跨膜通道样蛋白 1; TMC1

跨膜耳蜗表达基因 1

HGNC 批准的基因符号：TMC1

细胞遗传学位置：9q21.13 基因组坐标（GRCh38）：9:72,521,607-72,838,296（来自 NCBI）

▼ 描述

TMC1 是一种 6 次整合膜蛋白，是内耳毛细胞机械传导通道的组成部分（Pan et al., 2013）。

▼ 克隆与表达

通过定位克隆，Kurima 等人（2002）鉴定了常染色体显性耳聋（DFNA36; 606705）和隐性耳聋（DFNB7/B11; 600974）形式的基因突变体，它们对应到 9q13-q21 上的相同区间。作者评估了关键区域的几个候选基因，但在聋哑家庭中没有发现突变。为了根据与基因组其他地方相关基因的序列相似性来识别其他 DFNA36/B7/B11 候选基因，他们对关键区域的基因组 DNA 序列片段进行了系统的 BLAST 分析。发现一个序列与 20p13 上的预测基因（随后命名为 TMC2；606707）相似。他们使用染色体 9q13-q21 上 TMC2 和查询序列（随后命名为 TMC1）之间的保守序列来设计引物，用于从人胎脑 cDNA 文库中扩增潜在的 TMC1 转录本。库里马等人（2002）发现最长的开放解读码组为 2,283 个核苷酸，预测为 87 kD 的蛋白质。TMC1 蛋白预计含有 6 个跨膜结构域并具有 N 和 C 末端的细胞质方向。库里马等人（2002）通过RT-PCR和小鼠内耳cDNA的5-prime和3-prime RACE获得了直系同源小鼠Tmc1 cDNA。他们发现，在小鼠中，Tmc1 mRNA 在出生后耳蜗和前庭终末器官的毛细胞中表达，并且是耳蜗毛细胞正常功能所必需的。预测 87 kD 的蛋白质。TMC1 蛋白预计含有 6 个跨膜结构域并具有 N 和 C 末端的细胞质方向。库里马等人（2002）通过RT-PCR和小鼠内耳cDNA的5-prime和3-prime RACE获得了直系同源小鼠Tmc1 cDNA。他们发现，在小鼠中，Tmc1 mRNA 在出生后耳蜗和前庭终末器官的毛细胞中表达，并且是耳蜗毛细胞正常功能所必需的。预测 87 kD 的蛋白质。TMC1 蛋白预计含有 6 个跨膜结构域并具有 N 和 C 末端的细胞质方向。库里马等人（2002）通过RT-PCR和小鼠内耳cDNA的5-prime和3-prime RACE获得了直系同源小鼠Tmc1 cDNA。他们发现，在小鼠中，Tmc1 mRNA 在出生后耳蜗和前庭终末器官的毛细胞中表达，并且是耳蜗毛细胞正常功能所必需的。

川岛等人（2011）指出，小鼠表达 2 个 Tmc1 剪接变体，这些变体因外显子 2 存在或不存在以及外显子 1 或外显子 2 中翻译起始密码子的使用而不同。使用定量 RT-PCR 和原位杂交，他们发现 Tmc1 和 Tmc2 的表达在出生 5 天内在小鼠耳蜗毛细胞中增加，并且优势物种在出生后第 8 天从 Tmc2 转变为 Tmc1。 mc2 也在前庭感觉器官的毛细胞中表达。

▼ 基因结构

通过将 TMC1 cDNA 与基因组序列比对，Kurima 等人（2002）表明24个外显子可能编码全长mRNA，包括4个外显子编码外显子5中甲硫氨酸密码子上游的序列。在该甲硫氨酸密码子的直接上游有许多框内终止密码子，预计这是一个足够的Kozak翻译起始密码子。

▼

通过基因组序列分析进行绘图，Kurima 等人（2002）将 TMC1 基因定位到染色体 9q13-q21。

Gross（2016）根据 TMC1 序列（GenBank AF417578）与基因组序列（GRCh38）的比对，将 TMC1 基因对应到染色体 9q21.13。

▼ 分子遗传学

Kurima 等人（2002）在 1 个 DFNA36 家族（见 606706.0001）和 10 个 DFNB7/11 家族（见 606706.0002 和 606706.0003）中鉴定出 TMC1 基因突变。

