线粒体NADH(辅酶q10)脱氢酶复合体I的亚基6

亚基6是呼吸复合物I（NADH：辅酶q10氧化还原酶，EC 1.6.5.3）的约41种多肽中的7个线粒体DNA（mtDNA）编码的亚基（MTND1，MTND2，MTND3，MTND4L，MTND4，MTND5，MTND6）中的1个（Shoffner和Wallace，1995 ; 。阿里斯门迪等人，1992 ; Walker等人，1992。 ; Anderson等人，1981。 ; Attardi等人，1986。 ; Chomyn等人（1985，1986）; 。Wallace等人， 1986年；Oliver和Wallace，1982年；Wallace等人，1994年）。复合物I接受来自NADH的电子，将其转移至辅酶q10（辅酶Q10），并利用释放出的能量将质子泵过线粒体内膜。复杂I在516000下有更完整的描述。已经提出MTND6是铁蛋白片段的组成部分（Chomyn等，1986）。

预测的多肽具有18.6kD的分子量（Anderson等，1981）。但是，使用Tris-甘氨酸缓冲液在SDS-聚丙烯酰胺凝胶（PAGE）上的表观MW为16.7 kD（Oliver等，1984；Oliver和Wallace，1982；Wallace等，1986），在尿素-表观MW上。磷酸盐凝胶也接近预测的分子量（Chomyn等，1986）。

▼ 测绘
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MTND6由mtDNA的富含胞嘧啶的轻链（L）编码，并位于核苷酸对（nps）14149和14673之间（Anderson等，1981；Wallace等，1994）。它在母体上与mtDNA一起遗传（Giles等，1980；Case和Wallace，1981）。

▼ 基因结构
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MTND6多肽包含524nps的连续编码序列。该基因不含内含子，以AUG甲硫氨酸起始密码子开始，以UCG密码子结束，该密码子已被提议作为终止信号。mRNA具有3个主要的非编码序列，该序列包含对应于MTND5编码序列反义的1811个nps，并且还可以延伸通过tRNALeu（CUN），tRNASer（AGY），tRNAHis和MTND4基因，以tRNAArg结尾。它被转录为大的多顺反子L链转录物的一部分，并在5个引物的末端侧接tRNAGlu。加工在tRNAGlu和tRNAArg处进行，以产生稳定的L链转录本3（Anderson等，1981；Ojala等，1981；Attardi等，1982；Montoya等，1981；Atland al。，1981；Atlandal等，1981）。Wallace等，1994）。在tRNALeu（CUN）处进一步加工可得到与MTND5的H链转录本5长度相等的mRNA。

Temperley等（2010）证明了人类线粒体确实在预测终止MTCO1（516030）和MTND6中的2个ORF的AGA和AGG密码子处确实引发了-1移码。因此，两个ORF均以标准UAG密码子终止，因此仅需使用单个线粒体释放因子。

▼ 分子遗传学
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已经在所示酶的以下核苷酸位置鉴定了限制性位点多态性（其中“ +” ＝位点获得，“-” ＝相对于参考序列的位点丧失，Anderson等，1981）：Alu I：-14304， +14322，+14509; BamHI：-14258；Dde I：+ 14385，+ 14394，-14608；海三世：+14279; HincII：-14199，+ 14648/15765；HinfI：+ 14268，-14368；Mbo I：-14259，+ 14279；Msp I：+14567 ；；Rsa I：+14347；Taq I：+ 14050/14366，+ 14168（Wallace等，1994）。

已经报道了MTND6的几种等位基因变体，其中大多数与Leber遗传性视神经病变（LHON）相关：MTND6 * LHON14484C（516006.0001），MTND6 * LDYT14459A（516006.0002）和MTND6 * LDYT14596A（516006.0003）。Ravn等（2001）确定了突变，MTND6 * MELAS14453A（516006.0005），与MELAS综合征（540000）相关。

