多囊素2； PKD2

• PKD2 基因
• PC2
• TRPP2

HGNC 批准的基因符号：PKD2

细胞遗传学位置：4q22.1 基因组坐标（GRCh38）：4:88,007,635-88,077,777（来自 NCBI）

▼ 说明

PKD2 基因编码多囊蛋白-2，属于瞬时受体电位（TRP） 通道超家族。Polycystin-2是一种大电导、Ca（2+）可渗透的非选择性阳离子通道，参与肾上皮细胞中Ca（2+）转运和Ca（2+）信号传导（Zhang et al., 2009）。PKD2 定位于纤毛，并作为机械传感器发挥作用，刺激细胞内钙的增加以响应流体流动（Nauli 等人，2003）。与其他典型 TRP 通道一样，多囊蛋白-2 具有 6 个跨膜结构域以及细胞质 N 和 C 末端。TRP 通道（包括多囊蛋白-2）组装为同源多聚体和异源多聚体，特别是四聚体，并且这种异聚化被认为提供了通道复合物之间的功能和调节多样性（Zhang 等，2009）。

▼ 克隆与表达

望月等人（1996） 报道了 4 号染色体上多囊肾病 2 型候选基因（PKD2; 613095） 的分离和表征。他们最初在 680 kb 的区间内完善了 PKD2 基因的定位。然后他们使用该区间的基因组克隆来分离 cDNA 克隆。其中一个克隆在氨基酸水平上与 PKD1 基因产物多囊蛋白（601313） 具有同源性。该克隆用于分离一系列包含候选基因的重叠 cDNA 克隆。该基因包含一个 2,904 bp 的开放解读码组和一个 2,086 bp 的非翻译区。它在卵巢、胎儿和成人肾脏、睾丸和小肠中强烈表达。望月等人（1996）检测到外周白细胞中没有该基因的表达。预测的翻译产物是 968 个氨基酸的多肽，它似乎是具有 6 个跨膜结构域和细胞内 N 和 C 末端的整合膜蛋白。PKD2 的假定翻译产物与 PKD1 的 450 个氨基酸产物之间有 25% 的同一性和 50% 的相似性。推定的 PKD2 基因座产物与电压激活的钙通道-α-1E 基因之间存在相似程度的同源性（参见 601012）。

施耐德等人（1996） 同样克隆了 PKD2 基因。

▼ 基因结构

望月等人（1996） 确定 PKD2 基因延伸超过 68 kb。

林等人（1997）发现PKD2基因至少有15个外显子，翻译起始位点位于外显子1。所有剪接受体和供体位点均符合AG/GT规则。

Lantinga-van Leeuwen 等人（2005） 确定 PKD1 和 PKD2 基因的启动子区域均不含 TATA，但它们具有 E2F（参见 189971）、EGRF（参见 EGR1；128990）、ETS（参见 600541）、MZF1（194550）、SP1（189906）和 ZBP89（601867）的结合位点。

▼ 生化特征

冷冻电子显微镜结构

苏等人（2018） 报道了以 1:3 比例组装的截短的人 PKD1（601313）-PKD2 复合物的 3.6 埃冷冻电镜结构。PKD1 包含一个电压门控离子通道折叠，与 PKD2 相互作用形成结构域交换但非规范的瞬时受体电位通道结构。PKD1 中的 S6 螺旋在中间断裂，细胞外的一半 S6a 类似于典型瞬时受体电位通道中的孔螺旋 1。S6b 上三个带正电、面向空腔的残基可能会阻止阳离子渗透。除了电压门控离子通道外，PKD1 中还解析了 5 次跨膜螺旋结构域和胞质 PLAT 结构域。

▼ 测绘

Mochizuki 等人使用 4 号染色体上 PKD2 区域的 YAC 重叠群和 STS 图谱（1996） 将 PKD2 基因定位到染色体 4q21-q23。

▼ 基因功能

有人提出，不同形式的常染色体显性多囊肾病、PKD1 和 PKD2，以及可能的第三种形式，是由参与共同途径的相互作用因素的缺陷引起的。两种最常见的 ADPKD 基因的发现为检验这一假设提供了机会。钱等人（1997） 描述了 PKD1 基因产物多囊蛋白-1 的 C 末端内以前未被识别的卷曲螺旋结构域，并证明它与 PKD2 的 C 末端特异性结合。还证明了涉及每个 C 末端的同型相互作用。他们表明，自然发生的 PKD1 和 PKD2 致病性突变会破坏它们的关联。钱等人。

齐奥卡斯等人（1997） 表明 PKD1 和 PKD2 通过其 C 端胞质尾部相互作用。这种相互作用会导致 PKD1 上调，但不会导致 PKD2 上调。此外，PKD2（而非 PKD1）的细胞质尾部通过卷曲螺旋结构域形成同二聚体，该结构域不同于与 PKD1 相互作用所需的区域。这些相互作用表明 PKD1 和 PKD2 可能通过正常肾小管发生所必需的共同信号传导途径发挥作用，并且 PKD1 需要 PKD2 的存在才能稳定表达。

