胆碱乙酰转移酶

胆碱乙酰转移酶（CHAT；EC 2.3.1.6）是中枢和外周神经系统中神经递质乙酰胆碱的生物合成酶（Toussaint 等，1992 年总结）。

▼ 克隆与表达
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图森特等人（1992）分离并部分测序了人类 CHAT 基因组克隆。他们研究的片段包含带有 AUG 起始密码子的前 4 个外显子和潜在的控制区域，包括 TATA、CAAT、GC 框和几个转录控制序列。通过分析来自小鼠脊髓的 cDNA，Misawa 等人（1992）证明了 CHAT 的 7 种多态形式，这是由三个名为 R、N 和 M 的 5-prime 外显子与外显子 1 的选择性剪接而产生的，外显子 1 包含 ATG 起始密码子。奇勒等人（1995）在人胆碱乙酰转移酶中鉴定了 2 个替代的第一外显子。他们发现了与啮齿动物外显子 R 和 M 同源的区域，但发现啮齿动物外显子 N 在人类基因中并不保守。巴拉德等人（1987）分离出编码猪 CHAT 完整序列的 cDNA 克隆。

▼ 测绘
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Cohen-Haguenauer 等人通过在一组人-啮齿动物体细胞杂交体的 DNA 研究中使用猪 Chat 克隆（1990）证明 CHAT 基因位于人类 10 号染色体上。Strauss 等人（1991）通过原位杂交将分配区域化为 10q11-q22.2。Viegas-Pequignot 等人（1991）使用人胆碱乙酰转移酶基因组序列和原位杂交研究将该基因亚定位到 10q11.2。

▼ 基因功能
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胆碱能神经传递需要细胞外胆碱的摄取、来自胆碱和乙酰辅酶 A 的乙酰胆碱的生物合成、乙酰胆碱在质子反向转运驱动的突触囊泡中的积累，以及由胆碱能神经元的电去极化触发的突触囊泡中乙酰胆碱的量子释放（Ericksonary等人，1994 年）。埃里克森等人（1994）鉴定了一种大鼠蛋白质（VACHT; 600336）与秀丽隐杆线虫 UNC-17 同源，基于成纤维细胞系中乙酰胆碱转运的重建，该细胞系转染了来自编码该蛋白质的大鼠嗜铬细胞瘤 cDNA 文库的克隆。VACHT mRNA 的分布与报道的 CHAT 在外周和中枢胆碱能神经系统中的分布一致。此外，埃里克森等人（1994）发现 VACHT 基因定位到相同的染色体位置，10q11.2。人类 VACHT cDNA 的整个序列不间断地包含在 CHAT 基因座的第一个内含子中。VACHT 和 CHAT mRNA 从单个调节基因座内的相同或连续启动子转录提供了一种以前未描述的遗传机制，用于协调调节 2 种蛋白质，其表达是建立哺乳动物神经元表型所必需的。

▼ 分子遗传学
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突触前先天性肌无力综合征 6

已经在秀丽隐杆线虫和果蝇中描述了编码胆碱乙酰转移酶的基因突变影响运动性。大野等人（2001）描述了人类 CHAT 中的第一个突变。在突触前先天性肌无力综合征-6（CMS6; 254210）与呼吸暂停的频繁致命发作有关。对这种疾病中神经肌肉接头的研究表明，微型终板电位的幅度出现刺激依赖性降低，并且没有乙酰胆碱受体的缺陷。这些发现表明乙酰胆碱再合成或囊泡充盈存在缺陷，并将 CHAT 作为候选基因之一。CHAT 的直接测序表明 5 名 CMS6 患者有 10 个隐性突变。一种突变是移码无效突变：523insCC（ 118490.0001 ）。三个错义突变，I305T（ 118490.0009 ）、R420C（ 118490.0010 ）和 E441K（ 118490.0003）），显着降低了 COS 细胞中的 CHAT 表达。对 9 个细菌表达的 CHAT 突变体的动力学研究表明，1 个突变体 E441K 缺乏催化活性，8 个突变体的催化效率显着降低。

