PR 结构域蛋白 16； PRDM16

MDS1/EVI1 样基因 1；梅尔1

HGNC 批准的基因符号：PRDM16

细胞遗传学位置：1p36.32 基因组坐标（GRCh38）：1:3,069,202-3,438,620（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

3q21q26 综合征代表 3q21 和 3q26 区域之间的反复易位、倒位或插入，并与骨髓增生异常综合征（MDS）或急性髓系白血病（AML）相关（Secker-Walker 等，1995）。该疾病通常以三系发育不良、特别是巨核细胞生成异常和不良预后为特征。据报道，类似类型的 MDS/AML 具有复发性 t（1;3）（p36;q21）易位（Moir 等，1984；Bloomfield 等，1985；Welborn 等，1987）。在 1p36.3 处的断点附近，Mochizuki 等人（2000）鉴定了一个新基因 MEL1，它编码与 MDS1/EVI1 高度同源的锌指蛋白，MDS1/EVI1 是由 EVI1 基因剪接变体编码的蛋白（165215）。1、257 个氨基酸的 MEL1 蛋白与 MDS1/EVI1 具有 56% 的氨基酸同一性，并且具有相似的结构域结构。MEL1的前222个氨基酸与MDS1的PR结构域（600049）高度同源，MEL1序列的其余部分与EVI1同源。在 N 端 PR 结构域之后，MEL1 具有锌指 DNA 结合结构域、富含脯氨酸的结构域、阻抑结构域、第二个锌指 DNA 结合结构域和 C 端酸性结构域。对各种白血病细胞系的 Northern 印迹和 RT-PCR 分析显示，仅在具有 t（1;3）的细胞中存在主要的 8-kb MEL1 转录物。在人体组织中，RT-PCR 显示 MEL1 仅在子宫和胎儿肾脏中表达。Mochizuki等人根据EVI1和MEL1基因在每个易位中的位置关系，

Nishikata 等人使用 PCR 技术（2003）克隆了编码短亚型的 MEL1 剪接变体，他们将其命名为 MEL1S。与Mochizuki等人报道的全长MEL1蛋白进行比较（2000），推导的 1,073 个氨基酸的 MEL1S 蛋白缺少部分 N 末端 PR 结构域。RT-PCR 在肾脏中检测到这两种转录本。MEL1和MEL1S的表观分子量分别为170和150 kD，t（1;3）阳性白血病主要表达MEL1S蛋白。

在胎儿和成人心脏中，Arndt 等人（2013）观察到 PRDM16 在心肌细胞和间质细胞的细胞核中定位。在小鼠胚胎第 13.5 天，Prdm16 定位于整个心室肌，包括心内膜和心外膜。在成年小鼠中，Prdm16 定位主要局限于心肌细胞的细胞核。在斑马鱼中，RNA 原位杂交揭示了 prdm16 在大脑和心脏中的主要表达。

▼ 基因结构

Nishikata 等人（2003）确定 PRDM16 基因包含 17 个编码外显子，跨度约为 400 kb。外显子 1 和外显子 2 分别包含 1 个和 2 个转录起始位点。外显子 4 包含一个用于翻译短 PRDM16 同工型的内部起始密码子。

▼

使用 FISH 进行绘图，Mochizuki 等人（2000）将 PRDM16 基因定位到染色体 1p36.3。

▼ 基因功能

Nishikata 等人（2003）表明 MEL1 和 MEL1S 在体外与 EVI1 结合相同的共有序列。报告基因检测显示，MEL1S 通过其第二个 DNA 结合域弱激活转录，而 MEL1 既不显示转录激活，也不显示抑制。MEL1S 的过表达可阻断 IL3（147740）依赖性小鼠骨髓细胞中 GCSF（CSF3; 138970）诱导的粒细胞分化，但 MEL1 不能阻断分化。西片等人（2003）得出结论，MEL1S 的过度表达是骨髓性白血病发病机制的一个致病因素。

