角膜营养不良，先天性间质

核心蛋白聚糖（DCN）是一种小蛋白多糖，可与 I 型胶原纤维相互作用，从而影响纤维形成的动力学和相邻胶原纤维之间的距离（Schonherr 等，1995）。

▼ 克隆与表达

丹尼尔森等人（1993）报道，推导出的 DCN 蛋白包含一个 N 端前肽序列，然后是一个单一的糖胺聚糖附着位点、一个富含半胱氨酸的区域和 10 个串联、富含亮氨酸的重复序列，这些重复序列是标称 24 个残基共有序列。使用 Northern 印迹分析或 RT-PCR，他们在从人类细胞系和组织中分离的各种 mRNA 中检测到 DCN 基因的 2 个可变剪接前导外显子。与外显子 Ia 和 Ib 高度同源（74-87%）的序列分别在禽和牛核心蛋白聚糖的 5-prime 非翻译区域中发现。物种之间的这种高度保护表明这些前导外显子具有调节功能。

发育中的小鼠胚胎的原位杂交研究表明，核心蛋白聚糖可能在器官发育和成形过程中的上皮/间充质相互作用中发挥作用（Scholzen 等，1994）。

▼ 基因结构

丹尼尔森等人（1993）发现人类核心蛋白聚糖基因跨度超过 38 kb，包含 8 个外显子和非常大的内含子，其中 2 个为 5.4 kb 和超过 13.2 kb。他们在 5-prime 非翻译区发现了 2 个可变剪接的前导外显子 Ia 和 Ib。

▼ 测绘

通过使用 cDNA 探针对一组人-啮齿动物体细胞杂交 DNA 进行 Southern 分析，McBride 等人（1990）将 DCN 基因分配到 12 号染色体。通过检查包含自发断裂或涉及 12 号染色体的充分表征的易位的杂交体，获得了 12p12.1-qter 的区域化。与亚片段 cDNA 探针的杂交表明存在 2 个 DCN 基因拷贝或相关序列，位于 12 号染色体上的基因座，尽管没有证据表明不止一个 DCN 基因的功能。通过原位杂交，Pulkkinen 等人（1992）将 DCN 基因置于 12q21-q22。维特等人（1993）通过原位杂交将人核心蛋白聚糖基因定位到 12q21.3。Danielson 等人使用基因组克隆作为标记探针和原位杂交（1993）将 DCN 基因定位到 12q23。他们特别指出，以 12q23 为中心的谷物数量是 12q21 的 4 倍，Pulkkinen 等人（1992）已经放置了可能的站点。在 Noonan 综合征的候选基因研究（ 163950 ）中，Ion 等人（2000）使用 FISH 将 DCN 的地图位置重新分配给 12q13.2。Scholzen 等人（1994）使用种间回交将小鼠的同源基因分配到 10 号染色体。

▼ 基因功能

Vogel 和 Clark（1989）发现几乎没有证据表明核心蛋白聚糖或双糖蛋白聚糖（BGN; 301870 ）的代谢因I 型和 III 型胶原蛋白的结构或分泌异常而改变。在Schollin 等人报告的可能纯合的马凡综合征（ 154700 ）病例中（1988） , Pulkkinen 等（1990）发现核心蛋白聚糖 mRNA 水平显着降低，婴儿成纤维细胞培养基中核心蛋白聚糖多肽显着降低，并且在这些成纤维细胞中测试的白细胞介素 1-β（ 147720 ）对核心蛋白聚糖转录的影响不足。在其他 12 名无关马凡患者中的 3 名中，他们还发现核心蛋白聚糖表达不足。

通过免疫金标记，Schonherr 等人（1995）发现核心蛋白聚糖和双糖链蛋白聚糖都沿着人 MG-63 骨肉瘤细胞胶原晶格和人皮肤中的胶原纤维分布。重组双糖链蛋白聚糖和核心蛋白聚糖显示出比其聚糖化形式更低的解离常数。核心蛋白聚糖与双糖蛋白聚糖竞争胶原蛋白结合，这表明两种蛋白聚糖在原纤维上使用相同或相邻的结合位点。

戴因等人（1996）研究了 2 名患有成骨不全症和相同的 COL1A1 基因的gly415到 ser 突变的患者（ 120150.0044），但临床表现不同。他们推测这些差异可能是其他结缔组织蛋白异常的结果。由于核心蛋白聚糖是结缔组织的一种成分，与 I 型胶原纤维结合，并在基质组装中发挥作用，因此他们研究了这 2 名患者皮肤成纤维细胞中核心蛋白聚糖的产生。发现来自患有极其严重的成骨不全症（归类为 II/III 型）的患者的培养成纤维细胞将几乎检测不到的核心蛋白聚糖分泌到培养基中。Northern印迹分析显示核心蛋白聚糖mRNA水平低于检测限。表型较轻的患者具有正常表达核心蛋白聚糖的成纤维细胞。戴因等人（1996）表明不同的临床表型可能是由于患者的不同遗传背景造成的，因此在受影响更严重的患者中，缺乏核心蛋白聚糖会加重临床表型。

当异位表达时，核心蛋白聚糖能够抑制各种肿瘤细胞系的生长。莫斯卡特洛等人（1998）证明，当外源添加或由转基因内源产生时，它在 A431 鳞状癌细胞中诱导了显着的生长抑制。核心蛋白聚糖引起 EGF 受体（ 131550 ）的快速磷酸化和丝裂原活化蛋白（MAP）激酶信号通路的同时激活。因此，EGF 和核心蛋白聚糖在功能上会聚以通过激活最终导致生长抑制的共同途径来调节细胞周期。

