酪蛋白肽酶B； CLPB

ClpB，大肠杆菌，
钾转运缺陷抑制剂 3 的同系物；SKD3

HGNC 批准的基因符号：CLPB

细胞遗传学位置：11q13.4 基因组坐标（GRCh38）：11:72,285,495-72,434,531（来自 NCBI）

▼ 说明

寡聚 AAA+ ATP 酶（例如 CLPB）是细胞质量控制中的关键角色，可以降解或重新激活错误折叠的蛋白质。这些酶利用 ATP 水解的能量来产生重塑结合底物所需的机械力。在细菌中，寡聚 ClpB 通过重新折叠底物蛋白的保守线程活性重新激活聚集蛋白（Haslberger 等人总结，2008）。

▼ 克隆与表达

佩里尔等人（1995）克隆了小鼠 ClpB，他们将其称为 Skd3。推导的 677 个氨基酸的蛋白质具有 4 个 N 端锚蛋白（参见 612641）样重复序列，预计可介导蛋白质-蛋白质相互作用，随后是一个 378 个氨基酸的 C 端结构域，具有 ATP 结合 A 和 B 共有基序。C 端结构域与大肠杆菌 ATP 酶家族（包括 ClpB）中的结构域相似。Northern 印迹分析检测到 2.3 kb 转录物在所有 8 个小鼠组织中均有可变表达，其中睾丸中表达最高，其次是心脏、骨骼肌和肾脏。脾脏中几乎没有检测到表达。在 Leydig 和 Sertoli 来源的睾丸细胞系中均发现 Skd3 表达。

沃特曼等人（2015）发现成人脑组织中存在 CLPB 基因表达；胎儿脑组织中的表达比成人脑组织中低约5倍。在粒细胞中也发现该基因的低表达。

▼ 基因功能

佩里尔等人（1995）发现小鼠 Skd3 的表达可以抵消缺乏钾转运蛋白 Trk1 和 Trk2 的酵母的生长缺陷。

Cupo 和 Shorter（2020）证明 SKD3 是一种 ATP 酶依赖性蛋白解聚酶，并且 SKD3 锚蛋白重复结构域内的 AAA+ 元件具有孤立的解聚酶活性，不需要 Hsp70 或 Hsp40 进行刺激。研究发现 SKD3 可被线粒体内膜菱形蛋白酶 PARL（607858）裂解，从而增强 SKD3 解聚酶活性。此外，在 SKD3 敲除的 HAP1 细胞中，质谱分析显示与野生型细胞相比，线粒体中的蛋白质溶解度降低。不溶性蛋白中包括参与细胞凋亡和蛋白水解的蛋白，包括HAX1（605998）、OPA1（605290）、PHB2（610704）、PARL、SMAC/DIABLO（605219）和HTRA2（606441）。

▼ 测绘

Hartz（2015）根据 CLPB 序列（GenBank AK023214）与基因组序列（GRCh38）的比对，将 CLPB 基因对应到染色体 11q13.4。

▼ 分子遗传学

3-甲基戊二酸尿症，VIIB 型，常染色体隐性遗传

Wortmann 等人在来自 9 个无关家族的 14 名患有常染色体隐性遗传 3-甲基戊烯酸尿症 VIIB 型（MGCA7B; 616271）的个体中（2015）鉴定了 CLPB 基因中的 14 种不同的纯合或复合杂合突变（参见例如 616254.0001-616254.0007）。前2名无关患者的突变是通过外显子组测序发现的；通过对另外 16 名具有相似表型的个体的 CLPB 基因进行直接测序，发现了后续患者的突变。所有患者的尿 3-MGA 均升高，但其他体征和症状的严重程度差异很大。大多数患者早期出现累及灰质的脑病和中度至重度中性粒细胞减少症。疾病的严重程度与特定错义突变的位置和性质之间没有明确的相关性，尽管表型更严重的患者往往携带突变，导致功能蛋白完全缺失。受影响个体的成纤维细胞没有显示线粒体氧化磷酸化或磷脂代谢缺陷。对其中一种突变（R408G；616254.0006）进行的体外功能表达研究表明，突变蛋白的 ATP 酶活性降低为野生型的 26%。四种错义变体无法挽救斑马鱼中 clpb 直系同源物的吗啉基敲低，表明这些变体几乎没有或没有残留活性。对其中一种突变（R408G；616254.0006）进行的体外功能表达研究表明，突变蛋白的 ATP 酶活性降低为野生型的 26%。四种错义变体无法挽救斑马鱼中 clpb 直向同源物的吗啉基敲低，表明这些变体几乎没有或没有残留活性。对其中一种突变（R408G；616254.0006）进行的体外功能表达研究表明，突变蛋白的 ATP 酶活性降低为野生型的 26%。四种错义变体无法挽救斑马鱼中 clpb 直系同源物的吗啉基敲低，表明这些变体几乎没有或没有残留活性。