Shing 等人使用 RT-PCR（2007）与正常 CD34（142230）阳性细胞相比，在所有 5 种具有 1p36 重排的白血病中检测到编码全长 PRDM16 和/或短 PRDM16 亚型（sPRDM16）的转录本的过度表达。PRDM16 和 sPRDM16 的过表达也在具有正常核型的 AML 的重要子集中被发现，但在具有 1p36 以外易位的 AML 中却没有发现。具有1p36重排的AML具有相对较高的p53突变发生率（TP53；191170），而具有正常核型的AML具有相对较高的调节TP53的核磷蛋白突变发生率（NPM1；164040）。小鼠骨髓中 sPRDM16 的过度表达可诱导具有完全外显率的 AML，但仅限于 p53 缺失的情况。小鼠白血病的特点是多谱系细胞异常和巨核细胞发育不良，类似于具有 1p36 易位或 NPM1 突变的人类 AML。sPRDM16 的过度表达增加了体内造血干细胞库的数量，并在体外阻断了骨髓分化并延长了祖细胞寿命。p53 的缺失增强了 sPRDM16 对干细胞数量的影响并诱导祖细胞永生化。盛等人（2007）得出结论，sPRMD16 与 p53 通路的破坏协同作用，诱导骨髓性白血病。p53 的缺失增强了 sPRDM16 对干细胞数量的影响并诱导祖细胞永生化。盛等人（2007）得出结论，sPRMD16 与 p53 通路的破坏协同作用，诱导骨髓性白血病。p53 的缺失增强了 sPRDM16 对干细胞数量的影响并诱导祖细胞永生化。盛等人（2007）得出结论，sPRMD16 与 p53 通路的破坏协同作用，诱导骨髓性白血病。

西尔等人（2008）通过体内命运图谱证明，棕色脂肪细胞而非白色脂肪细胞源自表达 MYF5（159990）的前体细胞，该基因以前被认为仅在肌源性谱系中表达。他们还证明转录调节因子 PRDM16 控制骨骼成肌细胞和棕色脂肪细胞之间的双向细胞命运转换。棕色脂肪前体中 PRDM16 的丢失会导致棕色脂肪特征的丧失并促进肌肉分化。相反，成肌细胞中 PRDM16 的异位表达诱导其分化为棕色脂肪细胞。PRDM16 通过与 PPAR-γ（601487）结合并激活其转录功能来刺激棕色脂肪生成。最后，Prdm16 缺陷的棕色脂肪表现出异常的形态，产热基因表达降低，以及肌肉特异性基因的表达升高。综上所述，Seale 等人（2008）得出的结论是，PRDM16 指定了来自表达成肌细胞标记且不参与白色脂肪生成的祖细胞的棕色脂肪谱系。

曾等人（2008）证明 BMP7（112267）激活棕色脂肪生成的完整程序，包括诱导棕色脂肪命运的早期调节因子 PRMD16 和 PGC1A（604517）、增加棕色脂肪定义标记解偶联蛋白 1（UCP1；113730）和脂肪生成转录因子 PPAR-γ 和 CCAAT/增强子结合蛋白（C/EBP；参见 1）的表达。 16897），并通过 p38 丝裂原激活蛋白激酶（MAPK14；600289）和 PGC1 依赖性途径诱导线粒体生物发生。

梶村等人（2009）证明 PRDM16 与 C/EBP-β（189965）的活性形式形成转录复合物，作为控制细胞命运从成肌细胞前体细胞转变为棕色脂肪细胞的关键分子单位。PRDM16 和 C/CEBP-β 的强制表达足以在幼稚成纤维细胞（包括小鼠和人的皮肤成纤维细胞）中诱导功能齐全的棕色脂肪程序。将表达这两种因子的成纤维细胞移植到小鼠体内会产生具有棕色脂肪形态和生化特征的异位脂肪垫。与内源性棕色脂肪一样，这种合成棕色脂肪组织充当葡萄糖摄取的汇，这是通过氟脱氧葡萄糖的正电子发射断层扫描确定的。梶村等人。