大多数引起人类疾病的mtDNA突变都是轻度到中度有害的，但是许多随机的mtDNA突变预计会很严重。为了确定更严重的mtDNA突变的命运，Fan等人（2008年）将mtDNA包含2种影响氧化磷酸化的突变（一种轻度和一种严重）引入雌性小鼠生殖系。严重突变13885insC在ND6基因中产生了移码突变。当属于同质时，此突变使氧化磷酸化复合物I失活。轻度突变是细胞色素C氧化酶亚基1基因（COI；516030）中的错义突变T6589C）将421位密码子高度保守的缬氨酸转化为丙氨酸（V421A）。在同质时，此突变使氧化磷酸化复合物IV的活性降低了50％。范等（2008年）观察到严重的ND6突变在卵子发生的4代内被有选择地消除，而较轻的COI突变在多代中得以保留，即使后代持续发生线粒体肌病和心肌病。因此，范等（2008年）得出的结论是，严重的线粒体DNA突变似乎已从雌性种系中选择性清除，从而将其对种群适应性的影响降至最低。

Piccoli等（2008）提供了证据，MTND6基因的突变（516006.0008）可能改变由核突变引起的帕金森病的发作和严重性（参见，例如PARK6，605909）。另请参阅556500，以了解与线粒体基因突变相关的帕金森氏病。

Bartoletti -Stella等人在结膜的附件泪腺的吞噬性肿瘤中（553000）（2011年）分析了整个mtDNA序列，并确定了MTND6的移码突变（516006.0009）。

▼ 动物模型
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石川等（2008年）使用细胞质杂种（杂交）技术替换了转移性很差的小鼠肿瘤细胞系中的内源性mtDNA，而来自高度转移性的细胞系的mtDNA反之亦然。他们利用小鼠的转移试验发现，受体肿瘤细胞获得了转移的mtDNA的转移潜能。赋予高转移潜力的mtDNA在编码NADH脱氢酶亚基6（ND6）的基因中包含G13997A和13885insC突变。这些突变导致呼吸复合物I活性不足，并与活性氧的过量产生有关。用活性氧清除剂预处理高度转移的肿瘤细胞可抑制其在小鼠中的转移潜力。石川等（2008年）结论认为，mtDNA突变可通过增强肿瘤细胞的转移潜能来促进肿瘤进展。

▼ 等位基因变异体（9个示例）：
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.0001光学天文望远镜
MTND6，LHON14484C
该等位基因将第64位氨基酸的弱保守蛋氨酸变为缬氨酸（M64V）。在大约15％的Leber视神经萎缩症（LHON; 535000）患者中发现了该病，但在任何对照中均未观察到（少于0.4％）。它通常与其他LHON突变有关。在一个显示LHON和神经系统疾病的大型澳大利亚血统书中，该等位基因与MTND1 * LHON4160C（516000.0002）一起出现。在大多数其他家系，所述MTND6 * LHON14484C等位基因与MTND5 * LHON13708A（一起发现516005.0001）在大多数LHON家系，MTCYB * LHON15257A（516020.0001）或MTND1 * LHON3394C（516000.0004）在这些的子集，并且MTCYB * LHON15812A（516005.0001），还有一种情况是MTCTB * LHON15257A系谱的子集中的MTND2 * LHON5244A（516001.0002）。MTND6 * LHON14484C + MTND1 * LHON4160C谱系是同源的，受影响的母亲亲属中有76％受感染，其中54％是男性。在其他MTND1 * LHON 4160C谱系中，MTND6 * LHON14484C谱系除一个外，均具有同质性，其中27％至80％的母亲亲属受到影响，其中68％是男性。患者该突变具有用于视力恢复（37％）的非常高的偏爱（Brown等人，1992。 ; Johns等人，（1992年，1993年）; 麦基和豪威尔，1992）。

布朗等（1997年）证明14484C突变与其他2个主要的LHON突变（3460和11778）不同，在系统发育上的分布与在北美发现的主要白种人mtDNA单倍群的频率不成比例。已显示14484突变在单倍群J背景上的发生频率比预期的高，这与以下观察结果一致：全世界约有14484阳性LHON患者中约有75％与单倍群J发生关联。11778突变（516003.0001）也表现出中等聚集性他们的发现提示了LHON二级突变的子集及其与一级突变的相互作用的致病作用，并在某些情况下为LHON表达的多基因模型提供了支持。

