SPG7 基质 AAA 肽酶亚基，PARAPLEGIN； 自行火炮7
- SPG7基因
- 截肢蛋白；PGN
- 细胞基质粘附调节剂；CMAR
- 细胞粘附调节剂；CAR
HGNC 批准的基因符号：SPG7
细胞遗传学位置：16q24.3 基因组坐标（GRCh38）：16:89,508,388-89,557,768（来自 NCBI）
▼ 说明
SPG7 基因编码 paraplegin，m-AAA 蛋白酶的一个组成部分。m-AAA 蛋白酶是线粒体内膜的 ATP 依赖性蛋白水解复合物，可降解错误折叠的蛋白质并调节核糖体组装（Koppen 等，2007）。
▼ 克隆与表达
基于对对应到 16q24.3（SPG7; 607259） 的常染色体隐性痉挛性截瘫家族的连锁分析，Casari 等人（1998） 使用 EST 克隆筛选人类 cDNA 文库并分离候选基因。与该基因相对应的全长 cDNA 序列编码了一个推导的 795 个氨基酸的蛋白质，他们将其命名为 paraplegin。Northern 印迹分析在所有测试的胎儿和成人组织中检测到约 3.2 kb 的转录本。在心脏和胰腺中检测到另外两个大约 2.6 和 7.5 kb 的杂交转录本。
卡萨里等人（1998） 得出结论，由 Pullman 和 Bodmer（1992） 鉴定为与基因组 DNA 共线的 459 bp 转录物的 CAR 基因是 SPG7 基因 3 引物非转录区域的一部分。在支持他们的结论的其他证据中，Casari 等人（1998） 在 30 多个不同的 SPG7 克隆（包括从许多不同的 cDNA 文库中鉴定的 EST）中发现了与 CAR 序列 100% 相同的序列。
▼ 基因结构
塞塔萨蒂安等人（1999） 确定 SPG7 基因包含 17 个外显子，范围从 78 到 242 bp，跨度约为 52 kb。外显子/内含子边界和所有剪接点与供体和受体位点的共有序列一致。
▼ 测绘
通过使用 Ceph 家族中 TaqI 多态性的遗传连锁分析，Koyama 等人（1993） 证明 CAR 与位于 16q 的“peritelomeric”区域的 D16S7 和 D16S154 接近。曼吉恩等人（1999） 指出 CMAR 基因定位于 16q24.3。
通过定位克隆，De Michele 等人（1998） 在常染色体隐性遗传性痉挛性截瘫 7 的 16q24.3 关键区域内鉴定出 SPG7 基因（607259）。
▼ 基因功能
Pullman 和 Bodmer（1992） 认为 CAR 基因编码一种粘附信号转导分子，其功能是抑制肿瘤侵袭。卡萨里等人（1998） 提出的数据对这种功能信息提出了质疑。
卡萨里等人（1998） 确定 paraplegin 与酵母线粒体 ATP 酶 AFG3、RCA1 和 YME1 高度同源（参见 607472），它们在内线粒体膜上具有蛋白水解和分子伴侣样活性。免疫荧光分析和导入实验表明paraplegin定位于线粒体。对 2 名具有 paraplegin 突变的患者的肌肉活检分析显示了线粒体 OXPHOS 缺陷的典型迹象，从而提示了 SPG 型疾病中神经退行性变的机制。
与 paraplegin 在线粒体功能中的作用一致，从一些 SPG7 突变患者身上获得的肌肉活检显示出线粒体疾病的典型迹象（Casari 等人，1998）。这些包括参差不齐的红色纤维、强烈的琥珀酸脱氢酶染色区域和细胞色素氧化酶阴性纤维。此外，线粒体异常的程度与疾病的严重程度相关。总而言之，这些发现表明基于线粒体的机制是痉挛性截瘫的基础7。Crosby 和 Proukakis（2002） 引用了对缺乏截瘫小鼠的电子显微镜研究的初步报告，该报告表明，早在退化之前，轴突就充满了异常的线粒体。随后，看到包含积累的细胞器和神经丝的肿胀轴突，这表明线粒体功能障碍可能通过损害轴突转移而导致轴突变性。Crosby 和 Proukakis（2002） 得出结论，异常的细胞转移动力学似乎是导致遗传性痉挛性截瘫中神经变性模式的常见过程。
Koppen 等人使用体外蛋白质结合测定和免疫沉淀分析（2007） 表明 paraplegin 与 m-AAA 蛋白酶复合物中的 AFG3L2（604581） 相互作用。Paraplegin 不与自身相互作用。Spg7 -/- 小鼠或 SPG7 患者成纤维细胞中 paraplegin 的缺失导致 m-AAA 蛋白酶复合物仅由同源二聚化 AFG3L2 组成，在酵母互补测定中具有蛋白水解活性。波恩等人（2010） 使用酵母互补测定来评估 SPG7 基因中致病突变的功能后果（参见例如 602783.0010 和 602783.0011）。
