半胱氨酰-tRNA合成酶1 , 小头畸形、发育迟缓和脆发综合征

20 种天然存在的氨基酸中的每一种与其同源 tRNA 同工异接受家族的连接均由特定的氨酰-tRNA 合成酶催化，例如 CARS（Cruzen 等，1993）。

▼ 克隆与表达
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洛等人（2014）报道了每个人类氨酰 tRNA 合成酶的大量天然催化无效值的发现。剪接事件保留非催化域，同时烧蚀催化域以创建具有多种功能的催化无效域。每个合成酶都被转化为几种新的信号蛋白，其生物活性与催化亲本的生物活性“正交”。重组氨酰 tRNA 合成酶变体在一系列基于细胞的检测中具有特定的生物学活性：所有物种中约有 46% 影响转录调节，22% 细胞分化，10% 免疫调节，10% 细胞保护，4% 分别用于增殖、脂肪生成/胆固醇转运和炎症反应。洛等人（2014）鉴定了细胞质氨酰 tRNA 合成酶的框内剪接变体。他们为 CysRS 鉴定了 1 个催化无效和 1 个催化结构域保留的剪接变体。

▼ 测绘
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克鲁森等人（1993）通过对一组人类/中国仓鼠体细胞杂交体的分析，将 CARS 基因分配到 11 号染色体。通过荧光原位杂交，他们精确定位到染色体 11p15.5。

▼ 细胞遗传学
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在 ALK（ 105590 ）阳性间变性大细胞淋巴瘤患者中，Cools 等人（2002）发现 at（2;11;2）（p23;p15;q31）重排导致来自染色体 11p15 的 CARS 基因的外显子剪接为来自染色体 2p23 的 ALK 基因的外显子。预测的融合蛋白包含与 ALK 的 562 个氨基酸融合的 CARS 的 606 个 N 端氨基酸，包括 ALK 激酶域。

▼ 分子遗传学
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Kuo 等人在来自 3 个无关家庭的 4 名患有小头畸形、发育迟缓和脆发综合征（MDBH; 618891 ）的患者中进行了研究（2019）报告了 CARS1 基因突变的纯合子或复合杂合子（ 123859.0001 - 123859.0005 ）。对患者成纤维细胞的分析显示 CARS 活性显着降低，这与变体的功能丧失效应一致。

▼ 等位基因变体（ 5 精选示例）：
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.0001 小头畸形、发育迟缓和脆发综合征
CARS1, 1-BP DUP, NT2061
在一名 34 岁的欧洲和法裔加拿大血统（家庭 1）男性中，患有小头畸形、发育迟缓和头发脆化综合征（MDBH；618891 ），Kuo 等人（2019）鉴定了 CARS1 基因中 1 bp 重复（c.2061dup，NM_001751.5）的纯合性，导致预计会导致过早终止密码子（Ser688GlnfsTer2）的移码。他未受影响的父母都是突变的杂合子，该突变也存在于 gnomAD 数据库中，仅处于杂合状态（2/251,406）。患者成纤维细胞的免疫印迹分析显示约 78 kD 的单条带，与截断蛋白的预测大小一致。与对照相比，来自患者成纤维细胞的蛋白质裂解物的氨酰化反应显示 CARS 活性降低 70%，与功能丧失效应一致。酵母互补测定，使用单倍体酵母菌株，其中内源酵母 CARS 直向同源物已被删除，证明突变蛋白不支持任何酵母细胞生长，

