钙蛋白酶，大多肽 L2

钙蛋白酶（钙依赖性蛋白酶；EC 3.4.22.17）是一种细胞内蛋白酶，其催化活性需要钙。两种同工酶，钙蛋白酶 I（mu-钙蛋白酶）和钙蛋白酶 II（m-钙蛋白酶），具有不同的钙需求，已被确定。两者都是由 L（大，催化，80 kD）和 S（小，调节，30 kD）亚基组成的异二聚体。同工酶共享一个相同的 S 亚基（CAPNS1；114170），而差异来自 L 亚基，L1（CAPN1）和 L2（CAPN2；114230）（Ohno 等人的总结，1990 年）。

▼ 克隆与表达
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Aoki 等人利用兔 mu-Canp 大亚基片段筛选人骨骼肌 cDNA 文库，然后筛选人脾 cDNA 文库（1986）克隆了 CAPN1，他们将其称为 mu-CANP 大亚基。推导出的 714 个氨基酸的蛋白质的计算分子量为 81.9 kD。与鸡 Canp 的大亚基一样，人类 CAPN1 具有 4 域结构，包括 2 个硫醇蛋白酶域和钙调蛋白（参见114180）样 Ca（2+）结合域。域 II 包含活动站点残基 cys115 和 his272，域 IV 由 4 个连续的 EF 手图案组成，预计将结合 Ca（2+）。人脾脏 RNA 的 Northern 印迹分析检测到 3.5-kb CAPN1 转录物。

▼ 测绘
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Ohno 等人使用 cDNA 克隆作为探针（ 1989 , 1990 ）绘制了 CANPL1 和 CANPL2 基因以及 CANPS 基因和另一种蛋白质 L3（ CAPN3 ; 114240 ）的基因，该基因与其他 2 L 亚基同源。他们将斑点印迹杂交与分选的染色体和Southern杂交与人-鼠细胞杂交DNA结合使用。通过这种方式，他们能够将 CANPL1 分配给 11 号染色体，将 CANPL2 分配给 1 号染色体，将 CANPL3 分配给 15 号染色体，将 CANPS 分配给 19 号染色体。

Courseaux 等人（1996）使用多种方法的组合来细化 11q13 的大约 5 Mb 区域的图。他们将 CAPN1 基因定位在该区域内，端粒对应 FAU 基因（ 134690 ），着丝粒对应 MLK3（MAP3K11; 600050 ）和 RELA（ 164014 ）基因。

▼ 基因功能
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通过定量 RT-PCR，Ueyama 等人（1998）发现来自 5 名患有进行性肌营养不良症的男性（例如 DMD；310200）和 2 名男性和 3 名患有肌萎缩侧索硬化症（ALS；105400 ）与对照相比。

Chandramohanadas 等人使用细胞生物学、药理学和遗传学方法（2009）发现顶端复合体寄生虫恶性疟原虫和弓形虫分别是疟疾和弓形体病的病原体，它们使用宿主细胞钙蛋白酶来促进寄生虫排出。免疫耗竭和抑制实验表明钙蛋白酶-1 是恶性疟原虫从人红细胞中逃逸所必需的。类似地，通过针对人骨肉瘤细胞中常见调节亚基 CAPNS1 的小干扰 RNA 或删除小鼠胚胎成纤维细胞中的 Capns1 来消除钙蛋白酶-1 和钙蛋白酶-2，从而阻止了弓形虫的流出。Chandramohanadas 等（2009）得出结论，恶性疟原虫和刚地弓形虫都利用宿主细胞钙蛋白酶来促进从细胞内寄生液泡和/或宿主质膜中逃逸，这是寄生虫增殖所需的过程。

▼ 分子遗传学
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在患有常染色体隐性痉挛性截瘫 76（SPG76; 616907 ）的 3 个无关家庭的受影响成员中，Gan-Or 等人（2016）鉴定了 CAPN1 基因中的纯合或复合杂合突变（ 114220.0001 - 114220.0004 ）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并与家族中的疾病分开。其中一个突变是错义突变，而其他突变是无义、移码或剪接位点突变。未进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但在动物模型中敲除 Capn1 基因会导致神经元模式和神经变性的破坏（参见动物模型）。

