钙调蛋白 3

钙调蛋白（CaM）是一种必需的钙结合蛋白，具有多个细胞靶点。人类有 3 个 CaM 基因，CALM1（ 114180 ）、CALM2（ 114182 ）和 CALM3，它们都编码具有 4 个 EF 手钙结合基序的相同蛋白质（Gomez-Hurtado 等人的总结，2016 年）。

▼ 克隆与表达
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菲舍尔等人（1988）从人脑和畸胎瘤 cDNA 文库中克隆了 CALM3。CALM3 在氨基酸序列上与 CALM1（ 114180 ）和 CALM2（ 114182 ）相同，但在编码区内，CALM3 分别与 CALM1 和 CALM2 仅具有 82% 和 81% 的核苷酸同一性。非翻译区不包含显着的同源性。Fischer 等人使用 N 端序列探测 Northern 印迹（1988）在成纤维细胞、红白血病和畸胎瘤细胞系中检测到 0.8-kb 和 2.3-kb 的转录物。只有 2.3-kb 的转录物用 C 端探针显示，表明使用了替代的聚腺苷酸化信号。

Toutenhoofd 等（1998）在增殖的人类畸胎瘤细胞中测量了 3 个 CALM 基因的 mRNA 丰度和转录活性。在这些细胞中检测到所有 5 种可能的 mRNA 转录物，其中 CALM3 的丰度最高。CALM3 的转录活性是 CALM1 和 CALM2 的 5 倍。

▼ 基因结构
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菲舍尔等人（1988）确定 CALM3 基因包含 6 个外显子。

Koller 和 Strehler（1993）确定 CALM3 的 5-prime 侧翼区域富含 GC，包含一个规范的 CAAT 框但没有 TATA 框。有几个成簇的 SP1（ 189906 ）结合位点和 7 个 AGGA 元件，它们存在于编码 Ca（2+）结合蛋白的基因中。Koller 和 Strehler（1993）使用转染到几个细胞系中的启动子-报告基因构建体发现 CALM3 启动子活性既不是细胞类型也不是物种特异性。

▼ 测绘
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麦克弗森等人（1991）通过对体细胞杂交的研究，将 CALM3 基因分配到 19 号染色体。Berchtold 等人通过使用来自人类/仓鼠细胞杂交体的 DNA 作为模板对 CALM3 特异性序列进行基于 PCR 的扩增（1993）确认了对 19 号染色体的分配，并通过原位杂交将基因区域化到染色体 19q13.2-q13.3。

▼ 分子遗传学
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长 QT 综合征 16

在一名患有严重长 QT 综合征（LQT16; 618782 ）的 6 个月大男孩中，Reed 等人（2015）确定了 CALM3 基因（D130G; 114183.0001 ）中从头错义突变的杂合性。

在 5 岁时死于 LQTS、8 个 LQTS 相关基因突变阴性的西班牙女孩中，Wren 等人（2019）分析了 3 个钙调蛋白基因并确定了 CALM3 基因中的杂合错义突变（E141K; 114183.0003）。在她无症状的父亲或gnomAD数据库中没有发现这种突变；然而，由于变异的遗传，无症状的母亲在大约 25% 的测序读数中携带突变，这与体细胞嵌合和推测的生殖系嵌合一致。在一名患有 LQTS 的沙特阿拉伯男孩的杂合性中发现了相同的 E141K 变异，他在 21 个月大时还活着。在另一个患有 LQTS 的家庭中，其中 6 名同胞中有 5 名在儿童早期突然死亡，外显子测序显示，在 2 名有 DNA 的受影响同胞中，CALM3 中的 D130G 突变具有杂合性。外显子组测序未在未受影响的亲本或未受影响的姐妹中检测到突变；然而，单分子分子倒置探针揭示了父亲 DNA 中 6% 的捕获分子中的 c.389A-G 变体（D130G），

儿茶酚胺能多形性室性心动过速-6

在 12 名临床诊断为 CPVT 且已知 CPVT 相关基因突变阴性的队列中，Gomez-Hurtado 等人（2016 年）鉴定了一名 31 岁女性（CPVT6；见618782），她是 CALM3 基因错义突变的杂合子（A103V；114183.0002）。

