γ-氨基丁酸受体，γ-2

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。GABRG2 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

普里切特等人（1989）克隆了一个编码新 GABA-A 受体亚基的 cDNA，他们将其命名为 γ-2（GABRG2），它与 α 和 β 亚基具有大约 40% 的序列同一性。推导出的 468 个氨基酸的蛋白质具有一个信号序列、一个二硫键键合的 β 结构环，在其细胞外 N 端半部分具有 3 个潜在的 N-糖基化位点，在其 C 端半部分具有 4 个跨膜片段。酪氨酸磷酸化的推定位点位于跨膜结构域 3 和 4 之间。Pritchett 等人（1989）发现 GABRG2 mRNA 显着定位于整个中枢神经系统的神经元亚群中。

怀廷等人（1990）克隆了牛 γ-2 亚基的 2 个剪接变体，他们将其称为 γ-2L 和 γ-2S，它们分别在是否存在 24 bp 插入时有所不同。PCR 分析在人和大鼠脑中检测到 2 种 γ-2 亚型。与 γ-2S 相比，推断的 γ-2L 蛋白在跨膜结构域 3 和 4 之间的大细胞质环中包含 8 个氨基酸插入。插入引入了 PKC（见176960）依赖性磷酸化的功能位点。

金等人（2004）确定了人类 γ-2 的第三种剪接变体，他们称之为 γ-2XL，它导致在长 N 端胞外结构域中插入 40 个额外的氨基酸。定量 PCR 分析检测到成人和胎儿全脑以及所有检查的成人脑区域中 γ-2XL 和 γ-2S 的表达。在所有组织中，γ-2S 的表达占主导地位。

▼ 基因结构

哈金等人（2002）指出 GABRG2 基因包含 9 个外显子。

通过检查 GABRG2 剪接变体，Jin 等人（2004）确定了一个额外的外显子，位于外显子 5 和 6 之间，源自 Alu 元素。

▼ 测绘

沃灵顿等人（1992）通过对辐射杂种的分析，将 GABRG2 基因定位到 5 号染色体长臂上的 GABRA1 基因（ 137160 ）附近。在辐射杂交图谱上发现这2个基因相距6个cR；它们被发现存在于 450-kb YAC 中，每个 cR 的距离相关性为 75kb（Wilcox 等人，1992 年）（cR（6500）值是辐射杂种中距离的量度，相当于连锁作图中用作遗传距离量度的 cM 值。需要注意使用的剂量，在这种情况下为 6,500 拉德（Cox et al., 1990 ）.） Wilcox et al.使用染色体特异性自然缺失杂种组（1992）进一步将 γ-1 基因（GABRG1; 137166 ）定位到 4p14-q21.1 并将 γ-2 基因定位到 5q31.1-q33.2。

Gross（2017）基于 GABRG2 序列（GenBank BC059389 ）与基因组序列（GRCh38）的比对，将 GABRG2 基因对应到染色体 5q34。

巴克沃尔特等人（1992）证明 Gabrg2 基因位于小鼠 11 号染色体上。

▼ 基因功能

Pritchett 等人使用全细胞膜片钳技术（1989）发现所有 3 个人类 GABA 亚基（即 α、β 和 γ-2）的共表达，但不是任何 2 个单独的亚基，促进了大的内向 GABA 诱导电流。还需要所有 3 个亚基来形成高亲和力苯二氮卓结合位点。

库肯等人（2000）鉴定了 GABRG2 蛋白中的苯二氮卓结合位点残基。

刘等人（2000）证明 GABA-A 配体门控通道通过 D5 羧基末端结构域与 GABA-A γ-2（短）受体亚基的第二个细胞内环的直接结合，选择性地与多巴胺 D5 受体（ 126453 ）复合。 . 这种物理关联使这些受体系统之间的相互抑制功能相互作用成为可能。刘等人（2000）得出的结论是，这些数据突出了一种以前未知的信号转导机制，即亚型选择性 G 蛋白偶联受体孤立于经典定义的第二信使系统动态调节突触强度，并提出了一个可能的框架，可以在其中观察这些受体系统以维持精神运动疾病状态，尤其是精神分裂症（ 181500 ）。