Carelli等（1998）描述了LHON在北非起源的携带ND6基因的14484突变的患者中。

Macmillan等（2000年）分析了27个具有LHON和14484T-C突变的孤立提及的法国-加拿大家庭，所有这些家族对于14484T-C突变都是同质的。与Sanger组的Cambridge序列相比，他们发现了8个同质转换突变（16069C-T，16126T-C，16213G-A，73A-G，185G-A，228G-A，263A-G和295C-T）（Anderson等，1981），具有14484T-C突变的家庭。在分析的27个科中，有26个在与剑桥序列不同的所有8个位点具有相同的取代。仅在具有14484T-C突变的家庭中发现了这些突变中的六个，而在具有11778G-A的家庭或没有LHON的家庭中均未发现。数据被解释为表明具有LHON和14484T-C突变的法国-加拿大家庭可能共享相同的母亲血统，并暗示它们可能都来自一位创始人女性。

LHON在法裔加拿大人中的首次报道可追溯到1970年，当时布鲁内特和伯尼尔（1970）描述了魁北克西南部的一个大型血统书。在这个大种类中观察到高的自发恢复率（19.5％）：4例患者至少有1眼恢复了20/50或更高的视敏度，6例恢复了双侧正常视力。

西冈等（2003年）确定了印度尼西亚第6代LHON家族中的14484T-C突变。所有的母系都具有同质形式的14484T-C突变。该疾病的渗透率（33.3％）和男性优势（3：1）与其他世界范围内具有14484T-C突变的LHON相似。受感染母亲所生的后代发生率与未受感染母亲所生的发生率没有差异，病例年龄分布也高于无症状携带者。寻找了八个次级突变，但未发现。该家族的患者属于单倍体M组。这些发现支持了这样的观点，即东南亚人LHON突变表达中涉及的mtDNA背景与欧洲人不同。

Carelli等人在来自9个具有14484T-C突变的个体的血小板线粒体颗粒中（1999年）发现与对照组相比，总体I活性没有差异。但是，在具有突变的颗粒中，他们检测到对泛醇产物位点的两种抑制剂（噻唑醇和壬基苯并喹啉）的敏感性显着提高。该突变影响高度保守的螺旋C，螺旋C是泛醇产物的相互作用位点。Carelli等（1999）指出，由14484T-C改变引起的生化缺陷类似于报告的ND4 11778突变（516003.0001）。

Howell等（2003年）确定了63个具有LHON的荷兰谱系的完整mtDNA序列，其中56个谱系在核苷酸3460（516000.0001），11778（516003.0001）或14484 处带有1个经典的LHON突变。通过血统相同或相关的是带有14484 LHON突变的单倍体J mtDNA。在7个家系中，鉴定出4个不同但相关的线粒体基因型。这些具有LHON的荷兰谱系的建立者序列的控制区与Macmillan等人的控制区序列匹配（2000年）在法裔加拿大裔谱系的创始人mtDNA中确定。另外，Howell等（2003年）获得了荷兰人14484的创建者序列与2个加拿大家系的LHON的完整mtDNA序列的完美匹配。这些结果表明，这些具有LHON的荷兰人和法裔加拿大人14484谱系具有相同的祖先，该“巨人血统”中14484突变的单一起源发生在1600年之前，并且有14484 /单倍体J创始人效应。Howell等（2003）估计此血统（包括14484 LHON突变）出现在900到1800年前。

使用母系谱系重建，Laberge等人（2005年）确定了1669年在魁北克市结婚的一名妇女，作为13名加拿大T14484C突变加拿大加拿大人中的11人的共同女性祖先，这些人以前不知道是相关的。这些个体携带相同的线粒体单倍群。

Elliott等（2008年）确定了英格兰北部坎布里亚郡连续活产3168例新生儿脐带血样本中10个线粒体点突变的频率，分析了匹配的孕妇血样以估计从头突变率。在15个后代中检测到线粒体DNA突变（0.54％，95％置信区间= 0.30-0.89％）。在这些活产婴儿中，有0.00107％（95％置信区间= 0.00087-0.0127）具有母亲血液中未检测到的突变，从而提供了从头突变率的估计值。线粒体14484T-C突变仅在mtDNA单体组J的亚支中发现（2008年）得出的结论是，每200名健康人中至少有1名患有致病性线粒体DNA突变，这种突变可能在女性携带者的后代中引起疾病。单倍体J上线粒体1448T-C的独家检测表明背景线粒体DNA单倍型在诱变中。

