牙本质唾液酸蛋白

DSPP 属于小整合素结合配体 N 联糖蛋白（SIBLING）家族的分泌磷蛋白，参与骨矿化。全长新生 DSPP 被裂解产生牙本质唾液蛋白（DSP）和牙本质磷蛋白（DPP，或 phosphophoryn），这是成熟牙本质基质的 2 种主要非胶原蛋白。DPP 和 DSP 以大约 10:1（DPP:DSP）的摩尔比存在（Gu 等人（2000 年）和Ogbureke 和 Fisher（2007 年）总结）。

▼ 克隆与表达

麦克杜格尔等人（1997）从成牙本质细胞系 cDNA 文库克隆小鼠 Dspp。他们通过筛选第三磨牙 cDNA 文库获得了部分人类 DSPP 克隆。推导出的全长 940 个氨基酸的小鼠 Dspp 蛋白包含一个 17 个氨基酸的信号肽，后面是 Dsp 序列、一个接头区域和 Dpp 序列。Dsp 蛋白含有 370 个氨基酸。Dpp 蛋白包含 489 个氨基酸，包括一个整合素结合 RGD 基序，并且富含天冬氨酸和丝氨酸残基，包括 6 个短（4 到 5 个残基）聚丝氨酸段。Dsp 和 Dpp 中分别有 7 个和 11 个 N-糖基化位点，并且 Dsp 和 Dpp 都有多个假定的磷酸化位点。小鼠成牙本质细胞的 Northern 印迹分析揭示了 4.4 和 2.2 kb 的主要转录物，预计它们在多聚腺苷酸化位点的使用方面会有所不同。麦克杜格尔等人（1997）得出结论，全长DSPP 蛋白被蛋白水解加工成成熟的DSP 和DPP 蛋白。

通过 RT-PCR 和 5-prime RACE 对人类未成熟牙根尖 RNA，Gu 等人（2000）获得了一个全长的 DSPP 克隆。推导出的 1,253 个氨基酸的蛋白质的计算分子量为 124.6 kD，在其 N 和 C 端区域分别包含 DSP 和 DPP 序列。人和小鼠 DSP 和 DPP 分别具有 52% 和 81% 的氨基酸同一性，尤其是在 DSP 的 N 末端和 DPP 的丝氨酸-精氨酸重复元件中具有特殊的保守性。Northern印迹分析在未成熟的人类第三磨牙中检测到主要的4.6-kb DSPP转录物，但不存在更小的转录物，如在小鼠和大鼠中发现的那些。

Ogbureke 和 Fisher（2005）使用 RT-PCR发现 DSPP 在正常成人肾脏中表达。猴肾的免疫组织化学分析和原位杂交揭示了大多数肾单位节段中的可变 Dspp 表达。

通过免疫组织化学分析，Ogbureke 和 Fisher（2007）发现 DSPP 和 SIBLING 家族的其他成员在人类分泌和排泄外分泌汗腺的细胞中表达，在核周区域染色最强。在人外分泌汗腺的结缔组织细胞和基质或猴泪腺的腺泡和导管中未检测到表达。

▼ 基因结构

顾等人（2000）确定 DSPP 基因包含 5 个外显子，跨度至少为 8.2 kb。第一个外显子是非编码的。外显子 2 到 4 编码大部分 DSP，外显子 5 编码 DSP 的 C 末端和所有 DPP。DSPP 的 3-prime 末端包含一个典型的 AATAAA poly（A）信号序列和一个罕见的 ATTAAA poly（A）信号序列，这是所使用的主要信号。

▼ 测绘

麦克杜格尔等人（1997）使用体细胞杂交面板将 DSPP 基因定位到人类 4 号染色体。麦克杜格尔等人（1997）用荧光原位杂交对此进行了跟进，证明 DSPP 基因位于 4q21.3。克罗斯比等人（1995）通过连锁研究将牙本质发育不全（DGI1; 125490 ），他们称之为 DGI II，对应到 6.6-cM 区域的 4q21-q23。因此，DSPP 是 DGI 的候选基因。

▼ 基因功能

塔利亚布拉奇等人（2012）确定分泌磷蛋白的 SIBLING 家族被 FAM20C（ 611061 ）磷酸化，FAM20C是高尔基体酪蛋白激酶，可磷酸化具有 SxE 基序的分泌途径蛋白。SIBLING 是分泌性钙结合磷蛋白，由 5 个方向相同的串联基因编码，这些基因聚集在人类 4 号染色体上大约 375 kb 的核苷酸范围内。这些基因编码骨桥蛋白（OPN），也称为分泌型磷蛋白 1（SPP1；166490 ）；牙本质基质蛋白-1（DMP1; 600980 ）; 骨唾液蛋白（IBSP；147563）；基质细胞外磷酸糖蛋白（ MEPE ; 605912）; 和牙本质唾液酸磷蛋白（DSPP）。SIBLINGs 是高度磷酸化的蛋白质（DSPP 有大约 200 个磷酸丝氨酸）并且包含多个磷酸化的 SxE/S 基序。SIBLINGs 的异常磷酸化解释了由突变 FAM20C 引起的 Raine 综合征（ 259775 ）的生物矿化表型。