Kitajiri 等人在一个患有常染色体显性遗传非综合征性舌后进行性感音神经性听力损失的北美白种人家庭中（2007）发现与染色体 9q13-q21 上的 DFNA36 位点的连锁；TMC1 基因分析揭示了错义突变的杂合性（D572H；606706.0004）。

北尻等人（2007）在 10 个患有常染色体隐性遗传 DFNB7/11 的巴基斯坦家庭的受影响成员中鉴定出 TMC1 基因突变（例如，606706.0002；606706.0005；606706.0006）。R34X 突变（606706.0002）存在于 1.8% 的巴基斯坦家庭中。

希尔格特等人（2008）在 7 个土耳其 DFNB7/11 家族中发现了 TMC1 基因突变。

在患有 DFNA36 的一个 6 代中国大家庭的受影响成员中，Zhao 等人（2014）在 TMC1 基因（M418K; 606706.0007）中发现了一个杂合错义突变，该突变与该家族中的疾病分离。该取代与 Bth 小鼠中的 M412K 突变同源（参见动物模型）。该突变是通过全外显子组测序发现的。

▼ 动物模型

在小鼠耳聋突变体“贝多芬”（Bth）中，Vreugde 等人（2002）在 Tmc1 基因中发现了一个从 met412 到 lys（M412K）的错义突变；因此，Bth 是常染色体显性 DFNA36 的小鼠模型。同样，对应到小鼠 19 号染色体的隐性耳聋突变“dn”是由 TMC1 基因突变引起的深度先天性耳聋 DFNB7/DFNB11（600974）的模型。

川岛等人（2011）发现 Tmc1 -/- 小鼠是聋的。相比之下，Tmc2 -/- 小鼠发育正常，没有听力损失，并表现出正常的运动行为。Tmc1 -/- Tmc2 -/- 双敲除小鼠可以存活，但它们表现出严重异常的前庭行为。Tmc1 -/- Tmc2 -/- 小鼠的前庭和耳蜗毛细胞看起来明显正常，但它们完全缺乏电压依赖性机械转导电流。与野生型对照相比，具有中间基因型 Tmc1 +/- Tmc2 -/- 或 Tmc1 -/- Tmc2 +/- 的毛细胞的电流幅度降低。Tmc1 或 Tmc2 的外源表达恢复了 Tmc1 -/- Tmc2 -/- 前庭或耳蜗毛细胞的机械转导。

Pan 等人通过记录 Tmc1、Tmc2 或两者都有针对性删除的小鼠毛细胞的全细胞和单通道机械转导电流，以及 Tmc1 中 Bth 突变的小鼠（2013）确定需要两个通道才能在耳蜗毛细胞和前庭毛细胞中产生单通道特性的异质性。Tmc2 表达细胞的单通道电导幅度大约是 Tmc1 表达细胞的两倍。Tmc1 和 Tmc2 似乎形成同源或异源三聚体通道。作者指出，在出生后的小鼠中，耳蜗内电位的发育发生在听力开始之前，并且与从高电导 Tmc2 通道到低电导 Tmc1 通道的转换同时发生。

柴田等人（2016）发现，在 Bth 小鼠耳蜗内单次注射病毒载体中携带的人工 microRNA，可以减缓听力损失的进展长达 35 周。初步研究表明，选择的 microRNA 选择性抑制了显性功能获得突变体 M412K 等位基因，该等位基因与人类 M418K（606706.0007）同源。与未治疗的小鼠相比，治疗的小鼠毛细胞存活率也有所提高。研究结果证明，RNA 干扰介导的内源性耳聋等位基因抑制可在耳蜗损伤发生之前减缓常染色体显性听力损失的进展。

高等人（2018）在体外和灵长类成纤维细胞中设计并验证了基因组编辑剂，该剂优先破坏 Tmc1 Bth 小鼠模型中的显性耳聋相关等位基因，尽管突变型 Tmc1（Bth）等位基因仅在单个碱基对上与野生型等位基因不同。将靶向 Tmc1（Bth）等位基因的 Cas9 引导 RNA-脂质复合物注射到新生 Tmc1（Bth）/+ 小鼠的耳蜗中可显着减少进行性听力损失。高等人（2018）观察到，与未注射的耳朵或注射了针对不相关基因的对照复合物的耳朵相比，注射耳朵的毛细胞存活率更高，听觉脑干反应阈值更低。与未注射的 Tmc1（Bth）/+ 小鼠相比，注射的 Tmc1（Bth）/+ 小鼠中观察到增强的声音惊吓反应。高等人。