PKD1被认为编码参与细胞间或细胞基质相互作用的膜蛋白多囊蛋白-1，而PKD2基因产物多囊蛋白-2被认为是通道蛋白。花冈等人（2000） 证明多囊蛋白-1 和-2 相互作用产生新的钙可渗透的非选择性阳离子电流。单独使用多囊蛋白 1 和多囊蛋白 2 都不能产生电流。此外，无法通过卷曲螺旋结构域异二聚化的任一多囊蛋白的疾病相关突变形式不会导致新的通道活性。花冈等人（2000） 还表明，在多囊蛋白-1 不存在的情况下，多囊蛋白-2 定位于细胞中，但在多囊蛋白-1 存在的情况下，多囊蛋白-2 易位至质膜。因此，

库伦等人（2002） 通过在猪肾细胞中过表达全长基因、C 端截短的多囊蛋白-2 突变体和 asp511 至 val 突变（D522V; 173910.0008），研究了 PKD2 的亚细胞定位和钙通道活性。他们发现多囊蛋白-2 定位于内质网（ER），并表现为钙激活的高电导通道，可渗透二价阳离子。C 端截短的突变体没有显着的通道活性，并且由于基本 ER 保留信号的丢失而显示出亚细胞定位的改变。D511V 变体保留了 ER 亚细胞定位、正常蛋白质相互作用和野生型蛋白质的调节结构域，但失去了通道活性。

冈萨雷斯-佩雷特等人（2001） 证明多囊蛋白-2 存在于足月人类合体滋养层中，其表现为非选择性阳离子通道。多囊蛋白2阳性的人合体滋养层顶膜的脂质双层重建显示出具有多种亚电导状态的非选择性阳离子通道以及对钙离子的高渗透选择性。该通道被抗多囊蛋白-2 抗体和利尿剂阿米洛利抑制。多囊蛋白-2 通道可能与靶上皮（包括胎盘）中的液体蓄积和/或离子转运调节有关。该通道的失调为 ADPKD 的发生和进展提供了一种机制。Grantham 和 Calvet（2001） 回顾了表明多囊蛋白调节细胞增殖的观察结果。

Scheffers 等人使用针对多囊蛋白 2 的多克隆抗血清（2002） 证明了内源性多囊蛋白-2 在高尔基体和 MDCK 细胞质膜中的独特表达。相反，大多数异源表达的多囊蛋白-2-EGFP融合蛋白保留在ER中，与ER标记物蛋白质二硫键异构酶（PDI；176790）的染色模式基本上重叠。在一小部分细胞中，通过免疫电子显微镜和亚细胞部分的蛋白质印迹观察到微弱的质膜信号。用温和的去污剂提取后，质膜染色消失，表明多囊蛋白-2 既不与不溶性细胞骨架紧密结合，也不与多囊蛋白-1 紧密结合。

布尼亚等人（2002） 表明多囊蛋白-1 的表达激活 JAK（参见 147795）-STAT（参见 STAT1；600555）途径，从而上调 WAF1（CDKN1A；116899）并诱导细胞周期停滞在 G0/G1。他们发现这个过程需要多囊蛋白-2 作为必需的辅助因子。破坏多囊蛋白-1和-2结合的突变阻止了该途径的激活。缺乏 Pkd1 的小鼠胚胎有缺陷的 STAT1 磷酸化和 Waf1 诱导。这些结果表明，多囊蛋白-1 和-2 复合物的一个功能是调节 JAK-STAT 通路，并解释了任一基因的突变如何导致生长失调。

Newby 等人使用免疫共沉淀和共沉降技术（2002） 发现，在正常人肾细胞和转基因人 PKD1 的小鼠肾细胞的质膜部分中，7% 至 8% 的多囊蛋白 2 与多囊蛋白 1 共定位。Polycystin-2 是一种糖蛋白，具有 5 个推定的 N-糖基化位点；它对糖苷内切酶H（Endo H）敏感，表明成熟蛋白含有高甘露糖型寡糖。Polycystin-1 是高度 N-糖基化的，包含 Endo-H 敏感形式和成熟的 Endo-H 抗性形式，这两种形式都能够与 Polycystin-2 相互作用。纽比等人（2002） 将这些结果解释为表明 ER/顺式高尔基体中的 2 种蛋白质在插入质膜之前的早期关联。

格林等人（2003） 发现哺乳动物多囊蛋白-1 定位于细胞表面和不表达多囊蛋白-2 的细胞内质网。然而，当这两种蛋白在同一细胞系中共表达时，多囊蛋白-1 与多囊蛋白-2 完全共定位于内质网中。进一步的工作表明，多囊蛋白-1的亚细胞定位取决于多囊蛋白-2与多囊蛋白-1表达的比例，并且多囊蛋白-1的定位可以通过多囊蛋白-2的相对表达水平来调节。