Saunders 等人在 4 名患有 MGCA7 的格陵兰血统患者中，包括 2 名同胞（2015）鉴定了 CLPB 基因中的纯合错义突变（T268M; 616254.0008）。该突变是通过纯合性作图和候选基因测序发现的。对患有类似疾病的无关患者进行外显子组测序，发现 CLPB 基因中存在复合杂合截短突变（616254.0007 和 616254.0009）。患者成纤维细胞的免疫印迹分析显示不存在 CLPB 蛋白。

在一项关于 MGCA7 患者 CLPB 基因突变致病性的研究中，Cupo 和 Shorter（2020）发现残余解聚酶活性与疾病严重程度相关。具有 T268M 突变（616254.0008）的 CLPB 与中度疾病相关，具有 27% 的解聚酶活性，而具有 R475Q、A591V（616254.0003）或 R650P 突变的 CLPB 与严重疾病相关，具有 0 至 4% 的解聚酶活性。残余 CLPB ATP 酶活性与疾病严重程度无关。

Rivalta 等人在一名患有 MGCA7B 的 5 岁女孩中（2022）鉴定了 CLPB 基因中的复合杂合突变（616254.0018-616254.0019）。这些突变是通过全外显子组测序鉴定并通过桑格测序证实的，是在父母的携带状态下发现的。里瓦尔塔等人（2022）得出结论，CLPB 的双等位基因突变可导致轻度表型，伴有严重的先天性中性粒细胞减少症。

3-甲基戊二酸尿症，VIIA 型，常染色体显性遗传

Wortmann 等人在 6 名无关的常染色体显性 3-甲基戊二酸尿症 7A 型（MGCA7A; 619835）患者中表现为中性粒细胞减少症和神经功能障碍（2021）鉴定了CLPB基因中的4种不同的从头杂合错义变体（参见例如616254.0011-616254.0013）。这些突变是通过外显子组或基因组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。使用荧光素酶测定的体外功能表达研究表明，突变导致 ATP 酶活性不同程度降低，并损害 CLPB 的复性和解聚酶活性。当与野生型 CLPB 混合时，突变表现出显性失活效应。在对照成纤维细胞中，HAX1（605998）主要作为单体迁移，而患者样本显示多个 HAX1 峰以更高的分子质量与 CLPB 共迁移。这些发现表明 CLPB 和 HAX1 之间存在更持久的相互作用；HAX1 在 SCN3 中发生突变（610738）。

