γ-氨基丁酸受体，α-5

γ-氨基丁酸（GABA）受体是参与哺乳动物中枢神经系统 GABA 能神经传递的蛋白质家族。GABRA5 是异聚五聚体配体门控离子通道的 GABA-A 受体基因家族的成员，哺乳动物大脑中的主要抑制性神经递质 GABA 通过该离子通道发挥作用。GABA-A 受体是许多重要药物的作用位点，包括巴比妥酸盐、苯二氮卓类药物和乙醇（由Whiting 等人总结，1999）。

有关 GABA-A 受体基因家族的其他一般信息，请参阅 GABRA1（ 137160 ）。

▼ 克隆与表达

温格罗夫等人（1991）报道了对应于 GABRA5 的 cDNA 的克隆和表达。总体而言，人类蛋白质与大鼠 α-5 亚基具有 94% 的氨基酸序列同一性，大部分差异发生在信号肽和推定的大细胞质环结构域中。人 α-5 与人 α-1 具有 57% 的序列同一性，同样，大多数氨基酸差异在于信号肽和推定的大细胞质环结构域。表达研究表明，含有 α-5 的 GABA-A 受体亚型与其大鼠等效物一样，具有独特的苯二氮卓药理学。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Knoll 等人（1992）将 GABRA5 基因定位到染色体 15q11-q13。

Russek 和 Farb（1994）指出，编码 GABA-A 受体（GABRG3；600233 ）的 γ-3 形式的基因位于 15q11-q13 上，与 GABRA5 和 GABRB3（ 137192 ）成簇。

▼ 基因结构

格拉特等人（1997）报道 GABRA5 基因包含 11 个外显子，跨越 86 kb。有 3 个替代的第一个外显子、一个非编码的第二个外显子和一个位于外显子 3 中的翻译起始位点。

▼ 基因功能

使用染色体 15q11-q13 上 GABA 受体基因簇内的编码 SNP，Hogart等人（2007）证明 GABRG3、GABRB3 和 GABRA5 基因在 21 个死后人脑样本的大脑皮层中双等位表达。

▼ 分子遗传学

格拉特等人（1992）证明了 GABRA5 基因座的二核苷酸重复多态性。在经典的 Prader-Willi 综合征（ 176270 ）病例中观察到单个母体等位基因，在先前已证实缺失的经典 Angelman 综合征（ 105830 ）病例中观察到单个父系等位基因。

里奇等人（1998）报道了 GABRA5 在印迹 15q11-q13 区域内的部分重复。重复的基因座对应到 15q 的着丝粒周围区域，靠近与 Angelman 和 Prader-Willi 综合征相关的大缺失。他们还观察到不同个体中该基因座拷贝数的变化，表明重复是可变重复的一部分。对具有正常核型的个体的重复调查显示，每条 15 号染色体上有 1 到 4 个重复拷贝，而在具有细胞遗传学可检测到的 15q 区域延长的个体中发现了 8 到 20 个拷贝。可变区大约 1 Mb 长并包含 2 个其他未加工的重复，即免疫球蛋白重链（IgH） D 片段基因（IGHD;14q 上的147170 ）和 17 号染色体上的 NF1 基因（613113）。因此，着丝粒周围重复的一个单位由来自不同染色体区域的基因的重复组成。里奇等人（1998）还发现 GABRA5 重复中的复制异步性，这首次表明染色体 15q 的印迹部分延伸到通常在 Angelman 和 Prader-Willi 综合征中缺失的区域的近端。

帕帕迪米特里乌等人（1998）发现编码 GABRA5 的基因中的 282 bp CA 重复与 48 名无关的希腊南部患者的双相情感障碍之间存在关联，但在来自同一人群的 50 名健康个体中没有发现。在同一样本中的 40 名单极患者的另一个样本中未发现相关性。尽管作者对测试的基因总数应用了 Bonferroni 校正，但他们警告说，关联研究中的显着性水平仍然存在争议。他们认为 282 bp 等位基因不太可能具有功能意义，但不代表样本中的分层。相反，他们认为等位基因可能与 GABRA5 基因中其他地方的功能突变或其他非常接近的基因处于连锁不平衡状态。

发育性和癫痫性脑病 79

在一个 2 岁男孩（患者 1）中，父母无关，患有发育性和癫痫性脑病 79（DEE79; 618559 ），Butler 等人（2018）在 GABRA5 基因（V294L; 137142.0001 ）中发现了一个从头杂合错义突变）。该突变是通过基于三重奏的全基因组测序发现并通过Sanger测序确认的，发生在成孔跨膜结构域中，在gnomAD数据库中没有发现。HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，突变亚基在表面表达并整合到通道中，但突变通道对 GABA 的敏感性是野生型的 10 倍。这种增加的敏感性导致受体对 GABA 脱敏增加，最大 GABA 诱发电流降低，通过 GABA 氯化物电流的能力受损。