罗等人（2003）发现内源性多囊蛋白-2在小鼠内髓集合管细胞和犬肾细胞的质膜和初级纤毛中表达，而异源表达的多囊蛋白-2显示出主要的内质网定位。表达内源性或异源性多囊蛋白-2 的内髓集合管细胞的膜片钳证实了质膜上通道的存在。用伴侣蛋白样因子处理促进了多囊蛋白-2通道从细胞内池易位到质膜。罗等人（2003） 得出结论，多囊蛋白-2 在肾上皮细胞中起到质膜通道的作用，并且它有助于 Ca（2+） 进入和体内特定肾单位段中其他阳离子的转运。

PKD1 和 PKD2 蛋白通过其 C 末端相互作用表明这两种蛋白是同一蛋白复合物或信号转导途径的一部分。Gallagher 等人使用带有 PKD2 蛋白的酵母 2 杂交筛选（2000） 分离出 PKD2 相互作用蛋白 HAX1（605998）。与 PKD2 密切相关的蛋白质 PKD2L（604532） 未能与 HAX1 相互作用，证明了相互作用的特异性。免疫荧光实验表明，在大多数细胞中，PKD2和HAX1共定位于细胞体内，但在某些细胞中，它们也被分类为细胞突起和片状伪足。加拉格尔等人（2000） 证明了 HAX1 和 F-肌节蛋白结合蛋白 cortactin（164765） 之间的关联，这表明 PKD2 和肌节蛋白细胞骨架之间存在联系。加拉格尔等人。

瑙利等人（2003）表明小鼠体内的多囊蛋白-1和多囊蛋白-2共同分布在肾上皮的初级纤毛中。从缺乏功能性多囊蛋白-1 的转基因小鼠中分离出的细胞形成纤毛，但不会响应生理液流而增加 Ca（2+） 流入。针对多囊蛋白-2 的阻断抗体与兰尼碱受体（RYR1; 180901） 抑制剂类似地消除了野生型细胞中的流动响应，而 G 蛋白、磷脂酶 C（参见 600220）和肌醇 1,4,5-三磷酸受体抑制剂则没有效果。这些数据表明，多囊蛋白-1 和多囊蛋白-2 有助于肾上皮初级纤毛的液体流动感觉，并且它们都在相同的机械传导途径中发挥作用。因此，多囊蛋白-1 或多囊蛋白-2 的丢失或功能障碍可能会导致多囊肾病，因为细胞无法感知通常调节组织形态发生的机械信号。Calvet（2003） 复制了人类常染色体显性多囊肾集合管囊肿内部的扫描电子显微照片，显示单个嵌入细胞被主细胞包围，每个主细胞具有 1 个或多个初级纤毛。尽管这些细胞上的纤毛看起来正常，但由于 PKD1 或 PKD2 基因的突变，它们可能存在功能缺陷。Calvet（2003） 复制了人类常染色体显性多囊肾集合管囊肿内部的扫描电子显微照片，显示单个嵌入细胞被主细胞包围，每个主细胞具有 1 个或多个初级纤毛。尽管这些细胞上的纤毛看起来正常，但由于 PKD1 或 PKD2 基因的突变，它们可能存在功能缺陷。Calvet（2003） 复制了人类常染色体显性多囊肾集合管囊肿内部的扫描电子显微照片，显示单个嵌入细胞被主细胞包围，每个主细胞具有 1 个或多个初级纤毛。尽管这些细胞上的纤毛看起来正常，但由于 PKD1 或 PKD2 基因的突变，它们可能存在功能缺陷。

通过酵母 2-杂交分析，Li 等人（2005） 表明多囊蛋白-2 的细胞内 N 和 C 末端均与 α-辅肌节蛋白（参见 102575）、肌节蛋白结合蛋白和肌节蛋白捆绑蛋白相关。通过人、犬和啮齿动物细胞系中的免疫共沉淀证明了内源性多囊蛋白-2 和 α-辅肌节蛋白之间的体内相互作用。免疫荧光实验表明，多囊蛋白-2和α-辅肌节蛋白部分共定位于犬上皮肾、小鼠内髓集合管细胞和成纤维细胞以及人合体滋养层囊泡中。α-辅肌节蛋白显着刺激脂质双层系统中重建的多囊蛋白-2 的通道活性。李等人。

李等人（2005） 发现人胚胎肾细胞中多囊蛋白-2 过度表达导致细胞增殖减少。他们表明，多囊蛋白-2 直接与 ID2（600386） 相互作用，并通过 ID2-CDKN1A-CDK2（116953） 途径调节细胞周期。ID2-多囊蛋白-2 相互作用导致 ID2 隔离在细胞质中，并且需要多囊蛋白-2 的多囊蛋白-1 依赖性丝氨酸磷酸化。来自 PKD1 小鼠模型的肾上皮细胞显示出细胞周期异常，这种异常可以通过 RNA 干扰介导的 Id2 mRNA 表达抑制来逆转。