▼ 等位基因变异体（7 个选定示例）：

.0001 常染色体显性耳聋 36
TMC1、ASP572ASN
在一个患有常染色体显性非综合征性感音神经性听力损失的北美大家族中，该家族被任意指定为 DFNA36（606705），Kurima 等人（2002）在 TMC1 基因中发现 1714G-A 转变，导致 asp572 到 asn 氨基酸取代（D572N）。感音神经性听力损失始于 5 至 10 ，并在 10 至 15 年内迅速发展为重度耳聋。这些并不是前庭缺陷的证据。在 902 条对照染色体中未发现该密码子的多态性。

希尔格特等人（2009）在另一个患有常染色体显性听力损失的北美白种人家族中发现了 D572N 突变。与 Kurima 等人报道的家族的单倍型比较（2002）排除了创始人效应。Hilgert 等人报告的家庭中有一名无症状个体（2009）携带疾病单倍型，表明外显率降低。

.0002 耳聋，常染色体隐性 7
TMC1，ARG34TER
在来自巴基斯坦的 5 个不同家族中，Kurima 等人（2002）发现患有常染色体隐性非综合征性神经感觉性耳聋（DFNB7; 600974）的成员在 TMC1 基因中存在 100C-T 转变，导致 arg34 到 ter（R34X）无义突变。将这些家族中的连锁单倍型与听力正常的巴基斯坦个体中的连锁单倍型进行比较，证实了 R34X 与单个相同单倍型的特定关联。因此，这些看似无关的家族中的 R34X 突变可能源自一个共同的创始人。在这些情况下，突变是纯合的。

北尻等人（2007）在 5 个具有 DFNB7 的巴基斯坦近亲家庭中发现了 R34X 突变。结合Kurima等人，2002年的报告结果，Kitajiri等人（2007）估计 R34X 占巴基斯坦耳聋的 1.8%。单倍型分析表明存在创始人效应。

.0003 耳聋，常染色体隐性遗传 7
TMC1，MET654VAL
在患有常染色体隐性遗传耳聋 7（DFNB7；600974）的家族中，Kurima 等人（2002）鉴定了 TMC1 基因的纯合突变：1960A-G 转变，预计将用缬氨酸取代第 654 位的保守蛋氨酸（M654V）。

.0004 耳聋，常染色体显性 36
TMC1，ASP572HIS
在患有常染色体显性非综合征性感音神经性耳聋（DFNA36；606705）的北美高加索家族的受影响成员中，Kitajiri 等人（2007）鉴定了 TMC1 基因中 1714G-C 颠换的杂合性，导致预测的细胞质环内保守的 TMC 结构域中出现 asp572-to-his（D572H）取代。

.0005 耳聋，常染色体隐性遗传 7
TMC1，IVS5DS，GT，+1
在患有常染色体隐性耳聋 7 的巴基斯坦近亲家庭的 4 名受影响成员中（DFNB7；600974），Kitajiri 等人（2007）鉴定了 TMC1 基因内含子 5 中的纯合 G 到 T 颠换，导致供体剪接位点突变。

.0006 耳聋，常染色体隐性遗传 7
TMC1，CYS515ARG
在患有常染色体隐性耳聋 7（DFNB7；600974）的 2 个不同的巴基斯坦近亲家庭的受影响成员中，Kitajiri 等人（2007）鉴定了 TMC1 基因外显子 17 中的纯合 1543T-C 转换，导致高度保守残基中的 cys515 至 arg（C515R）取代。

.0007 耳聋，常染色体显性遗传 36
TMC1，MET418LYS
在患有常染色体显性遗传耳聋 36（DFNA36; 606705）的一个 6 代中国大家庭的受影响成员中，Zhao 等人（2014）在 TMC1 基因的外显子 16 中发现杂合性 c.1253T-A 颠换，导致第三和第四跨膜结构域之间的第二个胞外环中高度保守的残基处被 met418 替换为 lys（M418K）。该取代与 Bth 小鼠中的 M412K 突变同源（参见动物模型）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。它不存在于 dbSNP（版本 132）或 1000 基因组计划数据库或 100 个对照中。没有对该变体进行功能研究。患者出现舌后、进行性感音神经性听力损失以及耳鸣。