严重先天性中性粒细胞减少症 9，常染色体显性遗传

Warren 等人在 10 名患有常染色体显性严重先天性中性粒细胞减少症 9（SCN9; 619813）的无关个体中（2022）鉴定了CLPB基因中的6种不同的杂合错义突变（参见例如616254.0014-616254.0016）。这些突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。2 名患者的突变是从头发生的；无法进行其他患者的家庭研究。所有突变均发生在 CLPB C 端 ATP 结合袋的保守残基处。CD34+造血细胞中CLPB的敲低导致成熟中性粒细胞显着减少和粒细胞前体数量增加，表明CLPB是正常粒细胞分化所必需的。转染 CD34+ 细胞的体外研究表明，CLPB 变体可损害粒细胞分化并增强细胞凋亡，但不会影响细胞周期或引起 ER 应激。混合研究表明突变对 CLPB ATP 酶活性和解聚酶活性具有显性负效应。其他研究表明，测试的 ATP 结合袋变异会损害线粒体呼吸，这表明线粒体功能障碍和粒细胞生成缺陷之间可能存在机制联系。此外，3名周期性中性粒细胞减少症患者被发现携带CLPB基因杂合R628C变异体；尚未对该变体进行功能研究。接受测试的 5 名患者均未出现 3-甲基戊二酸尿症。混合研究表明突变对 CLPB ATP 酶活性和解聚酶活性具有显性负效应。其他研究表明，测试的 ATP 结合袋变异会损害线粒体呼吸，这表明线粒体功能障碍和粒细胞生成缺陷之间可能存在机制联系。此外，3名周期性中性粒细胞减少症患者被发现携带CLPB基因杂合R628C变异体；尚未对该变体进行功能研究。接受测试的 5 名患者均未出现 3-甲基戊二酸尿症。混合研究表明突变对 CLPB ATP 酶活性和解聚酶活性具有显性负效应。其他研究表明，测试的 ATP 结合袋变异会损害线粒体呼吸，这表明线粒体功能障碍和粒细胞生成缺陷之间可能存在机制联系。此外，3名周期性中性粒细胞减少症患者被发现携带CLPB基因杂合R628C变异体；尚未对该变体进行功能研究。接受测试的 5 名患者均未出现 3-甲基戊二酸尿症。表明线粒体功能障碍和粒细胞生成缺陷之间可能存在机制联系。此外，3名周期性中性粒细胞减少症患者被发现携带CLPB基因杂合R628C变异体；尚未对该变体进行功能研究。接受测试的 5 名患者均未出现 3-甲基戊二酸尿症。表明线粒体功能障碍和粒细胞生成缺陷之间可能存在机制联系。此外，3名周期性中性粒细胞减少症患者被发现携带CLPB基因杂合R628C变异体；尚未对该变体进行功能研究。接受测试的 5 名患者均未出现 3-甲基戊二酸尿症。

▼ 动物模型

沃特曼等人（2015）发现斑马鱼胚胎中 clpb 直向同源物的吗啡啉敲低会导致剂量依赖性小脑缺陷、小头畸形和视顶盖尺寸减小。

▼ 等位基因变异体（19 个选定示例）：

.0001 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，3-BP INV，NT1305

在一名 18 岁女孩中，患有轻度 3-甲基戊二酸尿症并伴有白内障、神经系统受累和中性粒细胞减少症（MGCA7B; 616271），Wortmann 等人（2015）鉴定了 CLPB 基因中的复合杂合突变：外显子 12 中的 c.1305_1307 倒位（c.1305_1307inv, NM_030813.4），导致 AAA+ 结构域中的 Glu435_Gly436delinsAspPro 替换，以及 c.1937G-T 倒位（c.1937G-T, NM_ 030813.4）位于外显子 17 中，导致 D2 结构域中高度保守的残基处被 gly646 替换为 val（G646V；616254.0002）。这些突变是通过外显子组测序发现的，与家族中的疾病分开，并根据公共数据库和包含 5,036 个外显子组的内部数据库进行筛选。在外显子组聚合联盟的 122,598 个等位基因中的 1 个中发现了 c.1937G-T 变体。

.0002 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，GLY646VAL

讨论 Wortmann 等人在患有 3-甲基戊烯酸尿症并伴有白内障、神经系统受累和中性粒细胞减少症（MGCA7B; 616271）的患者中以复合杂合状态发现的 CLPB 基因中的 gly646-to-val（G646V）突变（c.1937G-T, NM_030813.4）（2015），参见 616254.0001。