▼ 分子遗传学
卡萨里等人（1998） 发现 De Michele 等人报道的 SPG7 家族的所有受影响个体（1998） 是 SPG7 基因中 9.5 kb 缺失（602783.0003） 的纯合子。Casari 等人在另外 2 个患有常染色体隐性遗传 SPG 的无关家族中，其中 1 个表现出该疾病的纯粹形式，1 个表现出该疾病的复杂形式（1998） 鉴定了另外 2 个纯合 paraplegin 突变（602783.0001-602783.0002），均导致移码和截短的蛋白质。
小山等人（1993） 鉴定了 CMAR 基因编码区的插入/缺失多态性；在 30 名不相关的日本人的 9 条染色体中检测到了该变异。杜宾等人（1994） 在 CMAR 基因的核苷酸 241 处检测到 4 bp 插入（CACA）。卡萨里等人（1998） 指出 Koyama 等人鉴定的多态性（1993）和杜宾等人（1994） 将导致 CMAR 推定蛋白质产物发生重大变化，表明原始 CMAR cDNA 克隆可能不编码体内蛋白质，并且在转染实验中使用 CMAR cDNA 获得的功能数据可能是由于 CMAR 序列编码的肽的人为翻译所致。
由于 SPG7 已被定位到染色体 16q24.3，这是散发性乳腺癌和前列腺癌中频繁发生杂合性丢失（LOH） 的区域，Settasatian 等人（1999） 对一些散发性乳腺癌样本中该基因的 10 个外显子进行了 SSCP 分析，显示 16q24.3 处存在 LOH。未检测到突变；仅在 1 个外显子和 3 个内含子中观察到 SNP。
Elleuch 等人在 136 名常染色体隐性 SPG 患者中发现 1 名（0.7%）（2006） 在 SPG7 基因中发现了 2 个突变（602783.0004-602783.0005）。20 个家族的 SPG7 基因中至少有 1 个变异，而该变异在 550 个对照染色体中未发现。在其中 4 个家族中，突变被预测为高度有害，表明它们可能促成了表型。作者在 SPG7 基因中发现了几个额外的罕见变异，其意义尚未确定。
阿诺尔迪等人（2008） 在 135 名意大利痉挛性截瘫患者中，有 6 名（4.4%） 发现了 7 种不同的 SPG7 突变（例如，参见 602783.0007-602783.0009）。其中四名患者的突变是杂合的，这些突变属于蛋白质的保守域，并且在对照中未发现。
桑切斯·费雷罗等人（2013） 对 285 名西班牙痉挛性截瘫患者的 SPG7 基因进行了测序，这些患者的 SPG4（604277） 和 SPG3A（606439） 基因突变呈阴性。在 14 名患者中发现了 14 种 SPG7 突变，其中包括 12 种新突变。这些突变包括2个大缺失、5个错义变化、4个无义突变、2个移码插入/缺失和1个剪接位点突变。13 名患者仅具有单一杂合突变，表明某些 SPG7 突变具有显性效应。未进行功能研究来评估生物学意义。在 8 名患者（3%） 中发现 A510V 替换（602783.0012）：4 名患者携带复合杂合状态的 A510V 与另一个 SPG7 突变，1 名患者为 A510V 纯合子，3 名患者为 A510V 杂合子。在 1% 的对照中也发现了 A510V 替代。所有患者均在成年后发病，但只有 35% 的患者具有复杂的表型。
▼ 动物模型
费雷里尼亚等人（2004） 开发了一种因 SPG7 基因突变引起的常染色体隐性遗传性痉挛性截瘫小鼠模型，该基因编码线粒体 ATP 酶截瘫蛋白。Paraplegin 缺陷小鼠受到脊髓和周围轴突远端轴突病变的影响，其特征是轴突肿胀和变性。费雷里尼亚等人（2004） 发现，线粒体形态异常早在出现肿胀和退化迹象之前就出现在突触末端和轴突远端区域，并且与运动障碍的发生相关。轴突肿胀是通过细胞器和神经丝的大量积累而发生的，表明顺行轴突转移受损。有症状的小鼠中逆行轴突转移延迟。费雷里尼亚等人（2004）推测线粒体功能的局部衰竭可能会影响轴突转移并导致轴突变性。他们的结论是，及时的治疗干预可能会防止轴突的损失。
Pirozzi 等人在 Spg7 缺失小鼠中（2006） 发现，肌肉注射含有 Spg7 的腺相关病毒载体可阻止神经病理变化的进展，并挽救周围神经线粒体中与疾病相关的形态变化。症状出现前单次注射可改善小鼠的运动表现长达 10 个月，表明周围神经病变与临床表型有关。