安亚通乌等人（2007） 指出多囊蛋白-2 与几种整合膜蛋白相互作用，包括 TRPC1（602343） 和 InsP3R（ITPR​​1; 147265）。他们发现小鼠 Pkd2 与来自小鼠心脏的心脏兰尼碱受体 Ryr2（180902） 发生共免疫沉淀。生化分析表明，Pkd2 的 N 末端与 Ryr2 结合，而 C 末端仅在开放状态下与 Ryr2 结合。脂质双层电生理实验表明，在 Ca（2+） 存在的情况下，Pkd2 的 C 末端可功能性抑制 Ryr2 通道活性。

李等人（2008） 表明，在患有 ADPKD 的人的囊液中发现的 TNF-α（191160），通过 TNF-α 诱导的支架蛋白 FIP2 破坏了多囊蛋白-2 在质膜和初级纤毛上的定位（OPTN; 602432）。用 TNF-α 处理小鼠胚胎肾器官培养物会导致囊肿形成，并且这种效应在 Pkd2 +/- 肾脏中加剧。TNF-α 还在 Pkd2 +/- 小鼠体内刺激囊肿形成，并且用 TNF-α 抑制剂治疗 Pkd2 +/- 小鼠可防止囊肿形成。

在 PC2 自发通道电流的动力学分析中，Zhang 等人（2009） 表明，遵循阶梯行为的 4 种内在的、非随机的亚电导状态均依赖于 pH 值和电压。低pH抑制PC2同聚复合物中的PC2电流，但未能影响PC2/TRPC1异聚复合物中的PC2电流。相比之下，阿米洛利消除了同聚PC2复合物和异聚PC2/TRPC1复合物中的PC2电流，表明PC2/TRPC1复合物具有与同聚复合物不同的功能特性。同聚PC2和TRPC1复合物以及异聚PC2/TRPC1复合物的拓扑特征与结构四聚体一致。张等人（2009） 提出了 PC2 和 TRPC1 通道的四聚体模型，

梁等人（2008） 表明，导致 PKD2 的 PC2 野生型和 C 端截短突变体通过泛素蛋白酶体系统被 ER 相关降解（ERAD） 消除。PC2 的 N 端和 C 端区域均与 HERP（HERPUD1；608070） 相互作用，并且这种相互作用是 PC2 降解所必需的。缺乏 N 和 C 末端的 PC2 不与 HERP 相互作用，也不会被降解。

ER 应激会增加 PERK（EIF2AK3; 604032） 的激酶活性，从而促进 EIF2-α（EIF2S1; 603907） 磷酸化，从而导致翻译抑制并减少细胞生长。梁等人使用多种哺乳动物细胞系（包括人类细胞系）进行过表达和敲低研究（2008） 表明 PC2 通过 PERK-EIF2-α 信号通路下调细胞增殖。免疫共沉淀实验表明，PC2 与 PERK 和 EIF2-α 形成复合物相互作用。

谢里夫-纳埃尼等人（2009） 表明小鼠 Pkd1 和 Pkd2（他们称之为 Trpp1 和 Trpp2）可以调节拉伸激活的离子通道并参与压力传感。

特兰等人（2010） 发现胚胎 Bicc1（614295） -/- 小鼠两侧出现严重的多囊肾，以及肝脏和胰腺囊肿以及左右图案缺陷。定量 PCR 显示，与野生型肾脏相比，Bicc1 -/- 肾脏在胚胎第 15.5 天至 18.5 天期间，Pkd2 的表达逐渐下调，但 Pkd1 或 Pkhd1（606702） 的表达没有逐渐下调。在 Bicc1 +/- 小鼠肾脏中以及在非洲爪蟾幼虫中吗啉介导的 Bicc1 敲低后，Pkd2 表达也低于正常水平。对 Pkd2 转录本的 3-prime UTR 的检查揭示了 MicroRNA Mir17（参见 609416）家族的靶位点。在爪蟾幼虫中 Bicc1 敲低后，Mir17 结合位点内的突变逆转了 Pkd2 的下调。此外，Mir17 双链体的表达降低了 Pkd2 3-prime UTR 报告基因的表达，而 Bicc1 的表达增加了 Pkd2 的表达。特兰等人（2010） 得出结论，BICC1 通过对抗 MIR17 的抑制作用来调节 PKD2 的表达。

吉场等人（2012） 报道称，节周冠细胞特别需要钙离子通道多囊蛋白-2 来感知节点流量。对 Pkd2 突变体形式的检查表明，Pkd2 的纤毛定位对于正确的左右模式至关重要。尽管缺少所有纤毛的 Kif3a（604683） 突变体胚胎未能对人工流动做出反应，但冠细胞中初级纤毛的恢复挽救了对流动的反应。吉场等人（2012） 得出的结论是，他们的结果表明，位于节点边缘的冠细胞纤毛以依赖于 Pkd2 的方式感知节点流量。

