Ehlers-Danlos综合征
TNXB基因编码Tenascin-XB,一种胞外基质的糖蛋白,主要位于基底膜的网状外层(Penisson-Besnier等,2013)。
肌腱蛋白是细胞外基质蛋白(ECM)的家族。见187380。第一个成员,称为肌腱蛋白或六溴环十二烷(TNC; 187380),由于其在胚胎发生中的组织相互作用中的突出表达以及在许多肿瘤中的过表达而引起了关注。
细胞遗传学位置:6p21.33-p21.32
基因组坐标(GRCh38):6:32,041,152-32,109,337
Location | Phenotype | Phenotype MIM number |
Inheritance | Phenotype mapping key |
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6p21.33-p21.32 | Ehlers-Danlos syndrome, classic-like, 1 | 606408 | AR | 3 |
Vesicoureteral reflux 8 | 615963 | AD | 3 |
▼ 克隆和表达
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通过用CYP21(613815)探针筛选胎儿肾上腺cDNA文库,Morel等人(1989)获得了与CYP21相反链上的基因相对应的部分cDNA。Northern印迹分析揭示了在成人肾上腺和Leydig细胞腺瘤中3.5-和1.8-kb转录物的表达。Xu and Doolittle(1990)确定,腱生蛋白和莫雷尔等人鉴定的基因产物(1989)具有相同类型的纤连蛋白(135600)重复序列。Gitelman等(1992)确定功能基因,他们称为XB,是位于CYP21B相对而不是假基因CYP21A。
松本等(1992)还确定了人类主要组织相容性复合体(MHC)III类区域的腱糖蛋白样基因。CYP21着丝粒区域的染色体行走和测序揭示了纤连蛋白III型重复序列簇。此类重复序列由大约90个氨基酸组成,并以多种蛋白质形式存在。在蛋白质数据库中的同源性搜索显示,这些重复序列与人腱糖蛋白的同源性最高。
通过筛选基因组文库和多个cDNA文库,RT-PCR和5引物RACE,Bristow等(1993)克隆了XB基因。作者称其为TNX的估计3,816个氨基酸XB基因产物的序列分析预测了5个N-连接的糖基化位点以及多个EFG和纤连蛋白III型重复序列的存在。RNase保护分析在所有测试组织中检测到可变表达,在胎儿睾丸和胎儿平滑肌,横纹肌和心肌中含量最高。原位杂交证明TNX在成人肾上腺皮质中均一表达。
松本等(1994)分离了编码小鼠Tnx的cDNA。他们发现Tnx的亚基分子大小约为500 kD,表明该蛋白可能包含多达40个III型纤连蛋白重复序列,使其成为最大的肌腱蛋白家族成员。Tnx mRNA和蛋白主要在心脏和骨骼肌中表达,但在大多数组织中发现的mRNA水平较低。免疫染色表明,Tnx蛋白与肌肉组织的细胞外基质以及所分析的所有组织的血管有关。尽管该基因位于MHC III类区域,但除了在血管周围的染色外,它不在淋巴器官中表达。
Tee等(1995)指出,在人类III类主要组织相容性基因座的紧密区域6p21.3上,C4A(120810),C4B(120820)和类固醇21-羟化酶的基因以1个转录方向出现,而TNX基因重叠CYP21基因的最后一个外显子位于相反转录方向的DNA的相反链上。该复杂基因座被复制为A和B位点,因此其方向为5-prime-C4A-21A-TNXA-C4B-21B-TNXB-3-prime。尽管复制事件将65kb TNXB基因截断为4.5kb TNXA基因,但TNXA基因在肾上腺皮质中具有转录活性。为了检查TNXA和C4B的组织特异性表达的基础,Tee等(1995)克隆了位于TNXA和C4B帽位之间的1763 bp区域,并分析了其在TNXA和C4方向上的启动子活性。具有转录活性的肝脏特异性序列位于C4B帽位点的前75至138 bp之内,而较弱的转录元件位于TNXA帽位点的128 bp之内,在肝细胞和肾上腺细胞中均起作用。由于TNXA帽位点上游128 bp处的这些元素被完美地保留在TNXB基因中,因此Tee等人(1995)试图确定在TNXB基因中是否出现类似于TNXA的转录物。RNase保护测定,cDNA克隆和RT-PCR显示,肾上腺细胞含有一种新的转录物,被其称为短XB(XB-S),其开放解读码组与编码腱生蛋白XA的基因相同。无细胞翻译和免疫印迹表明,该转录本编码一种新型的74-kD XB-S蛋白,与Tenascin-X的C端673残基相同。由于该蛋白质仅由III型纤连蛋白重复序列和类纤维蛋白原结构域组成,因此它似乎对应于细胞外基质蛋白腱生蛋白家族的进化前体。