▼ 动物模型
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Forman 等人对 16 只患有脊髓小脑性共济失调（SCA；参见164400 ）和 16 只对照的帕森罗素梗（PRT）和 16 只对照进行了全基因组关联研究，然后进行了富集的大规模平行测序（2013）在受影响的 PRT 的 Capn1 基因中发现了一个高度相关的非同义 SNP。344G-A SNP 导致 cys115 到 tyr（C115T）取代，影响高度保守的催化半胱氨酸。用 SCA 对 27 个额外的 PRT 和 200 个对照进行基因分型，确定了 23 个受影响的 PRT，它们对于 SCA 相关的 SNP 是纯合的，而没有对照对于 SNP 是纯合的。在患有 SCA 的 5 只杰克罗素梗中，3 只纯合野生型，1 只 SCA 相关 SNP 杂合，1 只 SCA 相关 SNP 纯合。福尔曼等人（2013）假设 CAPN1 基因的突变可能导致人类 SCA。

甘奥尔等人（2016）发现线虫中 Capn1 基因的 RNAi 敲低导致 GABA 能运动神经元的神经变性和年龄依赖性麻痹表型。果蝇中 Capn1 的缺失导致运动缺陷、轴突异常和年龄依赖性负趋向性。轴突似乎具有更大的直径和乙酰化微管蛋白的水平增加。斑马鱼中 capn1a 的 Morpholino 敲低导致大脑发育的中断，特别是分支运动神经元的迁移和定位，以及微管网络的解体，一些区域显示异常积累，其他区域显示轴突乙酰化微管蛋白耗尽。这些动物模型支持 Capn1 的神经保护作用。

▼ 等位基因变体（ 4 精选示例）：
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.0001 痉挛性截瘫 76，常染色体隐性
CAPN1, ARG295PRO
在 3 名患有常染色体隐性痉挛性截瘫 76（SPG76; 616907 ）的近亲摩洛哥家族（A 家族）的受影响成员中，Gan-Or 等人（2016）在 CAPN1 基因的外显子 8 中鉴定了纯合的 c.884G-C 颠换（c.884G-C，NM_005186），导致在高度保守的残基处发生 arg295 到 pro（R295P）取代。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离，并且在 1000 Genomes Project、Exome Sequencing Project 或 ExAC 数据库中或在超过 1,600 个外显子组。取代位于位置 296 的活性位点旁边，该位点是 β 链末端的关键钙结合位点。纯合子作图与结果一致。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0002 痉挛性截瘫 76，常染色体隐性
CAPN1, GLN527TER
在 4 个同胞中，出生于摩洛哥血缘父母（B 族），患有常染色体隐性痉挛性截瘫-76（SPG76；616907），Gan-Or 等人（2016）在 CAPN1 基因的外显子 14 中发现了一个纯合的 c.1579C-T 转换（c.1579C-T，NM_005186），导致 gln527-to-ter（Q527X）取代。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离，并且在 1000 Genomes Project、Exome Sequencing Project 或 ExAC 数据库中或在超过 1,600 个外显子组。纯合子作图与结果一致。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0003 痉挛性截瘫 76，常染色体隐性
CAPN1, 1-BP DEL, 406C
在 2 名患有隐性痉挛性截瘫 76（SPG76; 616907 ）的北美家庭（家庭 C）的受影响成员中，Gan-Or 等人（2016）鉴定了 CAPN1 基因中的复合杂合突变：外显子 4 中的 1-bp 缺失（c.406delC，NM_005186），导致移码和过早终止（Pro136ArgfsTer40），以及 G 到 A 转换（c.406delC，NM_005186）。 1605+5G-A；114220.0004），导致剪接位点突变和外显子14的跳跃。全外显子测序发现并通过Sanger测序证实的突变与家族中的疾病分离，在1000基因组计划中未发现，外显子测序项目，或在超过 1,600 个外显子组的内部数据集中。在 ExAC 浏览器中发现了低频率（0.0001）的剪接位点变体。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0004 痉挛性截瘫 76，常染色体隐性
CAPN1、IVS14DS、GA、+5
讨论 CAPN1 基因中的 c.1605+5G-A 转换，导致剪接位点突变和外显子 14 的跳跃，在患有痉挛性截瘫-76（SPG76 ; 616907 ）由Gan-Or 等人撰写（2016），见114220.0003。