锌离子通过严重依赖于受体亚基组成的变构机制抑制受体功能来调节 GABA-A 受体。霍西等人（2003）使用分子模型确定了 3 个介导锌抑制的离散位点：一个位于离子通道内，包含亚基 β-3（ 137192 ） his267 和 glu270，另外 2 个位于离子通道的外部氨基端面上。受体并需要亚基 α-1（ 137160 ） glu137 和 his141 和 β-3 glu182 的协调。含有 γ-2 亚基的 GABA-A 受体特有的低锌敏感性是由于亚基组装后 3 个位点中的 2 个被破坏所致。

Jin 等人使用共转染的 HEK293 细胞（2004）发现 α 和 β 亚基的组合足以产生 GABA 结合位点，但需要包含 γ-2S 才能形成苯二氮卓结合位点。由于 γ-2XL 未能将 α 和 β 亚基靶向细胞表面，包含 γ-2XL 并没有重建苯二氮卓结合位点。金等人（2004）发现 γ-2XL 中的 40 个氨基酸插入分离了一个保守的 ser171-tyr172 基序，该基序是 GABA-A 受体的细胞表面表达所必需的。

▼ 分子遗传学

家族性高热惊厥 8

几十年来一直有人提出，γ-氨基丁酸介导的 GABA 能神经传递的破坏与癫痫有关（Olsen 等，1999）。在 3 代法国家族的 13 名成员中，癫痫发作表型与家族性热性惊厥最一致 - 8（FEB8; 607681 ），Baulac 等人（2001）鉴定了 GABRG2 基因中的杂合错义突变（K289M; 137164.0001 ）。8名成员仅有高热惊厥，3人有高热和无热惊厥，2人有无热惊厥。

在 FEB8 的 4 代澳大利亚大家庭的受影响成员中，Wallace 等人（2001）鉴定了 GABRG2 基因中的杂合错义突变（R43Q; 137164.0002 ）。一些突变携带者还患有儿童失神发作（ECA2；见607681），作者指出，热性惊厥（FS）和儿童失神癫痫（CAE）这 2 种综合征的发病年龄不同，生理缺勤和癫痫发作是不同的。这表明该突变对影响这些临床上不同但遗传相关的癫痫表型表达的不同神经元网络具有年龄依赖性影响。华莱士等人（2001）还指出，大约 3% 的儿童会发生高热惊厥，并且 10% 至 15% 的儿童失神癫痫患者在癫痫发作前就已发生高热惊厥。热性惊厥是儿童失神癫痫先证者亲属中常见的癫痫发作类型（意大利抗癫痫联盟遗传协作组，1993 年）。

发育性和癫痫性脑病 74

在 8 名患有发育性和癫痫性脑病 74（DEE74; 618396 ）的无关儿童中，Shen 等人（2017）在 GABRG2 基因中鉴定了 6 个不同的从头杂合错义突变（参见，例如，137164.0006；137164.0008 - 137164.0009）。通过外显子组或基因组测序或通过对癫痫候选基因组测序发现的突变通过 Sanger 测序得到证实。突变发生在整个基因的不同结构域中。因此，体外功能表达研究显示出不同的影响：变体在不同程度上降低了 GABA 诱发的电流，并且锌敏感性有所改变。一些突变导致 GABA 刺激效力降低，而其他突变导致通道的动力学异常。突变蛋白在转染的 HEK293 细胞中是稳定的，但显示出表面和细胞内表达的不同程度降低，表明内质网中一些突变体的转移受损和异常保留。例如，R323Q 突变（137164.0006），发生在成孔 M2 结构域的不变残基上，通道电流降低约 50%，锌抑制增加约 25%，表面表达降低（约 50%），对 GABA 的反应降低野生型。A106T 变体（ 137164.0008 ）发生在 N 末端区域，将通道电流降低了约 30%，表面表达轻度降低（约 75%），减缓了通道的失活，与野生型相比，对 GABA 的反应降低. 这些发现扩展了与 GABRG2 基因突变相关的癫痫表型。