.0003 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，ALA591VAL

Wortmann 等人发现，一名患有严重 3-甲基戊烯酸尿症并伴有白内障、神经系统受累和中性粒细胞减少症（MGCA7B; 616271）的女孩在 3 岁零 10 个月时死亡（2015）在 CLPB 基因的外显子 16 中鉴定出纯合 c.1772C-T 转换（c.1772C-T，NM_030813.4），导致 D2 结构域中高度保守的残基处由 ala591 替换为 val（A591V）。该突变是通过外显子组测序发现的，与家族中的疾病分离，并根据公共数据库和包含 5,036 个外显子组的内部数据库进行筛选；它不存在于外显子组聚合联盟数据库中。没有对该变体进行功能研究。

.0004 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，MET411ILE

Wortmann 等人在 2 名患有轻度 3-甲基戊烯酸尿症并伴有白内障、神经系统受累和中性粒细胞减少症的同胞中（MGCA7B; 616271），但没有神经系统损伤（2015）鉴定了 CLPB 基因中的复合杂合突变：外显子 11 中的 c.1233G-A 转换（c.1233G-A，NM_030813.4），导致 AAA+ 结构域中高度保守残基处的 met411 到 ile（M411I）取代，以及外显子 16 中的 c.1850A-G 转换，导致 tyr617 D2 结构域中高度保守残基处的 -to-cys（Y617C；616254.0005）取代。M411I 或 Y617C 等位基因的表达无法挽救斑马鱼中 clpb 直向同源物的吗啉代敲低，表明这些变体几乎没有或没有残留活性。

.0005 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，TYR617CYS

讨论 CLPB 基因中的 tyr617-to-cys（Y617C）突变（c.1850A-G, NM_030813.4），该突变在患有白内障、神经系统受累和中性粒细胞减少症（MGCA7B; 616271）的 3-甲基戊二酸尿症患者中以复合杂合状态发现（2015），参见 616254.0004。

.0006 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，ARG408GLY

Wortmann 等人在 3 名患有中度严重 3-甲基戊烯酸尿症并伴有白内障、神经系统受累和中性粒细胞减少症的同胞中（MGCA7B; 616271）（2015）鉴定了 CLPB 基因中的复合杂合突变：外显子 11 中的 c.1222A-G 转换（c.1222A-G、NM_030813.4），导致 AAA+ 结构域中的保守残基处的 arg408 到甘氨酸（R408G）取代，以及外显子 11 中的 c.1249C-T 转换，导致 arg417 -to-ter（R417X; 616254.0007）替代。R408G突变在Exome Aggregation Consortium数据库中的频率为0.011%（122,848个等位基因中的22个），R417X突变在该数据库的122,848个等位基因中的4个中发现；所有对照都是突变杂合的。体外功能表达研究表明，R408G 突变蛋白的 ATP 酶活性降低为野生型的 26%。

.0007 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，ARG417TER

Wortmann 等人讨论了 CLPB 基因中的 arg417-to-ter（R417X）突变（c.1249C-T, NM_030813.4），该突变在患有白内障、神经系统受累和中性粒细胞减少症（MGCA7B; 616271）的 3-甲基戊烯酸尿症患者中以复合杂合状态发现（2015），参见 616254.0006 和 Saunders 等人（2015），参见 616254.0009。

.0008 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，THR268MET（rs200032855）

Saunders 等人对来自格陵兰岛的 4 名患有 3-甲基戊烯酸尿症并伴有白内障、神经系统受累和中性粒细胞减少症的患者（MGCA7B；616271）进行了研究，其中包括一对同胞（2015）鉴定了 CLPB 基因中的纯合 c.803C-T 转换（rs200032855），导致 1 个锚蛋白结构域中高度保守的残基处发生 thr268 至met（T268M）取代。通过纯合性作图和候选基因测序发现的突变与其中 1 个家族的疾病分离。格陵兰对照中突变的携带频率为 3.3%。在美国或 Exome Variant Server 数据库中的 2,180 个对照样本中未发现该变体，但在 ClinSeq 数据库中报告的携带频率为 662 个中的 1 个。患者成纤维细胞的免疫印迹分析显示不存在 CLPB 蛋白。