▼ 分子遗传学

DPP 是一种高酸性蛋白质，是牙本质的主要非胶原成分，仅由牙齿的外间充质来源的成牙本质细胞表达。Takagi 和 Sasaki（1988）认为缺乏 DPP 是牙本质发育不全的致病因素（DGI1; 125490 ）。

在一个患有牙本质发育不全 Shields II 型的中国家庭中，也称为牙本质发育不全-1（DGI1），Zhang 等人（2001）发现受影响的成员是无义突变的杂合子（ 125485.0001 ）。

肖等人（2001）在 3 个牙本质发育不全-1 家族的受影响成员中证明了 DSPP 突变。在其中 2 个家族中，牙本质发育不全与常染色体显性耳聋（ 605594 ）相关，这似乎是 1 型牙本质发育不全的多效性特征，这是由于 DSPP 基因突变所致。

Patel（2001）评论说，牙本质磷蛋白（DPP）和牙本质唾液蛋白（DSP）约占牙本质细胞外基质中非胶原蛋白的 50%。导致牙本质发育不全的突变位于编码DSP的DSPP基因的5-prime部分。先前通过原位杂交或免疫组织化学评估时，在小鼠耳中未检测到 DSPP 表达；肖等人（2001）使用 RT-PCR 来证明在小鼠内耳中的表达。

II 型牙本质发育不良（ 125420 ）是一种常染色体显性遗传疾病，其中乳牙的牙本质矿化异常。根据牙本质发育不全 II 型（ 125490 ）（牙本质矿化的第二种障碍）之间的表型重叠和共享染色体位置，有人提出这两种情况是等位基因的。拉杰帕尔等人（2002）报告了 asp6 到 tyr 的错义突变（ 125485.0005）在一个 II 型牙本质发育不良家族的 DSPP 中。疏水性信号肽结构域中的取代导致编码的蛋白质无法转位到内质网（ER）中。作者假设这可能导致牙本质唾液蛋白和牙本质磷蛋白的功能丧失。

在 5 个无血缘关系的中国家庭的患牙本质发育不良 II 型或牙本质发育不全 II 型的患者中，Song 等人（2008）在 DSPP 基因中鉴定了 5 个不同的杂合移码突变（参见，例如，125485.0008和125485.0009）。作者还确定了 DSPP 基因中的 14 个 indel 多态性，

通过用野生型和突变型 DSPP 转染 HEK293 细胞，von Marschall 等人（2012）发现，破坏成熟 DSPP 蛋白 N 端 IPV 基序的突变，例如 pro17 到 thr（P17T；125485.0003）和 val18 到 phe（V18F；125485.0004），导致突变蛋白的 ER 保留。ala15-to-val（A15V; 125485.0007 ）突变干扰了 N 端疏水性前导序列的有效切割，该序列随后被用作跨膜结构域以将显着比例的突变蛋白插入 ER 膜。当共表达时，所有 3 个突变体都会干扰野生型 DSPP 的正常转移和加工。冯·马歇尔等人（2012）得出的结论是，可能通过 IPV 受体，野生型 IPV 基序是通过高尔基体快速转移 DSPP 进行分泌所必需的。他们提出内质网内的二价钙离子可以通过它们的钙结合基序将野生型和突变型蛋白质桥接成聚集体。

▼ 动物模型

Thyagarajan 等（2001）开发了主要在成牙本质细胞中过表达 Tgfb1（ 190180 ）的转基因小鼠。通过将 Dspp 上游调控序列与活性猪 Tgfb1 cDNA 融合来构建用于靶向表达的转基因。表达这种构建体的转基因小鼠的牙齿显示出牙齿矿化显着减少、牙本质形成缺陷和牙本质小管相对较高的分支。牙本质细胞外基质成分增加并异常沉积在牙髓中。Dspp 的表达显着下调。

斯里纳特等人（2003）产生了 Dspp 基因敲除小鼠，发现这些小鼠出现了类似于人类 DGI-III 的牙齿缺陷，包括扩大的牙髓腔、前牙本质区的宽度增加、矿化不足和牙髓暴露。电子显微镜显示不规则的矿化前沿和牙本质中缺乏钙球聚结。双糖链蛋白聚糖（ 301870 ）和核心蛋白聚糖（ 125255 ）在加宽的前牙本质区和牙本质钙球之间的空隙中增加，这与有缺陷的矿化有很好的相关性。

▼ 等位基因变体（ 9 精选示例）：

.0001 牙本质发育不全，II 型
DSPP、GLN45TER
张等人（2001）证明了在患有牙本质发育不全 1 的中国家庭的受影响成员中，DSPP 基因的外显子 3 中存在 gln45-to-ter（Q45X）无义突变（ 125490 ）。过早终止是由核苷酸 3658 处的 C 到 T 转换引起的（根据 GenBank AF163151）。