▼ 动物模型

谭等人（2007）发现 Gabrg2 R43Q 突变（ 137164.0002 ）纯合的小鼠很少存活。那些在围产期幸存下来的人在出生后第 19 天表现出步态改变、严重震颤和死亡。杂合子小鼠表现出与 6 至 7 Hz 尖峰和波放电相关的行为停滞，这可以被一线治疗药物乙琥胺阻断用于人类失神癫痫。小鼠的癫痫发作在 20 天左右突然发作，这与人类这种疾病的儿童期性质相对应。来自 R43Q 突变小鼠的脑组织显示出特别是在体感皮层中的抑制活性受损，以及突变蛋白的表达降低。α-1 亚基表达没有变化，排除了显性负效应。谭等人（2007 年）假设由于单倍体不足导致的皮层抑制的轻微降低是人类患有 R43Q 突变的儿童失神癫痫的基础。

邱等人（2008）生成了一个条件小鼠模型，允许在发育过程中的特定时间对 R43Q 突变进行前脑特异性转换。与仅在出生后第 21 天后表达突变的小鼠相比，发育过程中激活亚型 gln43 等位基因的小鼠表现出更高的癫痫易感性。这些结果表明，发育过程中通道活性的突变介导功能障碍是晚年癫痫易感性的关键决定因素，并表明突变会影响神经网络的稳定性，可能还会影响结构。

菲利普斯等人（2014）发现携带 Gabrg2 R43Q 突变的 50 日龄小鼠（即在自发性棘波放电和癫痫发作后）在海马 CA1 神经元中 Hcn1（ 602780 ）的表达降低，Hcn1 依赖性降低与对照组相比，超极化激活电流。相比之下，在 R43Q 小鼠在癫痫发作之前的年龄或在 R43Q 突变与癫痫抗性遗传背景交叉的无棘波放电模型中未观察到 Hcn1 表达的变化。

▼ 等位基因变体（ 9个精选示例）：

.0001 高热惊厥，家族性，8
GABRG2, LYS289MET
在 3 代法国家族的 13 名成员中，癫痫发作表型与家族性热性惊厥最一致 - 8（FEB8; 607681 ），Baulac 等人（2001 年）在 GABRG2 基因的第 8 外显子中发现了杂合的 A 到 T 颠换，导致跨膜片段 M2 和 M3 之间的细胞外环中的一个保守残基发生 lys289-to-met（K289M）取代。8名成员仅有高热惊厥，3人有高热和无热惊厥，2人有无热惊厥。此外，还有 3 名未受影响的突变携带者和 1 名未携带该突变的无热惊厥患者。对爪蟾卵母细胞中突变和野生型等位基因的分析证实了突变的预测效果，即 GABA 激活电流幅度的降低。

通过 HEK293T 细胞的体外功能表达测定，Kang 等人（2006）证明温度的短暂升高会导致转移受损、内吞作用加速和杂合 K289M 突变 GABA-α 受体的表面表达降低。这些发现为携带突变的患者发烧引发癫痫发作提供了解释。

.0002 高热惊厥，家族性，8
GABRG2、ARG43GLN
在一个患有高热惊厥 8（FEB8; 607681 ）的 4 代澳大利亚大家庭的受影响成员中， Wallace 等人（2001）鉴定了 GABRG2 cDNA 中的杂合 c.245G-A 转换，导致成熟 GABRG2 蛋白中的 arg43 到 gln（R43Q）取代。该突变消除了对地西泮的体外敏感性，增加了内西泮实际上存在并在预防癫痫发作方面具有生理作用的可能性。华莱士等人（2001）指出，一些突变携带者也有儿童失神发作（CAE；ECA2，见607681），并指出 FS 和 CAE 这 2 种综合征的发病年龄不同，并且失神和癫痫发作的生理学是不同的。这表明该突变对影响这些临床上不同但遗传相关的癫痫表型表达的不同神经元网络具有年龄依赖性影响。

Sancar 和 Czajkowski（2004）发现 γ-2 亚基中的 R43Q 取代损害了转染的 HEK293 细胞中该亚基的细胞表面表达。替代对 α-1/β-2 GABA-A 受体的 GABA 结合或 GABA 激动剂诱导的电流没有影响。然而，复合物中缺乏功能性 γ-2 亚基消除了苯二氮卓结合和苯二氮卓增强 GABA 激动剂诱导电流的能力。