大野等人（2013）证明常染色组氨酸-赖氨酸 N-甲基转移酶-1（EHMT1; 607001）是 PRDM16 转录复合物中必需的棕色脂肪组织（BAT）富含赖氨酸甲基转移酶，并控制棕色脂肪细胞的命运。棕色脂肪细胞中 EHMT1 的缺失会导致棕色脂肪特征的严重丧失，并通过肌肉选择性基因启动子的组蛋白 3 赖氨酸 9（H3K9me2 和 3）的去甲基化诱导体内肌肉分化。相反，EHMT1 表达通过稳定 PRDM16 蛋白来正向调节 BAT 选择性生热程序。值得注意的是，脂肪特异性删除 EHMT1 会导致 BAT 介导的适应性产热、肥胖和全身胰岛素抵抗显着减少。大野等人。

▼ 分子遗传学

Arndt 等人在 18 名染色体 1p36 缺失（见 607872）的患者中，有 17 名显示出心肌疾病（左心室致密化不全或心肌病；见 615373）的证据（2013）比对了染色体丢失区域，并在 chr1:3,224,674-3,354,772 bp（GRCh37）处确定了一个共享删除区间，该区间仅涉及单个基因 PRDM16，特别是外显子 4 至 17。对 75 名 LVNC 先证者中的 PRDM16 进行测序，确定了 3 名具有杂合 PRDM16 突变的先证者（605557.0001 -605557.0003），在 156 个对照或 1000 个基因组计划数据库中不存在。通过 RNA-seq 对来自接受移植的扩张型心肌病患者的 131 份外植心脏活检样本进行分析，发现 5 名患者的 PRDM16 基因中存在 4 个其他变异（参见例如 605557.0004-605557.0006），

▼ 动物模型

转录辅助因子对于转化生长因子-β（TGFB; 190180）超家族信号传导的调节至关重要，并在胚胎发育（包括颅面发育）过程中发挥关键和广泛的作用。比约克等人（2010）描述了由内含子 Prdm16 剪接突变引起的非综合征性腭裂（NSCP；参见 OFC1, 119530）的二级腭裂（csp1） N-乙基-N-亚硝基脲诱导小鼠模型。Prdm16 编码调节 TGF-β 信号传导的转录辅助因子，其表达模式与上颚和颅面发育中的作用一致。腭裂似乎是小颌畸形和由于舌头的物理阻碍而导致上颚架抬高失败的结果，类似于人类皮埃尔·罗宾序列（261800）的二次腭裂。

阿恩特等人（2013）对 PRDM16 的斑马鱼直系同源物进行吗啉敲低，以重现潜在的单倍体不足。他们观察到剂量依赖性心动过缓，与对照组相比，心输出量显着减少。野生型人 PRDM16 以剂量依赖的方式有效地挽救了收缩障碍。与野生型相比，变形斑马鱼心脏中心肌细胞总数显着减少，心肌细胞增殖显着降低，有证据表明细胞凋亡随之增加。此外，吗啡心脏中的耦合显着减少。心室外曲率的平均估计传导速度证实与野生型相比，变形心脏的脉冲遗传速度显着降低。

▼ 等位基因变异体（6 个选定示例）：.