Speek等(1996年)确定了一个特异于胎儿肾上腺和肌肉组织中转录的TNX启动子,以及两个更上游特异于肾上腺皮质癌细胞中转录的启动子。与TNC和TNR(601995)不同,无法通过5 引物 RACE和RNase保护分析检测到纤连蛋白样结构域中的其他剪接。
Ikuta等(1998)确定了老鼠和人TNX蛋白质是73%相同。小鼠Tnx的N端结构域包含半胱氨酸残基和4个hepatad重复序列,随后是18.5个EGF重复序列,31个纤连蛋白III重复序列和一个C端纤维蛋白原样基序。Ikuta等(1998)确定人TNX蛋白质包含4,267个氨基酸和33个纤连蛋白III重复。
Gbadegesin等(2013年)发现TNXB基因在人组织膀胱输尿管交界处的膀胱移行上皮细胞中表达。
▼ 基因结构
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通过对噬菌体和粘粒克隆以及cDNA片段进行测序,Bristow等人(1993)估计TNX基因包含至少39个外显子并且横跨65 kb。Speek等(1996年)确定了一个额外的外显子10 kb的上游已知外显子。他们指出,TNX基因的独特之处在于其5个引物和3个引物的末端都被掩埋在其他基因中。
在对小鼠Tnx基因和人TNX基因的比较分析中,Ikuta等人(1998)确定小鼠和人类内含子1、4和6是高度保守的。小鼠Tnx基因具有43个外显子。
▼ 测绘
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Tee等(1995年)指出,在人类III类主要组织相容性基因座的紧密区域6p21.3上,C4和类固醇21-羟化酶的基因以1个转录方向出现,而TNX基因与CYP21基因的最后一个外显子重叠。 DNA的相反链处于相反的转录方向。该复杂基因座被复制为A和B位点,因此其方向为5-prime-C4A-21A-TNXA-C4B-21B-TNXB-3-prime。
▼ 分子遗传学
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Ehlers-Danlos综合征,经典类似,1
Burch等(1996年)描述了一个25岁的男性,由于21-羟化酶缺乏症而导致先天性肾上腺皮质增生,并伴有经典的Ehlers-Danlos综合征样表型(EDSCLL1; 606408),包括超伸性皮肤和关节,pa骨软骨软化和容易瘀伤。由于TNX基因由与21-羟化酶B基因CYP21的相反链重叠的基因编码,因此对该患者进行了可能的连续基因缺失综合征的研究。与抗人TNX抗血清进行的肝素-琼脂糖浓缩成纤维细胞条件培养基的Western印迹显示,先证者样品中没有TNX,与父母相比,父母双方的条件培养基中TNX的量均减少。删除30 kb(600985.0001在先证者及其父亲中发现),导致CYP21基因丢失,并在TNX和部分复制的TNX基因(被他们称为XA)之间建立了杂交基因,并提前终止了TNX翻译。先证者的第二个TNX和CYP21等位基因中的分子损伤性质未知。Burch等(1996年)得出的结论是,患者的Ehlers-Danlos综合征表型是由于TNX缺失所致,是第一种与肌腱蛋白相关的疾病。
在他们的完整报告中,Burch等人(1997)指出,非典型的组织学发现提示其先驱者有一种新的疾病机制:最惊人的发现是弹性蛋白异常(130160)真皮-表皮交界处下方的身体,血管周基质弥漫性增加,周围神经的髓鞘鞘不均匀堆积。TNX是一个100 kb基因,与CYP21B基因的3个主要非翻译区重叠。截短的XA基因是部分重复的TNX,发生在涉及该6p区域的原始复制事件中。XA和TNX至少有99%相同,但XA仅在肾上腺转录,并包含121 bp的缺失,过早地关闭了与TNX对应的阅读框。由于TNX和CYP21B的编码区不重叠,因此单点突变不太可能破坏两个基因的功能。同源重组经常产生CYP21B基因座的缺失,但是没有描述延伸到TNX中的缺失。然而,Erickson(1997)指出,与腱糖蛋白基因敲除小鼠不同,结缔组织或伤口愈合中无明显缺陷(Saga等,1992),人类的“自然实验”表明TNX具有至关重要的作用。