通过 HEK293T 细胞的体外功能表达测定，Kang 等人（2006）证明温度的短暂升高会导致转移受损、内吞作用加速和杂合 R43Q 突变 GABA-α 受体的表面表达降低。这些发现为携带突变的患者发烧引发癫痫发作提供了解释。

使用共免疫沉淀分析，Frugier 等人（2007）发现 R43Q 替代不会改变 γ-2 亚基与 α-3 或 β-3 亚基的相互作用。然而，相互作用的化学计量与野生型不同，突变的 γ-2 并没有在转染的大鼠海马神经元或转染的 COS-7 细胞中与 α-3 或 β-3 共定位在细胞表面。突变分析表明，R43 是驱动 γ-2 亚基细胞表面靶向的主要决定因素。

肖蒙等人（2013）发现 R43Q γ-2 亚基保留在转染的 COS-7 细胞和大鼠海马神经元的内质网中。他们还在细胞表面表达的 GABA-A 受体中发现了突变的 γ-2 亚基。然而，具有 R43Q γ-2 的受体在质膜上的停留时间比它们的野生型对应物短，并且通过网格蛋白（见118955）和动力蛋白（见602377）依赖机制高度内化。内吞作用的阻断导致 R43Q γ-2 的表面靶向性显着增加。使用分子建模，Chaumont 等人（2013）发现 γ-2 中的 R43 位于细胞外结构域的 γ-2/β-2 界面。

.0003 家族性高热惊厥，8
GABRG2、GLN351TER
在患有高热惊厥的母子 8（FEB8; 607681 ）中，Harkin 等人（2002）鉴定了 GABRG2 基因外显子 9 中的杂合 c.1168C-T 转换，导致 gln351-to-ter（Q351X）取代。截断突变发生在第三和第四跨膜结构域之间的细胞内环中。这位母亲还有一个携带该突变的女儿，其表型与婴儿期严重肌阵挛性癫痫的表型一致，还有一个没有该突变的儿子患有肌阵挛性癫痫。还有另一位患有高热惊厥的家庭成员没有携带这种突变。该家族的父系有几个患有热性惊厥的人，但没有进行基因研究。表达突变亚基的爪蟾卵母细胞中的 GABA 敏感性被完全消除，和荧光显微镜研究表明，含有 GFP 标记的突变蛋白的受体保留在内质网的管腔中。这个家庭，以前被称为“家庭 G”辛格等人（1999），从母方和父方都有复杂的癫痫发作表型，但并非所有受影响的个体都进行了基因研究。

通过 HEK293T 细胞的体外功能表达测定，Kang 等人（2006）证明温度的短暂升高会导致转移受损、内吞作用加速和杂合 Q351X 突变 GABA-α 受体的表面表达降低。这些发现为携带突变的患者发烧引发癫痫发作提供了解释。

.0004 高热惊厥，家族性，8
GABRG2，IVS6DS，TG，+2
在一位父亲和他的 2 个孩子患有家族性热性惊厥 - 8（FEB8; 607681 ），Kananura 等人（2002 年）在内含子 6 的剪接供体位点发现了一个杂合的 T 到 G 取代，预计会导致外显子跳跃、过早终止和无功能的蛋白质。父亲患有单纯性高热惊厥，而他的 2 个孩子同时患有高热惊厥和儿童失神性癫痫。该家庭是 135 名无关的德国特发性失神癫痫患者队列中的一员，他们接受了基因研究。

.0005 家族性高热惊厥，8
GABRG2、ARG139GLY
Audenaert 等人在 3 名患有热性惊厥的家庭中受累成员 - 8（FEB8; 607681 ）（2006 年）在 GABRG2 基因的外显子 4 中鉴定出杂合 c.529C-G 颠换，导致该蛋白质的第二个苯二氮卓结合位点发生 arg139 到甘氨酸（R139G）取代。两个受影响的同胞和他们的父亲携带了这种突变。据报道未受影响的祖父也携带了这种突变，表明不完全外显。所有患者的智力发育正常，并且没有人在以后的生活中发展为癫痫。体外功能分析表明突变受体电流比野生型更快地脱敏，并且对地西泮的敏感性显着降低。在 368 条对照染色体中未发现该突变。