0001 左心室致密化不全 8
PRDM16、LYS702TER
在一名诊断为左心室致密化不全（LVNC8；615373）的女性患者中，Arndt 等人（2013）鉴定了 PRDM16 基因外显子 9 中从头 c.2104A-T 颠换的杂合性，导致 lys702-to-ter（K702X）取代。该患者在 12 岁时因心律失常被诊断出，除 LVNC 外，还表现出轻度至中度左心室功能障碍和扩张。在她未受影响的父母、156 名对照者或千人基因组计划数据库中均未发现这种突变。在 K702X 突变转基因斑马鱼中，观察到剂量依赖性心动过缓，并且与对照组相比，心输出量显着降低。野生型 PRDM16 以剂量依赖的方式有效地挽救了收缩损伤，但与 morphant 敲低斑马鱼相比，需要 10 倍过量的野生型 RNA。与野生型相比，突变斑马鱼心脏中心肌细胞总数显着减少，心肌细胞增殖显着降低，有证据表明细胞凋亡随之增加。此外，突变心脏中的耦合显着减少。心室外曲率的平均估计传导速度证实，与野生型相比，突变型心脏的脉冲遗传速度显着降低。突变心脏中的耦合显着减少；心室外曲率的平均估计传导速度证实，与野生型相比，突变型心脏的脉冲遗传速度显着降低。突变心脏中的耦合显着减少；心室外曲率的平均估计传导速度证实，与野生型相比，突变型心脏的脉冲遗传速度显着降低。

.0002 左心室致密化不全 8
PRDM16，1-BP DUP，1573C
在一名诊断为左心室致密化不全的男性患者中（LVNC8；615373），Arndt 等人（2013）鉴定了 PRDM16 基因外显子 9 中从头 1 bp 重复（1573dupC）的杂合性，导致移码导致过早终止密码子（Arg525ProfsTer79）。在他未受影响的父母或姐妹、156 名对照者或千人基因组计划数据库中均未发现这种突变。该患者 33 ，患有严重的双心室心力衰竭，伴有收缩和舒张功能障碍、继发性肺动脉高压以及心房和心室扩张。他接受了双心室心内除颤器。

.0003 左心室致密化不全 8
PRDM16、ASN816SER
在一名诊断为左心室致密化不全的男性患者中（LVNC8; 615373），Arndt 等人（2013）鉴定了 PRDM16 基因外显子 9 中 c.2447A-G 转变的杂合性，导致高度保守残基处的 asn816 到 Ser（N816S）取代。在他未受影响的父母、156 名对照者或千人基因组计划数据库中均未发现这种突变。该患者在11岁时因3级二尖瓣关闭不全而接受了发育不良二尖瓣重建术，此时左心房和心室扩大，但心脏功能得以保留。心脏手术时进行的左心室活检组织学显示间质纤维化和肌细胞紊乱增加。

.0004 重新分类 - 意义不明的变体
PRDM16，VAL1101MET
该变体以前的标题为“心肌病，扩张，1LL”，已根据 Lek 等人的报告重新分类（2016）。

Arndt 等人在 2 名接受心脏移植的扩张型心肌病（CMD1LL；参见 615373）患者中（2013）鉴定了 PRDM16 基因外显子 15 中 c.3301G-A 转变的杂合性，导致 C 末端保守残基处的 val1101-to-met（V1101M）取代，该序列介导与 SKI（164780）相互作用和 TGFB（参见 190180）信号传导的相互作用。

莱克等人（2016）指出，ExAC 数据库中，V1101M 变异在南亚人群中具有较高的等位基因频率（0.0256），表明它不具有致病性。

.0005 扩张型心肌病，1LL
PRDM16、PRO291LEU
在一名接受心脏移植的扩张型心肌病（CMD1LL；参见 615373）患者中，Arndt 等人（2013）鉴定了 PRDM16 基因外显子 6 中 c.872C-T 转变的杂合性，导致锌指结构域中高度保守的残基处由 pro291 替换为 leu（P291L）。

.0006 扩张型心肌病，1LL
PRDM16，LEU887PRO
在一名接受心脏移植的扩张型心肌病（CMD1LL；参见 615373）患者中，Arndt 等人（2013）鉴定了 PRDM16 基因外显子 9 中 c.2660T-C 转变的杂合性，导致 C 末端高度保守残基处的 leu887 到 pro（L887P）取代，该序列介导与 SKI（164780）相互作用和 TGFB（参见 190180）信号传导的相互作用。