间隙连接蛋白，α-5，家族性心房颤动

连接蛋白寡聚化形成称为间隙连接的细胞间通道，离子和小分子通过间隙连接在相邻细胞之间移动。有关连接蛋白基因家族的一般性讨论，请参见121011。

▼ 克隆与表达
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坎特等人（1992）证明犬心室肌细胞表达 3 种不同的间隙连接蛋白，Cx40、Cx43（GJA1；121013）和 Cx45。坎特等人（1994）使用基于大鼠和狗 Cx40 的引物进行 PCR 克隆人 CX40。CX40 基因编码一种预测的 358 个氨基酸的蛋白质，其序列与大鼠和小鼠 CX40 蛋白质的序列有 82% 相同。Northern印迹分析表明CX40 mRNA在心室心肌中表达为大约3.3-kb的转录物。在免疫荧光研究中，CX40 定位于左心室的插入椎间盘区域，这些区域连接心肌细胞并包含间隙连接。

卡巴等人（2001）指出心肌细胞通过间隙连接进行电耦合。胚胎小鼠和人类胎儿心脏的免疫组织化学染色将 CX40 定位在发育中的心室小梁的表面区域。随着开发的进行，CX40 在很大程度上局限于传导系统。

通过搜索 EST 数据库，Dupays 等人（2003）确定了 2 个 CX40 剪接变体，它们仅在 5-prime 非翻译区有所不同。RT-PCR 检测在内皮细胞中利用外显子 1A 的转录物的表达，以及在正常胎盘细胞滋养层细胞和恶性细胞滋养层细胞系中利用外显子 1B 的转录物的表达。两种转录本均在右心耳和所有研究的心脏区域中表达，在心房中水平较高。包括外显子 1A 在内的转录本占主导地位。

▼ 基因结构
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杜佩斯等人（2003）确定 CX40 基因包含 3 个外显子，他们将其命名为 1A、1B 和 2。外显子 1A 和 1B 是交替的 5-prime 非翻译区，似乎诱导细胞类型特异性表达，外显子 2 是编码外显子. 整个基因跨度约 25 kb。外显子 1A 上游的 DNA 序列包含 7 个 SP1（ 189906 ）结合位点和控制血管基因表达的转录因子的潜在结合位点，例如 ETS1（ 164720 ）和 GATA（见305371），但没有 TATA 或 CAAT 框。外显子 1B 的上游区域前面有 3 个 CAAT 框、2 个 SP1 结合位点和多个基础转录因子 AP1（参见 Jun，165160）和 AP4（600743）的结合位点）。坎特等人（1994）注意到 CX40 基因组序列中的 1 个编码外显子和一个 5-prime 非翻译外显子，对应于外显子 1A。

Seul 等人（1997）描述了小鼠 Cx40 基因的结构。

▼ 测绘
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威莱克等人（1990）在对小鼠-人体细胞杂交体的 Southern 分析中使用小鼠 cDNA 探针将人 CX40 和 CX37（GJA4）基因对应到 1pter-q12。

通过荧光原位杂交，Gelb 等人（1997）将 GJA5 基因定位到染色体 1q21.1 中的一个区域，该区域显示出与小鼠 Gja5 基因定位的小鼠染色体 3 同线性的同源性。

▼ 基因功能
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淋巴细胞从循环到组织的迁移涉及许多粘附分子和新分子的表达。间隙连接促进细胞间粘附并提供直接细胞间通讯的途径。奥维多-奥尔塔等人（2000）指出 GJA1 在许多淋巴器官中表达。通过 RT-PCR、蛋白质印迹和流式细胞术分析，他们显示淋巴细胞表达 GJA1 和 GJA5，但不表达 GJB2（ 121011 ）、GJB1（ 304040 ）、GJA4（ 121012 ）或 GJA7（ 608655））; GJA5 表达仅限于扁桃体 T 和 B 淋巴细胞。流式细胞术分析表明，在促有丝分裂刺激后 GJA1 和 GJA5 表达增加。细胞外连接蛋白模拟肽阻断了淋巴细胞亚群之间的染料转移，间隙连接抑制剂降低了共培养的 T 和 B 淋巴细胞中 IgM 的产生。结果确定间隙连接蛋白是调节免疫反应的重要细胞表面成分。

▼ 分子遗传学
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心房静止 1

Groenewegen 等人（2003）报道了一个家庭，其中 1 名死者和 3 名活着的成员心房停顿（ATRST1; 108770 ）。他们在所有 3 名受影响的存活成员和 5 名未受影响的成员的 SCN5A 基因中发现了一个突变（D1275N；600163.0034）；已故成员是义务承运人。发现八个家族成员是 GJA5 基因调控区域内 2 个紧密连锁多态性的纯合子：-44G-A 转换和 71A-G 转换。只有 3 个受影响的活成员共同继承了 SCN5A 突变和 2 个罕见的 GJA5 多态性。功能分析表明，与更常见的 -44G/+71A 单体型相比，稀有 -44A/+71G GJA5 单体型的启动子活性降低了 65%。Groenewegen 等人（2003）提出该家族中的心房停止是由 SCN5A 突变和罕见的 GJA5 多态性的共同遗传引起的。