Hernandez 等人在 2 名患有 DEE79 的无关儿童（患者 1 和 2）中（2019）鉴定了 GABRA5 基因中的从头杂合突变（V294F、137142.0002和 S413F、137142.0003）。这些突变是通过对具有相似表型的 1,969 名患者的队列中的 480 个候选基因的靶向基因组进行下一代测序发现的，这些突变已通过 Sanger 测序得到证实，并且不存在于 gnomAD 数据库中。大鼠原代海马神经元和 HEK293 细胞突变的体外功能表达研究显示出不同的异常，包括与野生型相比，树突 GABA 能突触中突变 V294F 蛋白的表达降低；与野生型相比，这两种变体都导致 GABA 诱发的电流幅度降低。

▼ 动物模型

在小鼠中，Clarkson 等人（2010）表明，中风后，梗死周围区域的强直神经元抑制增加。这种增加的强直抑制是由突触外 GABA-A 受体介导的，是由 GABA 转运蛋白功能受损引起的。为了抵消增强的抑制作用，Clarkson 等人（2010）在中风后延迟体内施用苯二氮卓类反向激动剂，该激动剂对含有 α-5-亚基的突触外 GABA-A 受体具有特异性。这种治疗使运动功能得到早期和持续的恢复。从基因上降低 α-5- 或 δ- 亚基的数量（GABRD; 137163）含有负责强直抑制的 GABA-A 受体也被证明有利于中风后的恢复，这与减少突触外 GABA-A 受体功能的治疗潜力一致。

▼ 等位基因变体（ 3 精选示例）：

.0001 发展性和癫痫性脑病 79
GABRA5, VAL294LEU
在一个 2 岁男孩（患者 1）中，父母无关，患有发育性和癫痫性脑病 79（DEE79; 618559 ），Butler 等人（2018）在 GABRA5 基因中鉴定了一个从头杂合的 c.880G-C 颠换（c.880G-C，NM_000810），导致在成孔 M2 跨膜结构域中高度保守的残基处发生 val294 到 leu（V294L）取代. 通过基于三重奏的全基因组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变在 gnomAD 数据库中未发现。HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，突变亚基在表面表达并整合到通道中，但突变通道对 GABA 的敏感性是野生型的 10 倍。这种增加的敏感性导致受体对 GABA 脱敏增加，最大 GABA 诱发电流降低，通过 GABA 氯化物电流的能力受损。患者在 4 个月大时出现各种类型的癫痫发作。

.0002 发展性和癫痫性脑病 79
GABRA5, VAL294PHE
Hernandez 等人在患有发育性和癫痫性脑病 79（DEE79; 618559 ）的 4 岁男孩（患者 1）中（2019）鉴定了 GABRA5 基因中的从头杂合 c.880G-T 颠换（c.880G-T，NM_000810.3），导致在 M2 孔结构域中的保守残基处发生 val294-to-phe（V294F）取代。该突变是通过靶向基因组的下一代测序发现并通过 Sanger 测序确认的，但在 gnomAD 数据库中未发现。与野生型相比，大鼠原代海马神经元中突变的表达导致树突 GABA 能突触处突变蛋白的表达降低。突变蛋白在神经元体细胞内表现出异常积累并定位于 ER，表明可能存在转移缺陷。神经元和 HEK293 细胞的功能研究表明，与野生型相比，突变亚基的细胞表面表达降低，GABA 诱发的电流幅度降低。

.0003 发展性和癫痫性脑病 79
GABRA5、SER413PHE
Hernandez 等人在患有发育性和癫痫性脑病 79（DEE79; 618559 ）的 7 岁男孩（患者 2）中（2019）鉴定了 GABRA5 基因中的从头杂合 c.1238C-T 转换（c.1238C-T，NM_000810.3），导致在细胞内 N 尾的非保守残基处发生 ser413-to-phe（S413F）取代M4 域。该突变是通过靶向基因组的下一代测序发现并通过 Sanger 测序确认的，但在 gnomAD 数据库中未发现。突变在大鼠原代海马神经元中的表达导致突变蛋白在与野生型相似的树突 GABA 能突触处正常表达。神经元和 HEK293 细胞的功能研究表明，与野生型相比，该突变与 GABA 诱发的电流幅度降低有关。S413F 突变还通过减少伙伴 GABRB3（ 137192）亚基到细胞表面，对其他亚基没有影响。患者在 3 个月大时出现癫痫痉挛和局灶性和强直性癫痫发作。