.0002 小头畸形、发育迟缓和脆发综合征
CARS1, ARG341HIS
Kuo 等人在一名患有小头畸形、发育迟缓和头发脆性综合征（MDBH; 618891 ）的 35 岁荷兰女性（家庭 2）中进行了研究（2019）鉴定了 CARS1 基因中 c.1022G-A 转换（c.1022G-A，NM_001751.5）的复合杂合性，导致在高度保守的残基处发生 arg341 到他的（R341H）替换，以及 c.1138C -T 转换，导致 gln380-to-ter（Q380X）替换。两种突变都发生在催化域内，预计截断会导致反密码子结合域的完全丧失。先证者未受影响的父母各有1个突变的杂合子，这两种突变在gnomAD数据库中均以低频率存在，但仅处于杂合状态（次要等位基因频率分别为0.00004和0.000005）。患者成纤维细胞的免疫印迹分析显示，与对照细胞相比，全长 CARS 蛋白的数量显着减少，并且未检测到截短的蛋白。与对照相比，来自患者成纤维细胞的蛋白质裂解物的氨酰化反应显示 CARS 活性降低了约 80%，这与变体的功能丧失效应一致。酵母互补试验使用单倍体酵母菌株，其中内源性酵母 CARS 直向同源物已被删除，证明 Q380X 突变体不支持任何酵母细胞生长，与野生型生存力拯救相反，证实 Q380X 变体的功能丧失。R341H 突变体与酵母细胞生长严重减少但未消融有关，氨酰化分析显示，与野生型 CARS 相比，R341H 突变体的活性降低了 50%。与变体的功能损失效应一致。酵母互补试验使用单倍体酵母菌株，其中内源性酵母 CARS 直向同源物已被删除，证明 Q380X 突变体不支持任何酵母细胞生长，与野生型生存力拯救相反，证实 Q380X 变体的功能丧失。R341H 突变体与酵母细胞生长严重减少但未消融有关，氨酰化分析显示，与野生型 CARS 相比，R341H 突变体的活性降低了 50%。与变体的功能损失效应一致。酵母互补试验使用单倍体酵母菌株，其中内源性酵母 CARS 直向同源物已被删除，证明 Q380X 突变体不支持任何酵母细胞生长，与野生型生存力拯救相反，证实 Q380X 变体的功能丧失。R341H 突变体与酵母细胞生长严重减少但未消融有关，氨酰化分析显示，与野生型 CARS 相比，R341H 突变体的活性降低了 50%。确认 Q380X 变体功能丧失。R341H 突变体与酵母细胞生长严重减少但未消融有关，氨酰化分析显示，与野生型 CARS 相比，R341H 突变体的活性降低了 50%。确认 Q380X 变体功能丧失。R341H 突变体与酵母细胞生长严重减少但未消融有关，氨酰化分析显示，与野生型 CARS 相比，R341H 突变体的活性降低了 50%。

.0003 小头畸形、发育迟缓和脆发综合征
CARS1, GLN380TER
讨论 CARS1 基因中的 c.1138C-T 转变（c.1138C-T，NM_001751.5），导致 gln380-to-ter（Q380X）取代，在 35- Kuo 等人的一岁荷兰妇女（家庭 2）患有小头畸形、发育迟缓和头发脆化综合征（MDBH；618891 ）（2019），见123859.0002。

.0004 小头畸形、发育迟缓和脆发综合征
CARS1, SER359LEU
在一位患有小头畸形、发育迟缓和头发脆性综合征（MDBH; 618891 ）的荷兰兄弟姐妹（家庭 3 ）中，Kuo 等人（2019）鉴定了 CARS1 基因中 c.1076C-T 转变（c.1076C-T，NM_001751.5）的复合杂合性，导致 ser359 到 leu（S359L）取代和 c.1199T-A 颠换，导致在一个保守残基的 leu400 到 gln（L400Q）替换中，两者都发生在催化域内。他们未受影响的父母各有 1 个突变的杂合子。S359L 变体存在于 gnomAD 数据库中，但仅存在于杂合性中（次要等位基因频率，0.00004），而 L400Q 在 gnomAD 中未发现。患者成纤维细胞的免疫印迹分析显示，与对照细胞相比，全长 CARS 蛋白的数量显着减少，并且未检测到截短的蛋白。与对照组相比，来自患者成纤维细胞的蛋白质裂解物的氨酰化反应显示 CARS 活性降低了约 40%，与变体的功能损失效应一致。酵母互补测定使用单倍体酵母菌株，其中内源酵母 CARS 直向同源物已被删除，证明 L400Q 突变体不支持任何酵母细胞生长，这与野生型生存力拯救相反，证实了 L400Q 变体的功能丧失。S359L 突变体与酵母细胞生长严重减少但未消融相关，氨酰化分析显示，与野生型 CARS 相比，S359L 突变体的活性降低了 84%。确认 L400Q 变体功能丧失。S359L 突变体与酵母细胞生长严重减少但未消融相关，氨酰化分析显示，与野生型 CARS 相比，S359L 突变体的活性降低了 84%。确认 L400Q 变体功能丧失。S359L 突变体与酵母细胞生长严重减少但未消融相关，氨酰化分析显示，与野生型 CARS 相比，S359L 突变体的活性降低了 84%。

.0005 小头畸形、发育迟缓和脆发综合征
CARS1, LEU400GLN
讨论 CARS1 基因中的 c.1199T-A 颠换（c.1199T-A，NM_001751.5），导致 leu400 到 gln（L400Q）取代，在荷兰兄弟的复合杂合状态下发现Kuo 等人的姐妹（家庭 3）患有小头畸形、发育迟缓和头发脆化综合征（MDBH; 618891 ）（2019），见123859.0004。