在一个日本家庭中，一名 11 岁男孩患有病态窦房结综合征并进展为心房停顿，Makita 等人（2005）分析了以前与心房静止、心房颤动或病态窦房结综合征相关的 3 个心脏离子通道基因：SCN5A、HCN4（ 605206 ）和 GJA5。在 HCN4 中没有发现突变，但先证者和他无症状的父亲是 SCN5A 错义突变的杂合子（L212P；600163.0048）。此外，先证者及其未受影响的母亲和外祖母对于Groenewegen 等人鉴定的相同的 2 个罕见 GJA5 多态性都是杂合的（2003）在心房停顿患者中，-44A/+71G。牧田等人（2005）表明 SCN5A 中的缺陷是心房停止的基础，并且 GJA5 多态性的共同遗传代表了临床表现的可能遗传修饰符。

家族性心房颤动 11

戈洛布等人（2006）提出的证据表明 GJA5 基因中的组织特异性突变可能使心房易发生颤动。他们对从 15 名特发性心房颤动（ATFB11; 614049 ）患者切除的心脏组织和外周淋巴细胞中分离的基因组 DNA 中的 GJA5 基因进行了测序。四个新的杂合错义突变（参见，例如，121013.0001 - 121013.0002）在 15 名患者中的 4 名中得到鉴定。在 3 名患者中，在心脏组织标本中发现了突变，但在淋巴细胞中没有发现，表明遗传缺陷的体细胞来源。在第四名患者中，在心脏组织和淋巴细胞中都检测到了序列变异，这表明起源于生殖系。突变蛋白的表达分析显示细胞内转移受损或细胞间电耦合减少。

杨等人（2010）对 126 名不相关的中国家族性房颤（AF）先证者的 GJA5 基因编码区进行了直接测序，并在 1 名先证者（ 121013.0003 ）中发现了一个杂合无义突变，该突变与家族中的疾病分离。

杨等人（2010）分析了 218 名与 AF 无关的中国先证者的 GJA5 基因，并在 3 名先证者（分别为121013.0004 - 121013.0006）中鉴定了 3 个杂合错义突变。这些突变都发生在进化上保守的残基上，在每个家族中与疾病隔离，并且在 200 个种族匹配的对照中没有发现。

维尔卡等人（2011）测试了 CX40 区域内的 8 个 SNP 与 61 名接受心脏手术的人的心房组织中测量的 CX40 水平的关联，其中 85.2% 的人有 AF 病史，49.2% 的人在手术时有 AF。先前描述的 CX40 启动子 'A' SNP rs35594137（-44G-A）与外显子 1A 中的 SNP rs1152588（71A-G）处于完美连锁不平衡状态，与 CX40 mRNA 水平无关。然而，一个常见的 SNP rs10465885位于外显子 1B 中替代 CX40 启动子（启动子“B”）的 TATA 框内与 CX40 mRNA 表达密切相关（p 小于 0.0001），并在人心房组织中显示出强烈且一致的等位基因表达失衡。培养小鼠心肌细胞中的启动子-荧光素酶测定表明，含有该 SNP 次要等位基因的启动子活性降低（p 小于 0.0001）。对rs35594137和rs10465885与 384 例和 3,010 名对照的早发性孤立性 AF（在 60 岁以下发病）相关性的测试显示启动子 B SNP rs10465885与早发性孤立性 AF 相关（比值比，1.18；p = 0.046），对另外 2 个早发性孤立性 AF 病例对照队列的荟萃分析证实了与rs10465885的相关性（比值比，1.16；p = 0.022）。然而，启动子 A SNP rs35594137在任何研究队列或联合分析中与孤立的 AF 表型无关。

孙等人（2013）分析了 68 名无关的中国孤立性 AF 患者的 GJA5 基因，并在 1 名患者中发现了杂合错义突变（I75F; 121013.0007 ）。N2A 细胞中的双电压钳电生理分析表明，单独表达 I75F 的细胞对没有电耦合，并且当突变体与野生型 CX40 或 CX43（GJA1; 121014 ）共表达时，间隙连接耦合电导显着降低。对另一种 AF 连锁的 CX40 突变体 L229M（ 121013.0006 ）的分析表明，当该突变体单独或与野生型 CX40 一起表达时，没有明显的偶联缺陷，但当与野生型 CX43 共表达时，L229M 特异性地降低了间隙连接偶联。

▼ 动物模型
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顾等人（2003）生成 Cx40 +/- 和 -/- 小鼠来研究 CX40 在心脏形态发生中的作用。杂合子心脏畸形的总发生率为18%，纯合子为33%；纯合子的畸形更严重，-/-交配的后代畸形发生率更高（44%）。最常见的畸形是圆锥干起源，但也发现了心内膜垫缺损和其他畸形。顾等人（2003）得出结论，CX40 对心脏发生不是必需的，但它的缺失或表达有限会增加心脏畸形的可能性。