Grimes 等人使用突变小鼠细胞和胚胎（2016） 发现 Pkd1l1（609721） 和 Pkd2 需要纤毛结构才能发挥作用，并且 Pkd1l1 至少部分参与 Pkd2 纤毛定位。在 Pkd1l1 缺失的情况下，Pkd2 引发双侧 Nodal 基因表达。格莱姆斯等人（2016） 假设 PKD1L1 抑制节点中的 PKD2，并且节点流仅缓解左侧的这种抑制，激活 PKD2 并启动信号级联，导致左侧 NODAL 活动。

赫德等人（2010） 观察到 RP2（300757） 与肾上皮细胞中的 PKD2 形成钙敏感复合物。短发夹 RNA（shRNA） 消除 RP2 会促进纤毛尖端肿胀，这可能代表 PKD2 和其他纤毛蛋白的异常转移。除了观察到的 RP2 和 PKD2 之间的物理相互作用外，双吗啉介导的 PKD2 和 RP2 敲低导致逆位增强，表明这 2 个基因可能调节共同的发育过程。作者提出，RP2 可能通过与 PKD2 的关联而成为纤毛功能的重要调节因子，并提供了视网膜和肾纤毛功能之间进一步联系的证据。

▼ 分子遗传学

望月等人（1996） 分析了 3 个 2 型多囊肾病家族受影响个体的 PKD2 基因（PKD2; 613095）。他们使用逆转录 RNA 和基因组 DNA 模板生成用于 SSCP 分析和测序的 PCR 产物。在受影响的个体中发现了 PKD2 基因中的三个无义突变；参见 173910.0001、173910.0002 和 173910.0003。这些突变在对照中不存在。

维里贝等人（1997） 使用异源双链和 SSCP 分析对 4 号染色体连锁 ADPKD 家族中 PKD2 基因的所有 15 个外显子进行系统突变筛查，他们鉴定并表征了 7 个新突变，在研究人群中检出率约为 90%。所有突变均导致翻译过早停止：4 个无义变化（例如 173910.0005）和 3 个缺失。这些缺失都是移码的，其中 1 个病例有 4 个 T 核苷酸，另外 2 个病例有 1 个 G 核苷酸。所有突变都是独特的，并且分布在整个基因中，没有聚集的证据。这些家族中特定突变与临床特征的比较显示没有明显的相关性。

维尔德豪森等人（1997） 通过 SSCP 分析，系统地筛选了 35 个 ADPKD 家族的 PKD2 基因突变，并鉴定了 20 个突变。

裴等人（1998） 在 11 个加拿大 ADPKD 家庭中筛查了 PKD2 突变。在 4 个家族中，已记录到与 PKD2 的关联；在其余 7 个较小的家庭中，一名或多名受影响的成员在 70 岁或以上时患有迟发性终末期肾病，这一特征表明 PKD2。帕弗里等人（1990） 和 Ravine 等人（1992） 发现 PKD1 相关家庭中受影响成员的 ESRD 平均发病年龄为 56 岁；相比之下，PKD2 相关家庭中受影响成员的 ESRD 平均发病年龄为 70 岁。裴等人（1998） 在 11 个家庭中的 8 个中发现了突变，PKD2 相关家庭和晚发 ESRD 家庭之间的检出率没有差异。在 3 个不相关的家族中，在外显子 11 中发现了多腺苷束（A）8 核苷酸 2152-2159 处腺苷的插入或缺失，这表明这种单核苷酸重复序列很容易因“滑链错配”而发生突变。所有分散在外显子 1 和 11 之间的突变预计都会导致截短的多囊蛋白 2，该多囊蛋白 2 缺乏钙结合 EF 手结构域和多囊蛋白 2 与多囊蛋白 1 及其自身相互作用所需的 2 个细胞质结构域。此外，未发现 PKD2 编码序列突变位置与疾病严重程度之间存在相关性。预计会产生截短的多囊蛋白-2，其缺乏钙结合 EF-hand 结构域和多囊蛋白-2 与多囊蛋白-1 及其自身相互作用所需的 2 个细胞质结构域。此外，未发现 PKD2 编码序列突变位置与疾病严重程度之间存在相关性。预计会产生截短的多囊蛋白-2，其缺乏钙结合 EF-hand 结构域和多囊蛋白-2 与多囊蛋白-1 及其自身相互作用所需的 2 个细胞质结构域。此外，未发现 PKD2 编码序列突变位置与疾病严重程度之间存在相关性。

Koptides 等人在 PKD2 患者的双肾中进行了研究（1999） 首次鉴定出上皮细胞 PKD2 基因内的多种新的体细胞突变。该病例涉及的家族此前已被证明具有 1 bp 插入（173910.0004） 作为种系突变。在检查的 21 个囊肿中，有 7 个（33%），作者在遗传的野生型等位基因内发现了不同的 1 bp 插入（173910.0007）。在另外 2 个包囊中，PKD2 等位基因发生无义突变和剪接位点缺失，无法鉴定为遗传性野生型或突变体。科普泰德斯等人（1999） 认为 PKD2 的常染色体显性形式是通过细胞隐性机制发生的，支持囊肿形成的 2-hit 模型。

