联合氧化磷酸化缺乏症 54; KIAA0391 基因

PRORP 基因编码线粒体核糖核酸酶（RNase） P 复合物（ EC 3.1.26.5 ） 的核酸内切酶亚基，该复合物通过从 tRNA 前体的 5 末端去除多余的核苷酸而在 tRNA 成熟中发挥作用。与核 RNase P（参见608513）不同，线粒体 RNase P 没有 RNA 成分（Holzmann 等人，2008 年， Hochberg 等人总结，2021 年）。

▼ 克隆与表达

Nagase 等人通过对从大小分级的人脑 cDNA 文库中获得的克隆进行测序（1997）克隆了 KIAA0391。3 素 UTR 包含几个重复元素，推导出的蛋白质包含 567 个氨基酸。RT-PCR 检测到 KIAA0391 在胸腺中的大量表达，在肾脏、睾丸、前列腺和卵巢中的表达较低，而在其他检查的组织中几乎没有表达。

Holzmann 等人通过数据库分析鉴定与 RNase P 活性共纯化的 HeLa 细胞线粒体蛋白，然后对 HeLa 细胞总 RNA 进行 RT-PCR（2008）克隆了 KIAA0391，他们称之为 MRPP3。推导出的 583 个氨基酸的蛋白质具有 2 个简并串联五肽重复（PPR），每个重复约 35 个氨基酸，预测赋予 RNA 结合。它还具有 4 个高度保守的 C 末端残基、3 个天冬氨酸和 1 个组氨酸，预计它们可以协调 RNA 水解的活性位点金属。

霍赫伯格等人（2021）发现 Prorp 基因在 Corti 小鼠器官中的表达，在内毛细胞的传入和传出突触以及外毛细胞的传出突触周围，表明听力开始后的作用。Prorp 与突触标记 Snap25（ 600322 ） 和线粒体标记 Tomm20（ 601848 ） 部分共定位。研究结果表明，在与 Corti 器官的突触和神经元相关的线粒体子集中发现的高水平 Prorp 可能反映了这些细胞对线粒体 tRNA 加工和翻译的需求增加。

▼ 测绘

Nagase 等人使用辐射混合分析（1997）将 KIAA0391 基因对应到 14 号染色体。通过基因组序列分析，Kamnasaran 等人（2003）将 KIAA0391 基因对应到染色体 14q13，靠近 NPAS3 基因。

▼ 基因功能

霍尔兹曼等人（2008）发现重组人 RG9MTD1（TRIM10C; 615423 ）、HSD17B10（ 300256），并且 KIAA0391 显示出 Mg（2+） 依赖性 tRNA 特异性内切核酸酶活性，并从几个底物 tRNA 前体中去除了 5-prime 延伸，在 tRNA 的 5-prime 末端切割磷酸盐。这些蛋白质表现出的 RNase P 活性与内源性 HeLa 细胞线粒体 RNase P 的活性没有区别。所有 3 种蛋白质都是体外活性所必需的，并且 HeLa 细胞中任何成分的敲低都会降低内源性线粒体 RNase P 活性。用 RNase 处理对 RNase P 活性没有影响，而添加 RNA 对 RNase P 活性有抑制或没有影响，这取决于 RNA 浓度。这些结果表明，与核 RNase P 或来自低等生物的直系同源物不同，线粒体 RNase P 不需要 RNA 来进行 tRNA 前体 5 素数修剪。霍尔兹曼等人（2008）注意到 RG9MTD1 是酵母 Trm10 的直系同源物，一种 tRNA m（1）G 甲基转移酶，并且 HSD17B10 是短链脱氢酶/还原酶家族的多功能成员。他们提出 RG9MTD1 或 RG9MTD1 和 HSD17B10 在 tRNA 结合中起作用。霍尔兹曼等人（2008）提出，含有推定的金属核酸酶结构域的 KIAA0291 可能与复合物的核酸酶活性有关。

▼ 分子遗传学

卡姆纳萨兰等人（2003）发现精神分裂症患者（ 181500 ）的 KIAA0391 基因内含子 3 内存在微缺失，该患者还携带影响 NPAS3 基因的 14 号染色体易位（ 609430 ）。KIAA0391 中的微缺失估计最大大小为 22 kb，位于包含几个可能的转录因子结合位点的区域中。患者的母亲不存在这种情况，她也患有精神分裂症并携带 14 号染色体易位。

霍奇金森等人（2014 年）通过对大约 1,000 人全血中的线粒体 RNA（大于 6000 倍）进行超深度测序，确定了个体内部和个体之间线粒体转录组中显着水平的序列变异，以及显示出一致的转录后修饰模式的位点来自 CARTaGENE 项目。Hodgkinson 等人使用全基因组关联研究（2014）发现线粒体转移 RNA（tRNA） 中功能重要位点的转录后修饰受到强大的遗传控制，主要是由 MRPP3 中的错义突变驱动的，该突变解释了大约 22% 的方差（p = 6.95 x 10（-34）在发现集中和复制集中 2.56 x 10（-11））。变体，rs11156878，导致 MRPP3 基因的外显子 4 发生 asn-to-ser 替换。霍奇金森等人（2014）发现rs11156878的频率分布在全球人群中并不一致；具体来说，在 1000 Genomes 数据中，次要等位基因频率显示出跨大陆的差异（美洲 14%，欧洲 17%，亚洲人口 5%，非洲人口 4%）。霍奇金森等人（2014）表示，他们的结果揭示了线粒体转录后修饰的主要核遗传决定因素，并表明 tRNA 转录后修饰可能会影响细胞能量的产生。