.0002视神经萎缩和肌张力障碍
视神经萎缩症包括
LEIGH综合征
MTND6，LDYT14459A
在一个患有Leber视神经萎缩和肌张力障碍的大型西班牙裔家庭的受累成员中（500001），Jun等人（1994）确定了MTND6基因中的异质14459G-A过渡。此突变导致ala72到val（A72V）取代。莱伯性视神经萎缩在早期世代中占主导，肌张力障碍以及双侧纹状体坏死在后世世代中被发现。在后代的成员中，有48％的母亲亲属表现出肌张力障碍，10％的LHON和3％的LHON和肌张力障碍。

Shoffner等（1995年）在患有孤立LHON的母亲和女儿中（535000）和与儿童期发病的广泛性肌张力障碍无关的女孩中发现了异质性14459G-A突变。第一个家庭的女儿在MRI上显示出基底神经节的单侧病变，而第二个家庭的孩子则在基底神经节中出现了广泛的双侧病变。尽管患有肌张力障碍的儿童受到严重的影响，患有构音障碍，四肢瘫痪，脊柱侧弯和pes cavus，但智力正常。第一个家庭的母亲在白细胞突变中显示出50％的异质性，而她的女儿在白细胞和肌肉中显示出同质性。第二个家庭的女孩显示骨骼肌突变的异质性为50％。

在3个来自2个无关家庭的Leigh综合征患者中（256000），Kirby等人（2000年）确定了MTND6基因中的14459G-A突变。没有证据显示Leber视神经萎缩或肌张力障碍。

Gropman等（2010）报道了一个家庭，具有同质性14459G-A mtDNA突变，由于复杂的I缺乏而具有广泛的临床表现（252010）。先证者患有关节炎，肌张力障碍，痉挛和轻度脑病，并且MRI显示与大脑和全身性乳酸性酸中毒有关的双侧对称性基底节神经元透明。在具有该突变的其他家族成员中，有些是无症状的，而另一些则具有临床和实验室特征的症状，这证实了同质14459G-A mtDNA突变的异质表型，即使在同一家族中也是如此。

渡边等（2006年）在两名日本姐妹中发现了14459G-A突变，这些姐妹患有童年性肌张力障碍，智力下降，成人性LHON和基底神经节病变。

.0003 LEBER光学天体和肌张力障碍
MTND6，LDYT14596A
De Vries等人在一个大型荷兰血统中，某些成员中有Leber视神经萎缩与遗传性痉挛性肌张力障碍有关（参见500001和535000），而在其他成员中仅发现一种类型的异常（1996）发现了2个以前未报告的mtDNA突变。一个是ND4基因（516003.0003）中核苷酸位置11696处的异质A到G过渡，导致异亮氨酸被氨基酸位置312的缬氨酸取代。第二个突变是在A到G 的同质T到A过渡ND6基因中第14596位核苷酸的位置导致了蛋氨酸在26位氨基酸残基处被异亮氨酸取代。肌肉活检的生化分析显示严重的复合物I缺乏。

.0004光学天文望远镜
MTND6，LHON14495G
Chinnery等（2001）描述了2个谱系与Leber视神经萎缩（535000），后者在MTND6基因中具有相同的新的点突变，即14-495A-G改变导致亮氨酸-色氨酸替代。该突变在两个家族中都是异质的，线粒体基因组的测序证实该突变在两次孤立的情况下出现。

.0005 MELAS综合症
MTND6，MELAS14453A
在偶发的MELAS综合征病例中（540000），Ravn 等人（2001年）在ND6基因的核苷酸14453处发现了异质的G到A过渡，导致ala74到val（A74V）取代。该患者是一个7岁的女孩，她的正常发育一直持续到2岁。在2到3岁之间，她有呕吐发作，随后出现酮症酸中毒。她发展为肌阵挛性癫痫，全身无力和共济失调伴间歇性肌张力障碍。磁共振扫描显示两个半球均出现小脑发育不全和多发梗塞。肌肉活检在电子显微镜下发现脂质存储性肌病，线粒体正常。该患者发作嗜睡，乳酸性酸中毒和交替性轻瘫。眼科检查未发现视神经萎缩的迹象，但取消了视觉诱发电位（VEP）。母亲很健康没有线粒体疾病史。患者的线粒体酶分析显示肌肉中复合物I的活性降低。除D环的一部分外，对整个mtDNA进行测序，发现患者肌肉中mtDNA的82％和血液中的78％的14453G-A突变具有异质性。在母亲的血液或50个健康对照中均未检测到该突变。除了14453G-A突变，Ravn等（2001）确定了2个其他同质突变在MTTA基因（它们的患者，5628T-C的线粒体DNA 590000）和13535A-G在MTND5基因（516005），这可能对所观察到的减少的复合物I的活性贡献和患者的严重表型。

