H 突变体的钙结合亲和力降低了 13 倍。

.0003 长 QT 综合征 15
CALM2, ASN98SER
在一名 12 岁日本男孩中，出现劳力性晕厥发作和心电图 QTc 延长（LQT15; 616249 ），Makita 等人（2014）确定了 CALM2 基因外显子 5 中从头 c.293A-G 转变的杂合性，导致在第三个 EF 手钙结合基序内的保守残基处发生 asn98 到 ser（N98S）取代C 端域。在他未受影响的父母或兄弟中没有发现这种突变。

Gomez-Hurtado 等人（2016）研究了透化小鼠心室肌细胞中的 CALM2 N98S 突变，并观察到与野生型钙调蛋白相比，突变体的火花频率显着增加，肌质网 Ca（2+）含量降低。与野生型钙调蛋白相比，与野生型钙调蛋白相比，心肌细胞还表现出以规则遗传的 Ca（2+）波的形式增加的自发 Ca（2+）释放，并且突变体表现出显性作用，Ca（2+）波频率明显更高即使存在 3 倍过量的野生型钙调素。

.0004 长 QT 综合征 15
CALM2, ASN98ILE
在一名 2.5 岁的英国男孩中，他在 17 个月大时因心室颤动而发生心脏骤停，其心电图显示心动过缓和 QTc 间期延长（LQT15; 616249 ），Makita 等人（2014）鉴定了 CALM2 基因外显子 5 中从头 c.293A-T 颠换的杂合性，导致在第三个 EF 手钙结合基序内的保守残基处发生 asn98-to-ile（N98I）取代。 C 端域。他未受影响的父母不存在这种突变。功能分析表明，与野生型钙调蛋白相比，N98I 突变体的钙结合亲和力降低了 7 倍。

.0005 长 QT 综合征 15
CALM2, ASP132GLU
在一名患有围产期心动过缓和新生儿长 QT 综合征（LQT15; 616249 ）的 29 岁德国女性中，Makita 等人后来表现出运动诱发的多形性心室异位（2014）确定了 CALM2 基因中 de novo c.396T-G 颠换的杂合性，导致第四个 EF 手钙结合基序中保守残基的 asp132 到 glu（D132E）取代。该突变未在她的父母或 dbSNP、1000 Genomes Project、Exome Variant Server 或 Helmholtz 外显子组数据库中发现。功能分析表明，与野生型钙调蛋白相比，D132E 突变体的钙结合亲和力降低了 23 倍。

.0006 长 QT 综合征 15
CALM2, GLN136PRO
在一名患有长 QT 综合征（LQT15; 616249 ）的摩洛哥女孩中，她在 11 岁时在婚礼上跳舞时死亡，Makita 等人（2014）确定了 CALM2 基因中从头 c.407A-C 颠换的杂合性，导致第四个 EF 手钙结合基序中保守残基的 gln136-to-pro（Q136P）取代。在她未受影响的父母、4 个未受影响的姐妹或 dbSNP、1000 Genomes Project 或 Exome Variant Server 数据库中均未发现该突变。功能分析表明，与野生型钙调蛋白相比，Q136P 突变体的钙结合亲和力降低了 9 倍。

.0007 长 QT 综合征 15
CALM2, ASP130GLY
Boczek 等人研究了一名患有长 QT 综合征（LQT15; 616249 ）的 14 岁印度女孩，她在出生时 QTc 为 740 ms 的心动过缓（2016）确定了 CALM2 基因中 c.389A-G 转变（c.389A-G，NM_001743）的杂合性，导致第四个 EF 手内的 asp130 到甘氨酸（D130G）取代。家族史为阴性；亲本 DNA 无法用于分离分析。

使用由Boczek 等人最初报道的患有LQTS 的 14 岁印度女孩的诱导多能干细胞（iPSC）分化而来的心肌细胞（2016） , Limpitikul 等（2017）表征了 CALM2 基因中的 D130G 突变。突变心肌细胞表现出比野生型细胞长得多的动作电位，这在多个起搏频率下观察到，作者指出这是与致心律失常风险增加相关的特征。突变心肌细胞的单层显示出比野生型大 3 倍以上的钙瞬态振幅，上升和衰减动力学较慢。单个心肌细胞的全细胞膜片钳记录显示，与突变心肌细胞相比，突变心肌细胞中 L 型 Ca（2+）通道（LTCC）的 Ca（2+）/钙调蛋白依赖性失活（CDI）的动力学和程度显着减弱。野生型，不改变电压激活曲线。量化这一结果证实了 CDI 的显着下降，Limpitikul 等（2017）表明，LTCC CDI 的丧失是导致钙调蛋白相关 LQTS 患者心律失常发生的重要潜在机制。Limpitikul 等人使用 CRISPR 干扰短引导 RNA 选择性地减少突变型和野生型 CALM2 的表达，而 CALM1 或 CALM3 没有明显改变（2017）证明了患者 iPSC 生成的心肌细胞中心脏动作电位持续时间（APD）和 LTCC CDI 机制的正常化。