为了研究肌腱蛋白在Ehlers-Danlos综合征中的作用,Schalkwijk等人(2001年)从151例经典(见130000),运动过度(130020)或血管性(130050)患者中筛选了血清样品通过酶联免疫吸附试验确定存在腱生蛋白-X和腱生蛋白-C的Ehlers-Danlos综合征的类型。在75名牛皮癣患者,93名类风湿关节炎患者和21名健康人中进行了相同的测定。在所有受试者中,作者均通过免疫组织化学方法检查了肌腱蛋白和V型胶原蛋白在皮肤中的表达,并对TNX基因进行了测序。在5名无关的患者中发现血清中没有腱糖-X,所有患者均患有Ehlers-Danlos综合征。这5例患者中腱生蛋白C和V型胶原蛋白的表达正常。所有5个关节均具有活动过度,皮肤超弹性,容易瘀伤,无萎缩性瘢痕。作者确定了所有5例患者中TNX基因的突变:1例为纯合缺失,1例为相同缺失的杂合,另外3个是截短点突变的纯合子,证实了腱生蛋白X在Ehlers-Danlos综合征中的致病作用和隐性遗传方式。5例肌腱蛋白-X缺乏症患者的父母均无亲属关系,可供研究的4例父母均无Ehlers-Danlos综合征的临床体征。
类固醇21-羟化酶缺乏症的基因,邻近的补体C4基因,以及侧翼基因的一部分-丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶-19(STK19;604977)和TNXB组成了串联重复的排列。Koppens等(2002年)确定,由于类固醇21-羟化酶缺乏症,一组先天性肾上腺皮质增生患者中,表观大规模基因转换是77条染色体中9条染色体缺陷的原因。他们进一步表明,9个“转换”中有4个扩展到了TNXB。这意味着每10名类固醇21-羟化酶缺乏症患者中大约有1名是腱糖X缺乏症的携带者。
Zweers等(2003年)证明了由30 kb缺失的杂合性引起的TNXB基因单倍体不足(600985.0001),导致关节活动过度,通常与关节半脱位和慢性肌肉骨骼疼痛有关。单倍剂量不足的患者没有皮肤过度伸展,并且缺乏TNXB缺乏症患者所见的容易瘀伤。
输尿管反流8
Gbadegesin等人在 具有常染色体显性优势输尿管反流8(VUR8; 615963)的5代家庭的受影响成员中(2013年)确定了TNXB基因的杂合错义突变(T3257I;600985.0006)。通过连锁分析和全外显子组测序相结合发现了该突变。在11位VUR先证者中筛选TNXB基因,确认1名患者出现杂合错义突变(G1331R; 600985.0007)。
待确认的协会
有关TNXB基因变异与系统性红斑狼疮(SLE)之间可能存在的关联的讨论,请参见152700。
▼ 动物模型
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由于TNXB是第一个不编码纤维状胶原蛋白或胶原蛋白修饰酶的Ehlers-Danlos综合征基因,Mao and Bristow(2001)提出,腱生蛋白X可能调节胶原蛋白的合成或沉积。为了检验这个假设,毛等人(2002年)灭活小鼠中的Tnxb。Tnxb-/-小鼠表现出进行性皮肤过度伸展,类似于患有Ehlers-Danlos综合征的个体。生物力学测试证实,它们的皮肤变形能力增强,拉伸强度降低。Tnxb-/-小鼠的皮肤在组织学上是正常的,但其胶原蛋白含量明显降低。在超微结构水平上,Tnxb-/-小鼠的胶原原纤维具有正常的大小和形状,但是其皮肤中原纤维的密度降低了,与胶原含量的降低相称。培养的真皮成纤维细胞的研究表明,尽管Tnxb-/-和野生型细胞合成胶原蛋白I相似,但Tnxb-/-成纤维细胞未能将胶原蛋白I沉积到细胞相关基质中。
▼ 等位基因变异体(7个示例):
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.0001 EHLERS-DANLOS综合征,CLASSIC-LIKE,1
TNXB,30 KB DEL
Burch等(1996年,1997年)描述了一名患有Ehlers-Danlos综合征(EDSCLL1; 606408)并伴有先天性肾上腺增生的患者,该患者因6p21.3中的30kb缺失而删除了功能性21-羟化酶基因(CYP21; 613815),并产生了TNX基因的部分重复,导致无功能的融合基因。Burch等描述的患者(1996年,1997年)中的溶液被称为由索引患者Schalkwijk等(2001),并且对于30kb的缺失是杂合的。由Schalkwijk等确定的5例Ehlers-Danlos综合征患者中的3例(2001年)该缺失是纯合子,这解释了埃勒斯-丹洛斯综合征的存在和先天性肾上腺增生。她的父母和两个同胞均为杂合子,缺失且临床正常,为该家族的隐性遗传提供了证据。Schalkwijk等人的患者2(2001年)是30 kb删除杂合的,没有先天性肾上腺增生。他们无法识别出患者2中的第二个TNX突变,并建议该患者像索引患者(Burch等,1997)一样,可能具有调节腱生蛋白X基因的因素突变(尚未定义)表达。