马蒂内利等人（2009） 报道了 Spg7-null/Afg3l2 +/- 双突变小鼠的早发型严重神经表型，其特征是失去平衡、震颤和共济失调。双突变小鼠表现出在 Spg7 缺失小鼠中观察到的轴突病的加速和恶化。此外，他们还表现出明显的小脑变性，伴有浦肯野细胞和平行纤维的丧失，以及反应性星形胶质细胞增生。受影响组织的线粒体很容易丢失线粒体DNA，并且呼吸复合体不稳定。在后期，神经元含有 COX-SDH 反应缺陷的结构异常线粒体。马蒂内利等人（2009） 表明，不同的神经元群体对 m-AAA 蛋白酶水平降低的敏感性阈值可能不同，并且线粒体蛋白水解受损可能是小脑变性的机制。
▼ 等位基因变异体（12 个精选示例）：
.0001 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，2-BP DEL，NT784
来自意大利南部一个小村庄的 2 名兄弟中有 1 名患有常染色体隐性遗传性纯痉挛性截瘫（SPG7; 607259），Casari 等人（1998） 在 SPG7 基因中发现了 2 bp 缺失（784del2）。这种突变会导致移码，从而消除大约 60% 的蛋白质。该患者表现出典型的纯 SPG 症状，发病年龄为 26 ，该突变为纯合子；血缘关系的可能性很大。另一个兄弟无法学习。
.0002 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，1-BP INS，2228A
卡萨里等人（1998） 在一个法国家族的 SPG7 基因中发现了一个突变，其中复杂的 SPG 分离为常染色体隐性性状（SPG7; 607259）。该家族的患者患有某种 SPG，平均发病年龄为 34 岁。他们表现出进行性下肢无力和痉挛、对尖锐刺激的感知能力下降、振动感减弱和尿失禁，这些都是 SPG 的典型症状。这些患者还患有视神经萎缩（检查 3 名患者中的 3 名）、皮质萎缩（检查 3 名患者中的 1 名）和小脑萎缩（检查 3 名患者中的 2 名）。该家族所有受影响的同胞在 paraplegin cDNA 的第 2228 位上插入 A 都是纯合子，而他们的母亲则为相同突变的杂合子。该插入在下游仅 2 个氨基酸处产生移码和终止密码子，
.0003 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，9.5-KB DEL
卡萨里等人（1998） 发现 De Michele 等人报道的患有常染色体隐性遗传性痉挛性截瘫 7（SPG7; 607259） 家族的所有受影响个体（1998） 是 SPG7 基因 9.5 kb 缺失的纯合子。
.0004 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，2-BP DEL，1-BP INS，850
Elleuch 等人在患有常染色体隐性遗传性痉挛性截瘫 7（SPG7; 607259） 的摩洛哥家庭的 4 名受影响同胞中（2006） 鉴定了 SPG7 基因中 2 个突变的复合杂合性。一个等位基因有 2 bp 缺失和 1 bp 插入（850delTTinsC），导致蛋白质过早终止。第二个等位基因具有框内删除（1742delTGG；602783.0005），导致 val581 删除。
.0005 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，3-BP DEL，1742TGG
Elleuch 等人讨论了 SPG7 基因（1742delTGG） 中的框内缺失，该基因在患有常染色体隐性遗传痉挛性截瘫 7（SPG7; 607259） 的同胞中以复合杂合状态发现（2006），参见 602783.0004。
.0006 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，SER692THR
Warnecke 等人在 3 名同胞中，由近亲土耳其父母出生，患有复杂性痉挛性截瘫 7（SPG7; 607259）（2007） 鉴定了 SPG7 基因外显子 15 中的纯合 2075G-C 颠换，导致 ser692 至 thr（S692T） 取代。发病年龄在10至25岁之间，伴有下肢痉挛、反射亢进和小脑构音障碍。异常特征包括执行功能和注意力方面的认知缺陷以及核上性麻痹。脊髓、额叶和中脑的白质异常明显。