Ohno 等人的 5 名患者（2001）证明在报告时 CHAT 基因的突变范围从 4 岁到 40 岁。4男1女。所有人自出生或婴儿早期就有肌无力症状，抗 AChR 抗体检测呈阴性，以及突然发作的危象，伴有虚弱加重、延髓麻痹和因过度劳累、发烧或兴奋引起的呼吸暂停。其中一名患者有 3 名受影响的同胞，另一名有 2 名；5 名受影响的同胞中有 3 名在发热期间死亡，1 名在没有明显原因的情况下突然死亡。

待确认的关联

哈罗德等人（2003）指出，有大量证据表明 10 号染色体上存在晚发性阿尔茨海默病（AD）易感基因。 AD 的特征之一是胆碱能系统的退化和功能障碍。CHAT 基因对应到 10 号染色体的连接区域，因此被认为是迟发性 AD 的位置和功能候选基因。哈罗德等人（2003）在 AD 患者中筛选了 CHAT 基因的变异，发现他们发现的 14 种变异中没有一个与 AD 相关。

▼ 动物模型
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古老的丹麦指点犬易患类似于人类肌无力疾病的隐性遗传性肌肉疾病。Proschowsky 等人（2007）对犬 Chat 基因进行了测序，发现 3 窝中所有受影响的狗的外显子 6 中的 G-to-A 错义突变是纯合子，导致进化上保守的缬氨酸被甲硫氨酸取代。患病犬的父母为杂合子携带者，在健康同窝仔中均鉴定出正常等位基因的纯合子和杂合子携带者。

超氧化物歧化酶-1（SOD1; 147450 ）基因的突变导致家族性肌萎缩侧索硬化症（ALS1; 105400 ），这可能是由于错误折叠的突变 SOD1 蛋白的毒性特性。馆野等人（2009）证明，从 ALS 的发病前阶段开始，错误折叠的 SOD1 物种与 Kifap3 特异性相关（ 601836）在 SOD1G93A 转基因小鼠脊髓的腹侧白质中。KIFAP3 负责结合包括胆碱乙酰转移酶在内的货物，作为 kinesin-2 运动复合体的一个组成部分。SOD1G93A-Tg 小鼠的运动轴突也显示出从发病前阶段开始的 ChAT 转运减少。作者使用转染了 SOD1 突变的纯化杂交小鼠神经母细胞瘤/大鼠神经胶质瘤细胞系 NG108-15，表明错误折叠的 SOD1 物种显着损害了乙酰胆碱的微管依赖性释放，并且这种损害因 KIFAP3 过表达而正常化。KIFAP3 也被整合到来自人类 ALS 患者的脊髓运动神经元中的 SOD1 聚集体中。馆野等人（2009）表明错误折叠的 SOD1 物种对 KIFAP3 的螯合以及由此导致的 ChAT 转运抑制在 ALS 的病理生理学中起作用。

▼ 等位基因变体（ 11 个选定的例子）：
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.0001 先天性肌无力综合征，6 ，突触前
聊天，2-BP INS，523CC
在一名 26 岁的先天性肌无力综合征 6 患者（CMS6；254210）中，与发作性呼吸暂停相关，Ohno 等人（2001）发现 CHAT 基因中的 2 个突变的复合杂合性：移码突变，523insCC，在外显子 6 中，和错义突变，pro211-to-ala（P211A；118490.0002），由于外显子 7 中的 931C-G 颠换.