Zweers等(2003年)证明了由于杂合性导致的30 kb缺失导致的TNXB单倍体不足导致了Ehlers-Danlos综合征。他们通过ELISA方法测量了80例活动过度型EDS患者的非选择队列中的血清TNX水平,这些患者是通过荷兰组织为EDS患者招募的。在所有患者中,诊断均由医学专家进行,大约90%是女性。在这些患者中的6名(7.5%)中,所有女性的血清TNX水平均比未受影响个体的平均值低2.5 SD。临床上,TNX水平降低的患者表现出关节活动过度,通常伴有关节半脱位和慢性肌肉骨骼疼痛。单倍体功能不全的患者没有皮肤过度扩张,并且缺乏完全TNX缺乏患者所见的容易瘀伤。此外,Zweers等(2003年)发现这6例患者中有1例具有30 kb的缺失,从而创建了TNXB和XA的融合基因,这是TNXB的部分重复。XA基因的内部缺失会截断其开放解读码组,从而使其和融合基因失去功能(Gitelman等,1992)。缺失的等位基因也缺乏CYP21(613815)。
.0002 EHLERS-DANLOS综合征,CLASSIC-LIKE,1
TNXB,2-BP DEL,56063AA
Schalkwijk等人在患有Ehlers-Danlos综合征(EDSCLL1; 606408)的患者中(2001)在TNXB基因的外显子8确定了纯合的2个bp删除56063_56064delAA。2bp的缺失改变了开放解读码组,影响了氨基酸1184至1230,此后遇到了提前终止密码子。患者的临床正常父亲因缺失而杂合。母亲无法学习。一位姐姐进行了删除。一位无关的患者也对该突变纯合,但她的父母无法进行研究。
Zweers等在患有运动过度类型的Ehlers-Danlos综合征的患者中进行了研究(2003)确定了56063_56064delAA突变的杂合性。
.0003 EHLERS-DANLOS综合征,CLASSIC-LIKE,1
TNXB,2-BP惯性导航,44906GT
Schalkwijk等在常染色体隐性埃勒斯-丹洛斯综合征(EDSCLL1; 606408)患者中(2001)在TNXB基因的外显子3确定了纯合的2个bp插入44906_44907insGT。GT的插入用终止密码子替换了707位的谷氨酸残基。其他家庭成员无法学习。
.0004 EHLERS-DANLOS综合征,像经典一样,1
TNXB,VAL1195MET
Zweers等人在患有Ehlers-Danlos综合征(EDSCLL1; 606408)和正常TNX血清水平的患者中(2005年)确定了TNXB基因的杂合3583A-G过渡,导致val1195-to-met(V1195M)取代。V1195M突变发生在高度保守的区域,在96个对照个体中未发现。患者的皮肤活检显示弹性纤维长度显着增加。作者得出的结论是,TNXB基因中的错义突变也是引起疾病的原因。
.0005 EHLERS-DANLOS综合征,像经典一样,1
TNXB,ARG4072CYS
Penisson-Besnier等人在一名患有Ehlers-Danlos综合征(EDSCLL1; 606408)的法国男子中,其主要是肌病性表型(2013)在TNXB基因中鉴定出复合杂合突变:c.12214C-T过渡,导致C端球状纤维蛋白原样结构域中高度保守的残基处出现arg4072-to-cys(R4072C)取代,并且常见的30 kb删除(600985.0001)。100个对照个体中不存在R4072C突变。在患者未受影响的父亲或兄弟中未发现该缺失,但每个缺失都带有R4072C突变。没有进行变体的功能研究。
.0006输尿管回流8
TNXB,THR3257ILE
在患有膀胱输尿管反流8(VUR8; 615963)的家庭的受影响成员中,Gbadegesin等人(2013年)在TNXB基因的第29外显子中发现了杂合的c.9770C-T过渡,导致在第23和第24纤连蛋白III型结构域之间的接头区域中高度保守的残基处出现thr3257-ile(T3257I)取代。该突变是通过连锁分析和全外显子组测序相结合发现的,并通过Sanger测序得到了证实,与该家族的疾病分离。它在dbSNP或1000个Genomes Project数据库或800多个对照染色体中不存在。被检查的两个受影响的突变携带者显示出关节过度活动的迹象。与对照组相比,患者的成纤维细胞在伤口愈合试验中显示出明显受损的迁移。这与磷酸化FAK的表达降低有关(600758)。这些发现表明,粘着斑的缺陷将细胞质与细胞外基质连接在一起,并持续和增强了细胞的粘附。Gbadegesin等(2013)假设功能获得效应。
.0007膀胱输尿管反流8
TNXB,GLY1331ARG
Gbadegesin等在一个患有输尿管反流8(VUR8; 615963)的白人男孩中(2013年)确定了TNXB基因第10外显子的杂合c.3991G-A过渡,导致在第5个纤连蛋白III型结构域中高度保守的残基处出现了gly1331-to-arg(G1331R)取代。该突变在1000个基因组计划数据库或178个对照中不存在。患者的姐姐有反复尿路感染的病史,但没有DNA样本和影像学检查。该先证者是接受VUR的11名先证者之一,他们接受了TNXB基因编码外显子的测序。