克罗蒂等人（2019）回顾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、CALM2 或 CALM3 基因中有突变（分别为 36、23 和 15 名患者）。两种流行的表型是 LQTS（49%）和 CPVT（28%）。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，分别在 10、5 和 4 个家族中鉴定出 N98S、D130G 和 F142L。作者指出 LQTS 相关的钙调蛋白变异，主要位于 EF 手 III 和 IV，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（ 3 精选示例）：
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.0001 长 QT 综合征 16
CALM3, ASP130GLY
在一名患有严重长 QT 综合征（LQT16; 618782 ）的 6 个月大男孩中，Reed 等人（2015）确定了 CALM3 基因中从头 c.389A-G 转变的杂合性，导致 asp130 到甘氨酸（D130G）取代。在他未受影响的父母中没有发现这种突变。

在已故的患有 LQT 综合征的姐妹和兄弟（D 家族）中，Wren 等人（2019）确定了 CALM3 中 D130G 突变的杂合性。在这个家庭中，另外 3 名同胞在童年时期突然死亡，但他们的 DNA 无法用于研究。外显子组测序未在未受影响的亲本或未受影响的姐妹中检测到突变；然而，单分子分子倒置探针揭示了父亲 DNA 中 6% 的捕获分子中的 c.389A-G 变体，这与体细胞嵌合现象一致。

.0002 室性心动过速，儿茶酚胺多态性，6（1 个系列）
CALM3, ALA103VAL
在诊断为儿茶酚胺能多形性室性心动过速（CPVT6；见618782 ）的 31 岁女性中，Gomez-Hurtado 等人（2016）鉴定了 CALM3 中 ala103-to-val（A103V）取代的杂合性。她的母亲在她年轻时曾有过晕厥史，并且在压力测试中显示出运动诱发的 PVC，她的母亲也存在 A103V 突变的杂合子，这在她未受影响的父亲身上没有发现。Ca（2+）滴定曲线显示与野生型钙调蛋白相比，A103V 突变体的 C 域中的 Ca（2+）结合亲和力降低了 3 倍。与野生型钙调蛋白相比，透化小鼠心室肌细胞显示出显着增加的火花频率和减少的肌浆网 Ca（2+）含量与突变体。心肌细胞还表现出增加的自发 Ca（2+）释放以规则遗传的 Ca（2+）波的形式和 Ca（2+）波的振幅增加，与野生型钙调素相比，突变体。该突变体表现出显性作用，即使存在 3 倍过量的野生型钙调蛋白，Ca（2+）波频率也显着提高。A103V 突变引起的自发 Ca（2+）释放产生延迟后去极化，触发自发动作电位，作者指出这与 CPVT 的临床表型一致。

.0003 长 QT 综合征 16
CALM3, GLU141LYS
在一名西班牙女孩（A 家庭）中，她在 5 岁时死于 LQTS（LQTS16；618782），Wren 等人（2019）鉴定了 CALM3 基因中 c.421G-A 转变的杂合性，导致在钙调蛋白 C 的第四个 Ca（2+）结合 EF 手基序中严格保守的残基处发生 glu141-to-lys（E141K）取代领域。在她无症状的父亲或gnomAD数据库中没有发现这种突变；然而，基础和运动心电图正常的无症状母亲在大约 25% 的测序读数中携带突变，与体细胞嵌合和推测的生殖系嵌合相一致。同样的 E141K 变异在一名患有 LQTS 的沙特阿拉伯男孩（B 家族）中被发现，他在 21 个月大时还活着。在任一亲本中均未发现该变体，与从头突变一致；他未受影响的双胞胎妹妹也没有携带突变。荧光测定显示与野生型钙调蛋白相比，E141K 突变体的荧光变化幅度减小，这表明突变的 C 域与 Ca（2+）离子结合较弱；这由二维 15N-1H NMR 谱证实。对转染的人类诱导多能干细胞衍生的心肌细胞的研究表明，E141K 表达细胞的通道失活较慢且不完整，与对照细胞相比，峰值和晚期 Ca（2+）电流存在显着差异。Ca（2+）依赖性灭活在转染 E141K 突变体的细胞中显着减弱，其灭活时间常数和动作电位持续时间明显大于表达野生型钙调蛋白的细胞，这与临床 LQTS 的细胞致心律失常基质一致。