.0007 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，LEU78TER
Arnoldi 等人在来自 2 个可能不相关的意大利家庭的 3 名患有常染色体隐性遗传性痉挛性截瘫（SPG7; 607259） 的个体中（2008） 鉴定了 SPG7 基因外显子 2 中的纯合 233T-A 颠换，导致 leu78 至 ter（L78X） 取代。单倍型分析表明存在创始人效应。所有患者均在成年后出现下肢无力和步态不稳，伴有相对轻度的痉挛。一名患者有轻微的小脑体征，另一名患者有膀胱功能障碍。两名同胞有轻度认知缺陷。1 名患者的骨骼肌活检显示参差不齐的红色纤维，但对所有 3 名患者的线粒体呼吸功能的详细分析显示出轻微且异质的功能障碍模式，排除了特定的缺陷。
.0008 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，1-BP DEL，1616C
Arnoldi 等人在一名患有常染色体隐性遗传性痉挛性截瘫 7（SPG7; 607259） 的意大利患者中（2008） 鉴定了 SPG7 基因中 2 个突变的复合杂合性：1 bp 缺失（1616delC） 和 5.1 kb 缺失（602783.0009）。
.0009 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，5.1-KB DEL
Arnoldi 等人在一名患有常染色体隐性遗传性痉挛性截瘫 7（SPG7; 607259） 的意大利患者中（2008） 鉴定了 SPG7 基因中 2 个突变的复合杂合性：5.1 kb 缺失，导致外显子 11、12 和 13 缺失，以及 1 bp 缺失（1616delC; 602783.0008）。5.1-kb 缺失似乎是由短散布核元件（SINE） 逆转录转座子介导的。
.0010 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，GLY349SER
Bonn 等人在 2 名患有常染色体隐性痉挛性截瘫的同胞中（SPG7; 607259）（2010） 鉴定了 SPG7 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 8 中的 1045G-A 转换，导致 gly349-to-ser（G349S） 取代，以及外显子 13 中的 1749G-C 转换，导致 trp583-to-cys（W583C; 602783.0011） 取代。756 名对照中的 5 名（0.7%）发现了 G349S 突变，756 名对照中未发现 W583C 突变。使用 mAAA 蛋白酶缺陷型酵母进行的体外互补测定表明，G349S 和 W583C 变体的蛋白水解功能受损。
.0011 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，TRP583CYS
Bonn 等人讨论了 SPG7 基因中的 trp583-to-cys（W583C） 突变，该突变在 2 名患有常染色体隐性遗传性痉挛性截瘫（SPG7; 607259） 的同胞中以复合杂合状态发现（2010），参见 602783.0010。
.0012 痉挛性截瘫 7，常染色体隐性
SPG7，ALA510VAL（rs61755320）
Sanchez-Ferrero 等人在 8 名患有常染色体隐性遗传性痉挛性截瘫 7（SPG7; 607259） 的西班牙先证者中（2013） 鉴定了 SPG7 基因中的 1529C-T 转换，导致高度保守的残基（rs61755320） 处由 ala510 替换为 val（A510V）。4 名患者携带 SPG7 基因中的另一种致病性突变的复合杂合状态突变，1 名患者为 A510V 纯合子，3 名患者携带 A510V 作为单一杂合突变。在整个队列中，285 名西班牙痉挛性截瘫患者中有 8 名（3%） 存在 A510H，而对照组这一比例为 1%。研究结果表明 A510H 可能与 SPG7 的发病机制有关。桑切斯·费雷罗等人（2013） 指出，尽管 A510V 最初被报道为一种罕见的多态性，但 Bonn 等人的酵母互补测定。