为了研究间隙连接通讯在心脏传导中的作用，Simon 等人（1998）产生了 Cx40 空小鼠。使用心电图分析，他们发现空鼠具有一级房室传导阻滞和相关束支传导阻滞的心脏传导异常特征。西蒙等人（1998）得出结论，间隙连接对于 His-Purkinje 系统中脉冲的快速传导是必不可少的。

▼ 等位基因变体（ 7 精选示例）：
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.0001 心房颤动，家族性，11
GJA5、ALA96SER
Gollob 等人在来自一名患有心房颤动的 41 岁男性（ATFB11; 614049 ）的心房组织和淋巴细胞中（2006）确定了 GJA5 基因中的 286G-T 颠换，预计会导致 ala96 到 ser（A96S）取代。该变异在患者的 3 个同胞和妻子中不存在，但在他的 2 个儿子中存在，他们没有心房颤动病史；然而，在体表心电图上，携带者的 P 波持续时间异常延长（超过 120 毫秒），这是心房颤动的已知预测因子（Dilaveris 等，1998 年）。该变异也在来自一名 48 岁对照受试者的淋巴细胞 DNA 中被鉴定出来（人口频率，0.6%）。戈洛布等人（2006）注意到需要对携带 ser96 等位基因的无症状人员进行长期随访，以确定该变异的临床意义。

.0002 心房颤动，躯体
GJA5、PRO88SER
在 2 名不相关的房颤受试者（ATFB11; 614049 ）中，Gollob 等人（2006）确定了 GJA5 基因中的 262C-T 转换，预计会导致 pro88 到 ser（P88S）取代。该突变在心房组织中检测到，但在淋巴细胞中未检测到，表明可能是体细胞突变。戈洛布等人（2006）指出 pro88 残基位于连接蛋白 40 的第二个跨膜结构域，在哺乳动物和斑马鱼连接蛋白中高度保守。

.0003 房颤，家族性，11
GJA5、GLN49TER
在 7 名患有阵发性或持续性心房颤动的中国家庭成员（ATFB11; 614049 ）中，Yang 等人（2010）确定了 GJA5 基因中 145C-T 转换的杂合性，导致 gln49-to-ter（Q49X）取代，预计会导致 3 个跨膜结构域、3 个环区域和 C 末端的过早终止和缺失. 在另外 6 名受影响的家庭成员中检测到该突变，但在 6 名未受影响的家庭成员或 200 名种族匹配的对照中未发现该突变。

.0004 心房颤动，家族性，11
GJA5, VAL85ILE
在分离常染色体显性心房颤动（ATFB11; 614049 ）的 3 代中国家庭的受影响成员中，Yang 等人（2010）确定了 GJA5 基因中 253G-A 转换的杂合性，导致第二个跨膜结构域内高度保守的残基的 val85 到 ile（V85I）取代。在 4 名未受影响的亲属或 200 名种族匹配的对照中未发现该突变。

.0005 心房颤动，家族性，11
GJA5, LEU221ILE
在分离常染色体显性心房颤动（ATFB11; 614049 ）的 2 代中国家庭的受影响成员中，Yang 等人（2010）确定了 GJA5 基因中 661C-A 颠换的杂合性，导致第四个跨膜结构域内高度保守的残基发生 leu221-to-ile（L221I）取代。在 4 名未受影响的亲属或 200 名种族匹配的对照中未发现该突变。

.0006 心房颤动，家族性，11
GJA5, LEU229MET
在分离常染色体显性心房颤动（ATFB11; 614049 ）的 3 代中国家庭的受影响成员中，Yang 等人（2010）确定了 GJA5 基因中 685C-A 颠换的杂合性，导致 leu229-to-met（L229M）替换在第四跨膜结构域附近的细胞质区域内的高度保守残基处。在 4 名未受影响的亲属或 200 名种族匹配的对照中未发现该突变。

孙等人（2013）在 N2A 细胞中进行了双电压钳电生理分析，当 L229M 突变体单独表达或与野生型 CX40 一起表达时，没有观察到连接电导受损。然而，当 L229M 与 CX43（GJA1; 121014 ）共表达时，连接电导显着降低，表明突变体对野生型 CX43 间隙连接功能的显性负效应。

.0007 房颤，家族性，11
GJA5、ILE75PHE
在 42 岁孤立性心房颤动的中国女性（ATFB11; 614049 ）中，Sun 等人（2013）确定了 GJA5 基因中 c.223A-T 颠换的杂合性，导致位于第一个细胞外结构域和第二个跨膜结构域边界处的高度保守残基的 ile75-to-phe（I75F）取代。该突变也在患者患病的父亲中检测到，但未在未受影响的家庭成员、200 名对照或 dbSNP 数据库中发现。N2A 细胞中的双电压钳电生理分析表明，单独表达 I75F 突变体的细胞对没有电耦合，当突变体与野生型 CX40 或 CX43（GJA1;121014）。在单通道水平上，I75F 突变体在不改变单个间隙连接通道的电导的情况下减少了活动通道的总数，并且还改变了跨连接电压依赖性门控特性。