科普泰德斯等人（2000） 首次提供了多囊蛋白 1 和 2 相互作用的直接遗传证据，可能是更大复合体的一部分。在常染色体显性 PKD1 患者肾脏的囊性 DNA 中，作者发现，不仅某些囊肿的 PKD1 基因存在体细胞突变，其他囊肿的 PKD2 基因也存在体细胞突变，从而产生两个基因均发生突变的跨杂合状态。PKD1 的突变具有生发性质，PKD2 的突变具有体细胞性质。作者表示，据他们所知，跨杂合子模型作为人类疾病发展机制尚无先例。

沃特尼克等人（2000） 在分析的 ADPKD2 囊肿中发现 71% 存在 PKD2 体细胞突变。他们在缺乏 PKD2 突变的囊肿子集中发现了 PKD1 的克隆体细胞突变。在 10 个囊肿中，他们证明野生型 PKD2 等位基因已获得突变。他们发现了 3 个 PKD2 囊肿，每个囊肿中都有体细胞 PKD1 突变；整个PKD2编码序列的综合筛查结果为阴性。他们将此称为跨杂合突变的致病效应。

托拉等人（1999） 试图证明 PKD2 肾脏的肾囊肿中存在体细胞突变。他们研究了一名 PKD2 患者的 30 个肾囊肿，该患者的种系突变被证明是包含大部分基因的缺失。杂合性丢失（LOH） 研究表明 10% 的包囊中野生型等位基因丢失。通过 SSCP 对该基因的 6 个外显子进行筛选，检测到 8 个不同的体细胞突变，所有这些突变预计都会产生截短的蛋白质。总体而言，超过 37% 的研究囊肿代表体细胞突变。在这些包囊中没有观察到 PKD1 基因或 3 号染色体上的 D3S1478 位点的 LOH，这表明体细胞改变是特异性的。

裴等人（2001） 报道了对一个受到广泛影响的纽芬兰家庭的研究，其中似乎存在由孤立分离的 PKD1 和 PKD2 突变引起的双系疾病。在 12 名受影响的家系成员中发现了 PKD2 突变（2152delA；L736X）。此外，当这些个体的疾病状态在连锁分析中被编码为未知时，他们发现，PKD1基因座上的标记具有显着的lod评分，即大于3.0。研究结果有力地支持了其他 15 名受影响的家系成员中存在 PKD1 突变，但他们缺乏 PKD2 突变。另外两个受影响的个体具有涉及这两个基因的跨杂合突变，并且他们的肾脏疾病比仅具有任一突变的受影响个体更严重。据说这是 ADPKD 双系疾病的首次证明。在人类中，涉及 PKD1 和 PKD2 的跨杂合突变不一定是胚胎致死的。作者得出的结论是，在寻找 PKD3 基因座时需要考虑双系疾病作为混杂因素的存在。

Bataille 等人在患有多囊肾病的 2 个不相关家庭的受影响成员中（2011） 鉴定了 PKD2 基因中的 2 个不同的杂合突变（173910.0010 和 173910.0011）。除了肾脏疾病外，每个家庭的先证者还表现出偏侧性缺陷，包括内脏逆位和右位心，这在其他受影响的家庭成员中未见。第三个具有 PKD2 和涉及 PKD2 和 ABCG2 的 80 kb 大缺失的先证者（603756） 也有偏侧性缺陷。研究结果表明，一些具有 PKD2 突变的患者可能会出现偏侧性缺陷，正如动物模型中所证明的那样（参见，例如，Pennekamp 等，2002）。

▼ 动物模型

吴等人（1997） 克隆了小鼠同源物 Pkd2，并将其定位到小鼠 5 号染色体。定位位置将其排除在先前定位的导致多囊肾表型的小鼠突变的候选基因之外。

吴等人（1998） 在小鼠 Pkd2 基因座处引入了与野生型外显子 1 串联的突变外显子 1。这是一个不稳定的等位基因，通过基因内同源重组经历体细胞失活，产生真正的无效 Pkd2 等位基因。这种突变的杂合子和纯合子小鼠会出现与人类表型无法区分的多囊肾和肝脏病变。在所有情况下，肾囊肿都是由失去产生 Pkd2 蛋白能力的肾小管细胞引起的。吴等人（1998） 得出结论，Pkd2 表达的体细胞丧失对于 ADPKD 中肾囊肿的形成既是必要的也是充分的，这表明 PKD2 通过细胞隐性机制发生。