.0006光学天文望远镜
MTND6，LHON14482A
Valentino等人在2名以视觉恢复为特征的具有Leber视神经萎缩的男性相关男性中（535000）（2002年）在MTND6基因中鉴定出同质14482C-A颠倒，导致已知突变突变区域的met64到ile变化。对该区域的测序表明，该突变在单倍型J mtDNA背景上发现，类似于14484T-C突变（516006.0001），这导致了met64到Val的替换。蛋氨酸，异亮氨酸和缬氨酸都是疏水性的。

.0007因线粒体复杂性I缺陷而导致的LEIGH综合征
包括双侧纹状体坏死伴肌张力障碍
MTND6、14487T-C
Ugalde等人在患有Leigh综合征的男婴中（256000）（2003年）在MTND6基因中发现了一个异质14487T-C过渡，导致了met63-to-val（M63V）取代。该患者在4个月大时出现强直性阵挛性癫痫发作，后来被发现患有运动障碍，肌张力低下，耳聋，锥体束和锥体束外征兆，以及发作性脑干事件，包括动眼神经麻痹，斜视和反复呼吸暂停。实验室研究显示乳酸酸血症和基底神经节病变。他于7个月大时去世。病人的母亲血液中有24％的突变体负荷，病人的肌肉和肝脏中有65％的突变体负荷，成纤维细胞中有86％的突变体负荷。进一步的研究表明，该突变发生在该蛋白质最保守的跨膜螺旋中，并导致复合物I的组装受损（252010）。Ugalde等（2003年）评论了M63V突变的严重表型表达。

Solano等人在2位无关的男性中，分别从4岁和6岁开始患有进行性全身肌张力障碍和双侧纹状体坏死（2003）确定了M63V突变。在一名患者中，在肌肉（93％）和血液（67％）中存在高比例的突变mtDNA。他未受影响的母亲表现出26％的血液异质性。生化分析显示分离出的复合物I缺乏。Solano等（2003年）指出，其他报道（例如，Funalot等，2002年）发现MTND6和肌张力障碍的突变与双侧纹状体坏死之间存在关联。

.0008帕金森病6，修改者
MTND6、14319T-C
与早发性帕金森病（PARK6;患者605909）由于在PINK1基因（纯合突变608309.0002），皮科利等（2008）确定了MTND6基因的同质14319T-C突变和MTND6基因的同质突变（516006.0010）。14319T-C突变在6个预测的跨膜螺旋的第5个中导致了asn119-asp（N119D）取代。该患者发病于22岁。他的母亲对PINK1突变是杂合的，对线粒体突变也是同质的，并在53岁时发病。父亲仅对PINK1突变是杂合的，而在79岁时未受影响。先证者成纤维细胞的生化研究表明线粒体功能异常。，细胞色素C氧化酶的量减少，复合物I活性受损和过氧化氢生成量增加。Piccoli等（2008年）得出结论，线粒体突变与PINK1突变的结合可能加速了疾病的发作。

.0009癌
MTND6，1-BP INS，14249C
Bartoletti -Stella等人在结膜的附件泪腺的吞噬性肿瘤中（553000）（2011年）在MTND6基因中发现了一个1 bp的插入位点（14249insC），预计会导致复合物I移码并阻碍装配体I。该突变在肿瘤中似乎是异质的，通过免疫组织化学分析证实了这一结果，表明MTND6表达为与非肿瘤性组织相比，肿瘤中的肿瘤微弱得多。Ki67染色显示低增殖指数为1.8％，与病例的良性相符。