维伯格等人（2001）发现双糖链蛋白聚糖和核心蛋白聚糖对从人胎盘中提取的VI 型胶原蛋白（参见COL6A1，120220）表现出很强的亲和力。糖胺聚糖侧链的消化不会显着影响结合。两种蛋白多糖结合 VI 型胶原蛋白并相互竞争，表明它们结合到 VI 型胶原蛋白的相同位点。电子显微镜证实双糖链蛋白聚糖和核心蛋白聚糖仅结合到靠近胶原三螺旋区域 N 末端和以下球状结构域之间界面的结构域。VI 型胶原α-2（COL6A2；120240）似乎在相互作用中起作用。

Reinboth 等人使用纯化的牛蛋白和胎牛颈韧带组织（2002）发现双糖链蛋白聚糖和核心蛋白聚糖都结合了弹性纤维成分原弹性蛋白（参见 ELN，130160）和含有原纤维蛋白（FBN1；134797）的微纤维。它们不结合弹性蛋白结合蛋白 Magp1（MFAP2; 156790 ）和 Magp2（MFAP5; 601103）。分离的核心双糖蛋白聚糖和核心蛋白聚糖与原弹性蛋白的结合比完整蛋白聚糖更强，并且双糖蛋白聚糖与原弹性蛋白的结合比核心蛋白聚糖更强烈。阻断实验表明双糖链蛋白聚糖和核心蛋白聚糖在原弹性蛋白上结合紧密间隔但不同的位点。添加 Magp1 增强了双糖链蛋白聚糖（而非核心蛋白聚糖）与弹性蛋白原的结合。Magp1 在解决方案中与 biglycan 相互作用，但不与核心蛋白聚糖相互作用。

▼ 分子遗传学

在一个患有先天性基质角膜营养不良（CSCD; 610048 ）的家庭中，Bredrup 等人（2005）在最后一个外显子中发现了一个杂合的 1-bp 缺失，他们错误地标记了 DCN 基因（ 125255.0001 ）的外显子 10（ Rodahl, 2009 ）。在所有受影响的家庭成员中都发现了缺失，但在任何健康的家庭成员或 200 名正常对照中都没有发现。

在患有 CSCD 的比利时母子中，Rodahl 等人（2006）确定了 DCN 基因（ 125255.0002 ）中1-bp 缺失的杂合性，导致预测的移码导致终止密码子与Bredrup 等人研究的挪威家族中的移码突变（ 125255.0001 ）相同（2005）。

在患有 CSCD 的韩国母女中，Kim 等人（2011）确定了 DCN 中 1 bp 缺失的杂合性（ 125255.0003 ）。

在分离常染色体显性 CSCD 的 3 代中国家庭的 5 名受影响成员中，Jing 等人（2014）确定了 DCN 基因（ 125255.0004 ）中1 bp 缺失的杂合性，这在未受影响的家庭成员或 50 名健康对照中不存在。景等人（2014）指出，所有 4 个已报道的 CSCD 相关移码突变都导致过早终止密码子，并丢失了核心蛋白聚糖蛋白聚糖的 33 个 C 端氨基酸，这表明外显子 8 是突变热点和功能上重要的区域数据中心。

▼ 等位基因变体（ 4 精选示例）：

.0001 角膜营养不良，先天性基质
DCN，1-BP DEL，967T
在最初由Odland（1968）报道的一个患有先天性基质角膜营养不良（CSCD; 610048 ）的挪威家庭中，Bredrup 等人（2005）在最后一个外显子中发现了一个杂合的 1-bp 缺失（967delT），他们错误地标记了 DCN 基因的外显子 10（ Rodahl, 2009 ）。预计该突变会导致移码、4 个氨基酸的改变和 C 端 33 个氨基酸（Ser323fsTer5）的丢失。布雷德鲁普等人（2005）假设突变体核心蛋白聚糖与胶原蛋白的缺陷相互作用会扰乱受影响杂合子中角膜胶原蛋白的规律性。

.0002 角膜营养不良，先天性基质
DCN, 1-BP DEL, 941C
比利时母子患有先天性间质角膜营养不良（CSCD; 610048 ），最初由Van Ginderdeuren 等人报道（2002） , Rodahl 等人（2006）确定了 DCN 基因外显子 10 中 1-bp 缺失（c.941delC）的杂合性，导致移码，导致与挪威语移码突变（ 125255.0001 ）相同密码子的过早终止密码子（Pro314fsTer14） Bredrup 等人研究的家庭（2005）。预计这两种突变都会导致 C 端 33 个氨基酸的丢失。金等人（2011）建议Rodahl 等人的报告中的“外显子 10”（2006）是“外显子 8”的印刷错误，因为 DCN 基因只有 8 个外显子。

.0003 角膜营养不良，先天性基质
DCN，1-BP DEL，947G
在患有先天性基质角膜营养不良（CSCD; 610048 ）的韩国母女中，Kim 等人（2011）确定了 DCN 基因外显子 8 中 1 bp 缺失（c.947delG）的杂合性，导致预计会导致过早终止密码子（Gly316AspfsTer12）的移码。在先证者未受影响的儿子中没有发现这种突变。金等人（2011）指出，这种突变会在残基 327 之后产生一个终止密码子，该位点与之前报道的 CSCD 家族中的 2 个移码突变（125255.0001和125255.0002）中的位点相同。

.0004 角膜营养不良，先天性基质
DCN，1-BP DEL，962A
在分离常染色体显性 CSCD（ 610048 ）的 3 代中国家庭的 5 名受影响成员中，Jing 等人（2014 年）确定了 DCN 基因外显子 8 中 1 bp 缺失（c.962delA）的杂合性，该缺失在未受影响的家庭成员或 50 个健康对照中不存在，导致预计会导致过早终止密码子（Lys321ArgfsTer7）的移码）和核心蛋白聚糖蛋白聚糖的 33 个 C 端氨基酸的丢失。