.0009 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，LYS321TER

Saunders 等人在一名患有 3-甲基戊烯酸尿症并伴有白内障、神经系统受累和中性粒细胞减少症的女孩中（MGCA7B; 616271）（2015）鉴定了 CLPB 基因中的复合杂合突变：c.961A-T 颠换（c.961A-T、NM_030813.4），导致 lys321-to-ter（K321X）取代，以及 c.1249C-T 转换，导致 arg417-to-ter（R417X; 616254.0007）取代。这些突变是通过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，并且在外显子组测序项目数据库或 2,180 个内部对照样本中未发现。患者成纤维细胞的免疫印迹分析显示不存在 CLPB 蛋白。

.0010 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，1-BP DEL，1685T

Capo-Chichi 等人在 4 名兄弟姐妹中，由近亲柬埔寨人出生，患有 3-甲基戊二酸尿症并伴有白内障、神经系统受累和中性粒细胞减少症（MGCA7B；616271）（2015）在 CLPB 基因中发现了一个纯合 1-bp 缺失（c.1685delT, NM_030813.3），导致移码和提前终止（Ile562ThrfsTer23）。该突变是通过纯合性作图和外显子组测序相结合发现的，并通过桑格测序得到证实。它与家族中的疾病分离，并且在 dbSNP、1000 基因组计划或外显子组测序计划数据库或 657 个内部对照外显子组中未发现。患者有严重的表型：出生时，它们不能自主移动或呼吸，并表现出由最小触觉刺激引起的持续阵挛运动；所有患者均依赖呼吸机，并在去除呼吸支持后的第一周内死亡。

.0011 3-@甲基戊二酸尿，VIIA 型
CLPB，PRO427LEU

在一名 19 个月大的女孩（P2）中，她因 3-甲基戊二酸尿症并伴有神经系统受累和中性粒细胞减少症（MGCA7A; 619835）死亡，Wortmann 等人（2021）鉴定了 CLPB 基因中的从头杂合 c.1280C-T 转变，导致孔区域中 pro427 到 leu（P427L）的取代。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。使用荧光素酶测定的体外功能表达研究表明，该突变仅导致 ATP 酶活性轻度降低，但严重损害复性和解聚酶活性。当与野生型 CLPB 混合时，该突变表现出显性失活效应。该患者在婴儿期就出现癫痫发作和肌张力低下，几乎没有达到发育里程碑。

.0012 3-@甲基戊二酸尿，VIIA 型
CLPB，GLY560ARG

在 2 名不相关的患者（P3 和 P4）中，患有 3-甲基戊二酸尿症并伴有神经系统受累和中性粒细胞减少症（MGCA7A；619835），Wortmann 等人（2021）鉴定了 CLPB 基因中的从头杂合 c.1678G-A 转变，导致 ATP 结合位点附近发生 gly560 至 arg（G560R）取代。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。使用荧光素酶测定的体外功能表达研究表明，该突变导致 ATP 酶活性降低，并严重损害 CLPB 的复性和解聚酶活性。当与野生型 CLPB 混合时，该突变表现出显性失活效应。这些患者存在整体发育迟缓、言语能力差、小头畸形和失神发作等症状。两人均患有中性粒细胞减少症和反复感染；P4接受造血干细胞移植。

.0013 3-@甲基戊二酸尿，VIIA 型
CLPB，ARG561TRP

在 2 名不相关的患者（P5 和 P6）中，患有 3-甲基戊二酸尿症并伴有神经系统受累和中性粒细胞减少症（MGCA7A；619835），Wortmann 等人（2021）鉴定了 CLPB 基因中的从头杂合 c.1681C-T 转变，导致 arg561 到 trp（R561W）取代。该突变是通过外显子组或基因组测序发现并经桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中不存在。尚未对该变体进行功能研究，但分子模型预测它是有害的，并且可能对 CLPB 功能产生显性负效应。患者存在不同程度的神经系统异常：P5 具有严重的整体发育迟缓、言语能力差和非典型失神癫痫发作，而 P6 仅具有轻度言语迟缓且没有癫痫发作。两人均患有中性粒细胞减少症和反复感染；P6接受造血干细胞移植。两名患者均未患有白内障。