.0002 先天性肌无力综合征，6 ，突触前
聊天，PRO211ALA
Ohno 等人讨论了 CHAT 基因中 pro211-to-ala（P211A）突变，该突变在先天性肌无力综合征 6（CMS6; 254210 ）患者的复合杂合状态下发现（2001），见118490.0001。

.0003 肌无力综合征，先天性，6，突触前
聊天，GLU441LYS
大野等人（2001）在一名 40 岁患有先天性肌无力综合征 6（CMS6; 254210 ）与发作性呼吸暂停相关的患者中发现 CHAT 基因中 2 个错义突变的复合杂合性。这 2 个突变是外显子 12 中的 1371G-A 转换导致 glu441 到 lys（E441K）替换，以及外显子 14 中的 1516G-T 转换导致 val506 到 leu（V506L；118490.0004）替换。

.0004 肌无力综合征，先天性，6，突触前
CHAT, VAL506LEU
关于 CHAT 基因中 val506 到 leu（V506L）突变的讨论，该突变在先天性肌无力综合征 6（CMS6; 254210 ）患者的复合杂合状态下被Ohno 等人发现（2001），见118490.0003。

.0005 肌无力综合征，先天性，6，突触前
聊天，ARG482GLY
在患有先天性肌无力综合征 6（CMS6; 254210 ）并伴有发作性呼吸暂停的 5 岁患者中，Ohno 等人（2001）发现 CHAT 基因中 2 个错义突变的复合杂合性：外显子 13 中的 1444A-G 转换导致 arg482 到甘氨酸（R482G）替换，以及外显子 15 中的 1679G-A 转换导致 arg560- to-his（R560H; 118490.0006 ）替代。

.0006 肌无力综合征，先天性，6，突触前
聊天，ARG560HIS
讨论 CHAT 基因中的 arg560-to-his（R560H）突变，该突变在先天性肌无力综合征 6（CMS6; 254210 ）患者的复合杂合状态下被Ohno 等人发现（2001），见118490.0005。

.0007 肌无力综合征，先天性，6，突触前
聊天，LEU210PRO
Ohno 等人在患有先天性肌无力综合征 6（CMS6; 254210 ）并伴有发作性呼吸暂停的 6 岁儿童中（2001）发现 CHAT 基因中 2 个错义突变的复合杂合性：外显子 7 中的 629T-C 转换导致 leu210-pro（L210P）取代，以及外显子 13 中的 1493C-T 转换导致 ser498- to-leu（S498L; 118490.0008 ）替代。

.0008 肌无力综合征，先天性，6 ，突触前
聊天，SER498LEU
关于 CHAT 基因中 ser498 到 leu（S498L）突变的讨论，该突变在先天性肌无力综合征 6（CMS6; 254210 ）患者的复合杂合状态下被Ohno 等人发现（2001），见118490.0007。

.0009 先天性肌无力综合征，6 ，突触前
聊天，ILE305THR
Ohno 等人在患有先天性肌无力综合征 6（CMS6; 254210 ）并伴有发作性呼吸暂停的 4 岁儿童中（2001）发现 CHAT 基因中 2 个错义突变的复合杂合性：外显子 9 中的 914T-C 转换导致 ile305 到 thr（I305T）替换，以及外显子 11 中的 1258C-T 转换导致 arg420- to-cys（R420C; 118490.0010 ）取代。

.0010 肌无力综合征，先天性，6，突触前
聊天，ARG420CYS
关于 CHAT 基因中 arg420 到 cys（R420C）突变的讨论，该突变在先天性肌无力综合征 6（CMS6; 254210 ）患者的复合杂合状态下被Ohno 等人发现（2001），见118490.0009。

.0011 先天性肌无力综合征，6 ，突触前
聊天，ILE336THR
在一个有血缘关系的土耳其家庭中，其中 2 名同胞患有先天性肌无力综合征 6（CMS6; 254210 ）并伴有发作性呼吸暂停，Kraner 等人（2003）在 CHAT 基因的外显子 7 中鉴定了纯合 1187T-C 转换，导致 ile336 到 thr（I336T）取代。未受影响的父母对突变是杂合的，这在 164 条对照染色体中不存在。