.0002 牙本质发育不全，II 型
DSPP、IVS3DS、GA、+1
通过单链构象多态性分析（SSCP）和直接测序，肖等人（2001）确定了在具有牙本质发育不全-1（ 125490 ）的所有受影响家庭成员中，内含子 3 的供体剪接位点（GT）中的 G 到 A 转变。预计该突变会导致外显子 3 的跳跃。

.0003 耳聋，常染色体显性非综合征性感觉神经性 39，牙本质发育不全 1
DSPP、PRO17THR
肖等人（2001）发现患有牙本质发育不全和双侧进行性高频感音神经性听力损失的家庭成员（ 605594 ）在 DSPP 基因的密码子 17（pro17 到 thr；P17T）处进行了 CCA 到 ACA 的转换。

冯·马歇尔等人（2012）提供的证据表明，P17T 替代破坏了将 DSSP 有效贩运出内质网所需的关键 IPV 基序。

.0004 耳聋，常染色体显性非综合征性感觉神经性 39，牙本质发育不全 1
牙本质发育不全，护盾类型 II，包括
牙本质发育不全，护盾类型 III，包括在内
DSPP, VAL18PHE
在同时患有 1 型牙本质发育不全症和耳聋（ 605594 ）的受影响个体中，Xiao 等人（2001）在 DSPP 基因的外显子 3 的第一个核苷酸中发现了 52G-T 颠换，导致 val18-to-phe（V18F）取代。序列比较显示，DSPP 蛋白的 pro17（参见125485.0003）和 val18 在人、大鼠和小鼠中都是保守的。由于这两个氨基酸都在预测的跨膜结构域内，这两个突变可能会干扰 DSPP 的信号肽裂解。

在一名韩国患者和一个白人家庭的受影响成员中，分别表现出典型的牙本质发育不全 III 型（ 125500 ）和 DGI-II（ 125490 ）表型的临床和放射学特征，Kim 等人（2005）确定了 V18F 突变。他们指出，“这两个家族都没有明显的听力损失症状。” 由于 V18F 突变已被肖等人报告为导致中国家庭的牙本质发育不全和耳聋（2001） , Kim 等人（2005）提出 DSPP 基因外显子 3 的第一个核苷酸代表突变热点。Kim 等人建议的单一突变导致两种表型模式的发现（2005） DGI II 型和 III 型不是单独的疾病，而是单一疾病的表型变异。

冯·马歇尔等人（2012）提出的证据表明，V18F 替代破坏了将 DSSP 有效地从内质网中转移出来所需的关键 IPV 基序。

.0005 牙本质发育不良，II 型
DSPP、ASP6TYR
拉杰帕尔等人（2002）报道了一个 II 型牙本质发育不良家族中 DSPP 基因的 16T-G 颠换（ 125420 ）。在疏水性信号肽域中产生的 asp6 到 tyr（D6Y）取代导致编码蛋白质易位到内质网中的失败。作者假设这可能导致牙本质唾液蛋白和牙本质磷蛋白的功能丧失。

.0006 牙本质发育不全，盾牌类型 II
DSPP, ARG68TRP
Malmgren 等人在患有II 型牙本质发育不全（ 125490 ）的瑞典家庭的 6 名受影响成员中（2004）在 DSPP 基因的牙本质唾液蛋白（DSP）部分发现了 arg68 到 trp（R68W）突变。

.0007 牙本质发育不全，II 型
DSPP, ALA15VAL
Malmgren 等人在患有牙本质发育不全 II 型（ 125490 ）的中美洲血统瑞典家族的 8 名受影响成员中进行了研究（2004）确定了 DSPP 基因外显子 2 中的 C 到 T 转换，导致 DSP 蛋白信号肽的最后一个残基的 ala15 到 val（A15V）取代。

冯·马歇尔等人（2012）发现 A15V 取代干扰了突变 DSPP 蛋白 N 端疏水前导序列的有效去除。保留前导序列的突变 DSPP 蛋白被插入 ER 膜或在 ER 腔中形成聚集体。

.0008 牙本质发育不良，II 型
DSPP, 1-BP DEL, 2040C
在 3 代患有牙本质发育不良 II 型的中国家庭（ 125420 ）的3 代受影响成员中，Song 等人（2008）在 DSPP 基因中发现了一个杂合的 1-bp 缺失（2040delC），导致移码和过早终止。最年轻的患者是一名 5 岁女孩，大部分牙齿呈琥珀色变色和严重磨损。全景 X 光片显示牙髓腔和根管消失。她母亲的恒牙外观正常，但在 X 光片上显示出蓟形牙髓腔和几乎完全消失的根管。受影响的祖父与他的孙女有相似的表现。

.0009 牙本质发育不全，II 型
DSPP, 1-BP DEL, 3438C
在患有牙本质发育不全 II 型（ 125490 ）的 3 代中国家庭的受影响成员中，Song 等人（2008）在 DSPP 基因中发现了一个杂合的 1-bp 缺失（3438delC），导致移码和过早终止。