.0014 中性粒细胞减少症，严重先天性，9，常染色体显性
CLPB，THR388LYS

Warren 等人在一名患有严重先天性中性粒细胞减少症 9（SCN9; 619813）的法国男子（Fr-0019）中进行了研究（2022）鉴定了 CLPB 基因中的从头杂合 c.1163C-A 颠换，导致 ATP 结合结构域中的保守残基发生 thr388 至 lys（T388K）取代。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。没有对该变体进行功能研究。该患者是一名成年人，但在 1.5 岁时出现中性粒细胞减少症。他患有反复感染和白内障，但没有神经系统受累或 3-甲基戊二酸尿症。

.0015 中性粒细胞减少症，严重先天性，9，常染色体显性
CLPB，ARG561GLY

Warren 等人在一名患有严重先天性中性粒细胞减少症 9（SCN9; 619813）的女性患者（SCNIR-2）中进行了研究（2022）鉴定了 CLPB 基因中的杂合 c.1681C-G 颠换，导致 ATP 结合域中的保守残基处的 arg561 到甘氨酸（R561G）取代。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。体外功能研究表明，R561G 突变以显性失活的方式损害粒细胞分化和线粒体功能。该变异导致 CLPB ATP 酶和解聚酶活性降低。该患者有反复感染，但没有神经系统受累或 3-甲基戊二酸尿症。

.0016 中性粒细胞减少症，严重先天性，9，常染色体显性遗传
CLPB，ARG561GLN

Warren 等人在 4 名患有严重先天性中性粒细胞减少症 9（SCN9; 619813）的无关患者中（2022）鉴定了 CLPB 基因中的杂合 c.1682G-A 转换，导致 ATP 结合域中的保守残基处的 arg561 至 gln（R561Q）取代。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。该突变被证明在 1 名患者中从头发生。体外功能研究表明，该突变损害了线粒体呼吸功能。3 名患者患有感染，1 名患者患有癫痫和学习困难，另一名患者患有白内障。接受测试的一名患者没有 3-甲基戊二酸尿症。

.0017 中性粒细胞减少症，严重先天性，9，常染色体显性
CLPB，ARG620CYS

Warren 等人在 2 名患有严重先天性中性粒细胞减少症 9（SCN9; 619813）的无关患者中（2022）鉴定了 CLPB 基因中的杂合 c.1858C-T 转变，导致 ATP 结合域中的保守残基处的 arg620 至 cys（R620C）取代。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。体外功能研究表明，R620C 突变以显性失活方式损害粒细胞分化和线粒体功能。该变异导致 CLPB ATP 酶和解聚酶活性降低。患者在婴儿期就出现中性粒细胞减少症；1 例反复感染。两人均无神经系统特征或 3-甲基戊二酸尿症。

.0018 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，ARG628CYS

Rivalta 等人对一名患有 3-甲基戊二酸尿症和中性粒细胞减少症（MGCA7B; 616271）的 5 岁女孩进行了研究（2022）鉴定了 CLPB 基因中 2 个突变的复合杂合性：c.1882C-T 转换导致 arg628-to-cys（R628C）替换，以及 2-bp 删除和 2-bp 插入（c.1903_1904delinsAA）导致 ala635-to-lys（A635K; 616254.0019）替换。两种突变都位于高度保守的位点。这些突变是通过全外显子组测序鉴定并通过桑格测序证实的，是在父母的携带状态下发现的。ExAC、千人基因组计划和 gnomAD 数据库中均不存在这两种突变。患者成纤维细胞中的复合物 V 活性降低。

.0019 3-@甲基戊二酸尿，VIIB 型
CLPB，ALA635LYS

为了讨论 CLPB 基因中的 c.1903_1904delinsAA 突变，导致 ala635-to-lys（A635K）取代，Rivalta 等人在 3-甲基戊烯酸尿症和中性粒细胞减少症（MGCA7B; 616271）患者的复合杂合状态下鉴定出该突变（2022），参见 616254.0018。