环状核苷酸磷酸二酯酶 , 髓鞘形成不足脑白质营养不良 20

环核苷酸磷酸二酯酶是一种有用的髓鞘标记物。CNPase 是一种膜结合酶，在中枢神经系统髓鞘和视网膜光感受器的外段中浓度很高（Vogel 和 Thompson，1988 年）。已知两种具有 CNP 活性的蛋白质存在于脑和淋巴组织中。它们似乎是不同但相关的 mRNA 物种的产物。栗原等人（1990）表明 2 种基因产物可以通过翻译 2 种 mRNA 来产生，这些 mRNA 可以从单个转录本中交替剪接。在牛脑和人脑中，似乎只有一种 mRNA（Vogel 和 Thompson，1988 年），而且牛脑和视网膜形式的酶在序列上似乎是相同的。

通过 Northern 印迹分析，Miyoshi 等人（2001）确定小鼠 Cnp1 表达为主要的 2.5-kb 转录本和次要的 2.3-kb 转录本。在脑中表达最高，其次是肝、肺、脾和心脏，在其他检查的组织中几乎没有表达。

▼ 基因功能
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Bifulco 等人（2002）证明 CNP 与来自脑组织和甲状腺细胞的微管蛋白（ 602529 ）密切相关。他们表明，CNP 在促进微管组装方面起到了微管相关蛋白的作用。发现这种活性存在于酶的 C 末端。作者得出结论，CNP 是一种膜结合微管相关蛋白，可以将微管蛋白与膜连接起来，并可能调节细胞质微管分布。

▼ 基因结构
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道格拉斯等人（1992）使用人类 CNP cDNA 分离包含 CNP 基因的基因组克隆，他们发现该基因长 9 kb，4 个外显子被 3 个内含子隔开。Monoh 等人使用人类 CNP cDNA 作为探针（1993）分离的基因组 DNA 克隆。限制性作图和序列分析表明，人类 CNP 基因长约 8.5 kb。有 2 个转录起点，在人脑中，通过选择性剪接从单个基因产生 2 种形式的 CNP mRNA，类似于小鼠。

三好等人（2001）确定小鼠 Cnp1 基因包含 4 个外显子，跨度为 6.8 kb。

▼ 测绘
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Bernier 等人使用对应于 CNP 的 cDNA 探针（1988）将 CNP 基因分配给小鼠的 3 号和 11 号染色体。11 号染色体上的基因与 GFAP 基因座（ 137780 ）密切相关。

Douglas 等人使用人类部分 cDNA 克隆基因组文库（ 1991 , 1992 ）分离出一个含有人类 CNPase 完整结构基因的克隆，并构建了用于聚合酶链反应（PCR）分析一组体细胞杂交体的引物，结果表明只有含有人类 17 号染色体的杂交体才能产生 PCR 产物。通过荧光原位杂交，他们发现该基因位于 17q21。两种方法均未显示人类 1 号染色体上与小鼠 3 号染色体同源的区域存在基因的证据。

洒等（1992）通过与 2 个体细胞杂交 DNA 面板一起使用的 PCR 证实了 CNP 分配到 17 号染色体。他们在核苷酸 1215 处鉴定了一个内含子 C-to-T 多态性，这可能有助于在 17 号染色体内更精确地定位 CNP 基因。Sprinkle 等人（1993）通过两步策略改进了 CNP 在 17 号染色体上的分配。首先，筛选包含来自 10 个三代家庭的父母的 DNA 的斑点印迹以识别信息丰富的家庭。其次，在该基因座分型了 4 个选定家族的 53 名成员。在这 4 个家族中，29 个同胞在 17 号染色体上共携带 84 个减数分裂断点。基于在这 29 个同胞中观察到的基因型，CNP 基因定位于甲状腺受体 A1（THRA1; 190120）在 17q11.2 和神经生长因子受体（NGFR; 162010 ）在 17q21-q22。分隔这些侧翼位点的遗传距离约为 6 cM。

通过流式分选的人类染色体的斑点杂交，Monoh 等人（1993）证明 CNP 基因位于 17 号染色体上。

三好等人（2001）确定小鼠 Cnp1 基因与 Stat5b 基因（ 604260 ）下游的 11 号染色体上的 Dnajc7 基因（ 601964 ）处于尾对尾方向。

▼ 分子遗传学
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Al-Abdi 等人在一个 5 岁男孩中，出生于阿曼血缘亲属，患有髓鞘形成性脑白质营养不良 - 20（HLD20; 619071 ）（2020）鉴定了 CNP 基因中的纯合错义突变（S82L; 123830.0001 ）。该突变是通过自合子映射和外显子组测序的组合发现并通过 Sanger 测序证实的，与家族中的疾病隔离。患者成纤维细胞显示细胞骨架组织缺陷，F-肌节蛋白结构异常。作者指出，CNP 编码髓鞘的主要成分，并在中枢神经系统中形成髓鞘的少突胶质细胞中表达。

▼ 动物模型
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少突胶质细胞对轴突的髓鞘形成能够在中枢神经系统中快速遗传冲动。Lappe-Siefke 等人（2003）表明 Cnp1 对轴突存活至关重要，但对髓鞘组装则不然。在缺乏胶质环核苷酸磷酸二酯酶的情况下，小鼠的整个大脑出现轴突肿胀和神经变性，导致脑积水和过早死亡。但是，与先前研究的髓鞘突变体相比，这些小鼠中髓鞘的超微结构、周期性和物理稳定性没有改变。因此，通过遗传手段，神经胶质在支持轴突完整性方面的主要功能可以与其维持致密髓鞘的功能完全分离。少突胶质细胞功能障碍，例如多发性硬化病变中的功能障碍，可能足以导致继发性轴突丢失。

▼ 等位基因变体（ 1 选定示例）：
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.0001 脑白质营养不良，髓鞘减少症，20（1 个家族）
CNP1, SER82LEU
在一个 5 岁男孩（15DG2109）中，出生于阿曼近亲父母，患有髓鞘形成性脑白质营养不良 - 20（HLD20; 619071 ），Al-Abdi 等人（2020）鉴定了 CNP 基因外显子 2 中的纯合 c.245C-T 转换（c.245C-T，NM_033133.4），导致高度保守残基处的 ser82 到 leu（S82L）取代。该突变是通过自合子映射和外显子组测序的组合发现并通过 Sanger 测序证实的，与家族中的疾病隔离。与对照相比，患者成纤维细胞的蛋白质印迹分析显示蛋白质水平显着降低，表明功能丧失。患者的成纤维细胞也表现出细胞骨架组织缺陷，F-肌节蛋白结构异常。患者发育正常，直到大约 16 个月大时，他表现出发育退化并丧失技能，导致痉挛性四肢瘫痪。他生长缓慢，有渐进性小头畸形；脑成像显示白质异常和胼胝体薄。他在 5 岁时去世。患者有 2 个同样患病的哥哥，他们也都在童年时期去世；没有对同胞进行基因研究。