吴等人（2000） 在小鼠同源物 Pkd2 中诱导了 2 个突变：一种不稳定的等位基因，可以进行基于同源重组的体细胞重排以形成无效等位基因；和一个真正的无效等位基因。他们检查了这些突变，以了解多囊蛋白-2 的功能，并提供证据表明与 Pkd2 缺乏相关的肾脏和肝脏囊肿形成是通过 2-hit 机制发生的。他们发现 Pkd2 -/- 小鼠在胚胎第（E） 13.5 天和分娩之间在子宫内死亡。它们在心脏分隔方面存在结构缺陷，并且在成熟的肾单位和胰管中存在囊肿形成。胰腺导管囊肿也发生在不稳定等位基因杂合的成年 Pkd2 小鼠中，表明 ADPKD 的这种临床表现也通过 2-hit 机制发生。与人类 ADPKD 一样，不稳定等位基因杂合的成年小鼠中肾囊肿的形成与肾衰竭和早期死亡相关（中位生存期为 65 周，而对照组为 94 周）。尽管没有囊性疾病或肾衰竭，零突变杂合的成年小鼠仍具有中等存活率，这首次表明 Pkd2 的单倍体不足对长期存活产生有害影响。

吴等人（2002） 研究了反式杂合突变在多囊肾病小鼠模型中的作用。在 Pkd1 +/-、Pkd2 +/- 和 Pkd1 +/- : Pkd2 +/- 小鼠中，肾囊性病变轻微且可变，对 1 年生存没有不利影响。与囊肿形成的 2-hit 机制一致，Pkd2 +/- 小鼠中约 70% 的肾囊肿表现出多囊蛋白-2 表达的均匀缺失。然而，跨杂合子 Pkd1 +/- : Pkd2 +/- 小鼠中的囊性疾病的严重程度超过了基于单杂合子小鼠中囊肿形成的简单相加效应所预测的严重程度。这些数据表明“反式”多囊蛋白基因在囊性肾病中具有调节作用，并支持阈值效应对囊肿形成和生长的贡献。

在小鼠胚胎中，Pennekamp 等人（2002） 发现 Pkd2 基因从 2 细胞到致密囊胚阶段普遍表达。它也在头褶和早期体节阶段表达，在底板和脊索中表达水平较高。Pkd2 的敲除在 E12.5 天和出生之间是胚胎致死的，并且突变胚胎表现出多种偏侧性缺陷。杂合 Pkd2 +/- 小鼠还表现出偏侧性缺陷，包括右肺异构、胚胎转向随机化、心脏循环和腹部位置。左侧中胚层板中也缺乏 Leftb（603037） 和 Nodal（601265） 的表达，底板处缺乏 Ebaf（601877），左侧中胚层前部缺乏 Pitx2（601542）；所有这些基因都参与左右信号通路。然而，胚胎中线存在且 Shh（600725） 水平正常。研究结果表明，Pkd2 与 Shh 平行或在其下游以及 Nodal 级联的上游发挥作用。

钱等人（2003） 发现小鼠 Pkd2+/- 血管中多囊蛋白-2 的表达水平大约是野生型的一半，并且当通过单侧颈动脉结扎诱导发展为高血压时，Pkd2+/- 小鼠的颅内血管异常水平增强。此外，Pkd2+/-血管平滑肌细胞显着改变了细胞内钙稳态。与野生型细胞相比，Pkd2 +/- 中的静息细胞内钙浓度较低（p = 0.0003），并且总肌浆网钙储存减少（p 小于 0.0001）。Pkd2 +/- 细胞中钙库操纵的钙（SOC） 通道活性也降低（p = 0.008）。这些结果表明，仅 1 个 Pkd2 等位基因失活就足以显着改变细胞内钙稳态，并且多囊蛋白-2 可能是维持正常 SOC 活性和血管平滑肌细胞中肌浆网钙储存所必需的。钱等人（2003） 得出结论，与 Pkd2 单倍体不足相关的细胞内钙调节异常与血管表型直接相关。

在胚胎小鼠中，McGrath 等人（2003） 在 E7.0-E8.0 天左右，在向左、纤毛驱动的节点流动期间，在胚胎节点的 2 种纤毛中发现 Pkd2 基因的表达，这对左右模式很重要。节点处似乎有 2 组单纤毛：位于中心的、含有 Pkd2 和轴丝动力蛋白 Dnahc11（603339） 的运动单纤毛，以及位于外围的、仅含有 Pkd2 的不动单纤毛。在胚胎节点流动期间，细胞内钙的不对称分布在节点左边缘的细胞中突出，但在右边缘则不明显。Dnahc11 缺失的胚胎在节点处显示出这种不对称钙信号传导异常，无论是左侧、双侧还是缺失，表明随机化。Pkd2缺失胚胎表现出完全缺乏钙信号传导，表明 Pkd2 作为向左流动的机械转导器来增强钙信号传导。研究结果表明，这两种类型的纤毛蛋白相互协调，以确定小鼠胚胎中正确的左右信号传导。

安亚通乌等人（2007） 指出 Pkd2 缺失的小鼠会出现心血管异常。他们发现，与野生型胚胎细胞相比，缺乏 Pkd2 的小鼠胚胎培养的心肌细胞表现出明显更高的自发振荡频率，这可能是由于 Ryr2（180902） 抑制的缓解。此外，与野生型心肌细胞相比，Pkd2 缺失的心肌细胞肌浆网中 Ca（2+） 水平降低，随后显示 Ca（2+） 瞬变幅度降低。