.0006 全身性癫痫伴高热惊厥 PLUS，3 型
发育性和癫痫性脑病 74，包括
GABRG2、ARG323GLN
全身性癫痫伴高热惊厥加，3 型

在一名 2.5 岁男孩患有全身性癫痫并伴有热性惊厥（见607681），Carvill 等人（2013）在 GABRG2 基因中发现了一个从头杂合突变，导致 arg323-to-gln（R323Q）取代。患者在 8 个月大时出现热性惊厥，随后出现失神发作、失张力性癫痫发作、肌阵挛性抽搐和强直-阵挛性癫痫发作。脑电图正常，发育正常。该患者是从接受候选基因测序的 500 名癫痫性脑病患者的大型队列中确定的；这是唯一被发现携带 GABRG2 突变的患者。

发育性和癫痫性脑病 74

在 2 名患有发育性和癫痫性脑病 74（DEE74; 618396 ）的无关女孩（患者 5 和 6）中，Shen 等人（2017 年）在 GABRG2 基因中发现了一个从头杂合 c.968G-A 转换，导致在成孔 M2 结构域中高度保守的残基处发生 R323Q 取代。在转染的 HEK293 细胞中进行的体外功能表达研究表明，与野生型相比，R323Q 突变使通道电流降低约 50%，锌抑制增加约 25%，表面表达降低（约 50%），并且对 GABA 的反应降低。患者在 10 至 12 个月大时出现顽固性局灶性和肌阵挛性癫痫发作。

.0007 意义不明的变体
GABRG2、PRO83SER
该变体被归类为意义未知的变体，因为它对特发性全身性癫痫的贡献尚未得到证实。

在一个患有特发性全身性癫痫的法裔加拿大家庭的 9 名成员中，Lachance-Touchette 等人（2011）鉴定了 GABRG2 基因中的杂合突变，导致 pro83-to-ser（P83S）取代。一名未受影响的家庭成员也携带了这种突变，在 190 名对照中未发现这种突变。电生理研究表明，GABA 在含有突变亚基的受体上引发的电流与野生型无法区分，表明突变亚基在质膜上正常表达。与野生型相比，突变受体对变构调节剂锌和苯二氮卓地西泮的敏感性也没有差异。患者有发热和失神发作的组合。

.0008 发展性和癫痫性脑病 74
GABRG2, ALA106THR
在 2 名患有发育性和癫痫性脑病 74（DEE74; 618396 ）的无关患者（患者 1 和 2）中，Shen 等人（2017）鉴定了 GABRG2 基因中的从头杂合 c.316G-A 转换，导致 N 端结构域中非保守残基的 ala106 到 thr（A106T）取代。在转染的 HEK293 细胞中进行的体外功能表达研究表明，与野生型相比，突变蛋白降低了约 30% 的电流，轻度降低了表面表达（约 75%），减缓了通道的失活，并且降低了对 GABA 的反应。患者分别在出生后 1 天和 3 个月时出现癫痫发作。两者都有严重的全球发育迟缓并且是非语言的。

.0009 发展性和癫痫性脑病 74
GABRG2、PRO282SER
在一名患有发育性和癫痫性脑病 74（DEE74; 618396 ）的 10 岁女孩（患者 4）中，Shen 等人（2017）鉴定了 GABRG2 基因中的从头杂合 c.844C-T 转换，导致跨膜结构域 1（M1）中高度保守的残基发生 pro282-to-ser（P282S）取代，从而描绘了通道的孔区域。在转染的 HEK293 细胞中进行的体外功能表达研究表明，突变蛋白降低了约 30% 的电流，增加了约 25% 的锌抑制，轻微降低了表面表达（约 65%），并异常保留在内质网中，并减慢与野生型相比，通道的失活。患者在 1 岁时出现顽固性癫痫发作。她患有严重的全球发育迟缓，并且不会说话。