联合氧化磷酸化缺乏症 54

在来自 4 个不相关家庭的 8 名合并氧化磷酸化缺陷 54（COXPD54; 619737 ）的患者中， Hochberg 等人（2021）鉴定了 PRORP 基因中的纯合或复合杂合突变（参见，例如，609947.0001 - 609947.0005）。通过全外显子组或全基因组测序发现的突变与家族中的疾病分离。有 5 个错义变体影响金属核酸酶结构域中的高度保守残基和 1 个移码变体。对来自 2 个不相关家族的成纤维细胞的分析显示，PRORP 蛋白水平降低，未加工的线粒体转录物积累，线粒体编码蛋白水平降低。这些缺陷可以通过体外野生型 PRORP 来挽救。对重组突变错义蛋白的其他体外研究表明，这些变体导致线粒体 tRNA 加工的不同程度减少，更严重的减少与更严重的表型相关。

▼ 等位基因变体（ 5个精选示例）：

.0001 联合氧化磷酸化缺乏症 54
PRORP，ALA485VAL

Hochberg 等人的 3 个姐妹，由近亲父母（家庭 1）所生，合并氧化磷酸化缺陷 54（COXPD54；619737）（2021）鉴定了 PRORP 基因中的纯合 c.1454C-T 转换（c.1454C-T，NM_014672.3），导致金属核酸酶结构域中高度保守残基处的 ala485 到 val（A484V）取代。该突变是通过纯合子图谱和全外显子组测序的组合发现并通过 Sanger 测序确认的，与家族中的疾病分离。gnomAD 数据库中不存在该变体。与对照组相比，患者成纤维细胞的 PRORP 蛋白水平降低，表明变异蛋白在受影响的个体中不稳定或下调。与对照相比，免疫印迹分析检测到线粒体复合物 I 和复合物 IV 亚基水平轻度降低。还有未经处理的线粒体转录物的积累。重组 A485V 的体外研究显示 PRORP 活性降低，与对照相比，mt-tRNA（Ile） 裂解产物减少 19%。患者有早发性感觉神经性听力损失和卵巢功能衰竭，表明 PRORP 缺乏可导致某种形式的 Perrault 综合征（见233400）。他们也有轻度智力障碍。

.0002 联合氧化磷酸化缺乏症 54
PRORP，ASN412SER（rs148259590）

在一个男孩（家族 2）中，合并了氧化磷酸化缺陷 54（COXPD54；619737），Hochberg 等人（2021）鉴定了 PRORP 基因中的复合杂合错义突变：c.1235A-G 转换（c.1235A-G, NM_014672.3），导致 asn412 到 ser（N412S） 取代，以及 c.1301C -A 颠倒，导致 ala434 到 asp（A434D; 609947.0003） 替代。两者都发生在金属核酸酶结构域的保守残基上。通过全基因组测序发现的突变与家族中的疾病分离。这两种变体只存在于 gnomAD 中的杂合状态（频率分别为 1.4 x 10（-4） 和 8.4 x 10（-4））。未对患者细胞进行研究。然而，重组突变蛋白的体外研究表明，与对照相比，通过 mt-tRNA（Ile） 切割产物的减少来衡量，两者都导致 PRORP 活性降低：N412S 变体的影响更为显着（降低了 87%）比 A434D 变体（减少 15%）。患者有孤立的感音神经性耳聋和正常的脑成像。

.0003 联合氧化磷酸化缺乏症 54
PRORP，ALA434ASP（rs144536804）

讨论 PRORP 基因中的 c.1301C-A 颠换（c.1301C-A，NM_014672.3），导致 ala434 到 asp（A434D） 取代，在复合杂合状态的患者中发现Hochberg 等人的联合氧化磷酸化缺陷 54（COXPD54; 619737 ）（2021），见609947.0002。

.0004 联合氧化磷酸化缺乏症 54
PRORP，ARG445GLN（rs777185638）

Hochberg et al.在一个男孩（家族 3）合并氧化磷酸化缺陷 54（COXPD54；619737）（2021）鉴定了 PRORP 基因中的复合杂合突变：c.1334G-A 转换（c.1334G-A, NM_014672.3），导致金属核酸酶结构域中的 arg445 到 gln（R445Q） 取代，以及1 bp 重复（c.1197dupA; 609947.0005），导致移码和提前终止（Ser400IlefsTer6）。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。这两种变体只存在于 gnomAD 数据库中的杂合状态（频率为 2.5 x 10（-5） 和 3.6 x 10（-5））。与对照组相比，患者成纤维细胞显示 PRORP 蛋白水平降低，这表明移码变体受到无义介导的 mRNA 衰减。与对照相比，免疫印迹分析检测到线粒体复合物 I 和复合物 IV 亚基水平降低。还有未加工的线粒体转录物的积累，这可以通过野生型 PRORP 蛋白的表达来挽救。重组 R445Q 蛋白的体外研究表明，它导致 PRORP 活性降低，与对照相比，mt-tRNA（Ile） 裂解产物减少 76%。该患者具有严重的表型，包括整体发育迟缓、张力亢进、感觉神经性听力损失和脑成像白质异常。

.0005 联合氧化磷酸化缺乏症 54
PRORP，1-BP DUP，1197A（rs764714​​439）

讨论 PRORP 基因中的 1 bp 重复（c.1197dupA，NM_014672.3），导致移码和过早终止（Ser400IlefsTer6），在患有联合氧化磷酸化缺陷的患者中以复合杂合状态发现 - 54（COXPD54; 619737 ） 由Hochberg 等人撰写（2021），见609947.0004。