高等人（2010） 表明斑马鱼胚胎中 Prkcsh 的过度表达或缺失会导致前肾囊肿、身体弯曲异常和内位反转。Pkd2 的缺失或过度表达会诱导相同的表型变化。Prkcsh 水平升高可改善 Pk2 过度表达引起的发育异常，而过量的 Pkd2 可以补偿 Prkcsh 的损失，表明这些蛋白可能共享共同的信号通路。Prkcsh 结合 Pkd2 的 C 端结构域，并且两种蛋白共定位于 ER 内。此外，Prkcsh 与 Herp（HERPUD1；608070） 相互作用，并抑制 Herp 介导的 Pkd2 泛素化。高等人（2010） 表明 PRKCSH 可能作为类伴侣分子发挥作用，这可能会阻止 PKD2 的 ERAD。

Fedeles 等人将多囊肝病（PCLD; 174050） 中的 2 个突变基因 Prkcsh（177060） 和 Sec63（608648） 以及多囊肾病中的 3 个突变基因 Pkd1、Pkd2 和 Pkhd1 结合靶向敲除和过表达（2011） 在小鼠中得出了一系列囊性疾病的严重程度。除了 Pkd2 完全丧失之外，这些基因的所有组合中囊肿的形成均通过改变 Pkd1 的表达而受到显着调节。蛋白酶体抑制增加了缺乏 Prkcsh 的细胞中 Pkd1 的稳态水平，并减少了常染色体显性多囊肝病小鼠模型中的囊性病变。费德勒斯等人（2011） 的结论是 PRKCSH、SEC63、PKD1、PKD2 和 PKHD1 形成一个相互作用网络，其中 PKD1 作为速率限制组件。

卡村等人（2011）和菲尔德等人（2011） 分别孤立研究了突变青鳉鱼和小鼠胚胎，发现 Pkd2 在结纤毛处与 Pkd1l1 功能性相互作用。这两种蛋白质都是胚胎发育过程中正常左右模式和基因表达所必需的。

孔萨里等人（2013） 发现，神经嵴衍生细胞中 Pkd2 基因有条件删除的小鼠表现出颅面结构机械损伤的迹象，如磨牙根断裂、门牙扭曲、牙槽骨丢失、颞下颌关节受压，以及颅骨形状异常。这种表型在胚胎阶段并不明显，这表明出生后机械应力对于这些结构的发育很重要。Pkd2 在胚胎阶段广泛表达于颅面部结构中，但在出生后表现出更有限的组织表达。此外，在突变小鼠大脑中还发现了多个动脉瘤和扩大的脑室。对 19 名人类 PKD2 患者颅面特征的三维摄影分析显示出一些特定特征，包括面部不对称性增加、面部和鼻子垂直拉长以及轻度中面部发育不全。结果表明 PKD2 基因作为机械感受器在颅面生长中发挥作用。

马等人（2013） 指出，与 Pkd1 或 Pkd2 的丢失一样，鞭毛内转移消融后纤毛的丢失会导致动物模型中囊肿的形成。马等人（2013） 将小鼠 Pkd1 或 Pkd2 的条件失活与鞭毛内转运基因 Kif3a 和 Ift20 的条件失活相结合（614394）。他们发现，在 Pkd1 或 Pkd2 丢失后，需要结构完整的纤毛来促进囊肿生长。相比之下，鞭毛内转移丧失后，包囊发育不需要 Pkd1 或 Pkd2。此外，纤毛和 Pkd1 或 Pkd2 的联合损失显着减缓了所有小鼠肾单位节段和肝脏中的细胞生长和囊肿形成。马等人（2013） 得出结论，PKD1 和 PKD2 抑制纤毛依赖性增殖途径，从而导致囊肿形成。

▼ 等位基因变异体（11 个选定示例）：

.0001 多囊肾病 2
PKD2，TRP380TER

Mochizuki 等人在患有 2 号染色体连锁多囊肾病（PKD2；613095） 的家庭（家庭 97）的受影响成员中（1996） 鉴定了 PKD2 基因中的 G 到 A 转变，导致 380 号密码子从 trp 变为 stop。

.0002 多囊肾病 2
PKD2，ARG742TER

Mochizuki 等人在患有 2 号染色体连锁多囊肾病（PKD2；613095） 的塞浦路斯家族（家族 1605）的受影响成员中（1996） 鉴定了 PKD2 基因中的 C 到 T 转变，导致密码子 740 从 arg 变为 stop。

.0003 多囊肾病 2
PKD2，GLN405TER

在第二个不相关的塞浦路斯家族（家族 1601）中，患有 4 号染色体连锁多囊肾病 2（PKD2；613095），Mochizuki 等人（1996） 鉴定了 PKD2 基因中的 C 到 T 转变，导致密码子 405 从 gln 变为 stop。

.0004 多囊肾病 2
PKD2，1-BP INS，693C

Xenophontos 等人通过 SSCP 分析和在患有多囊肾病的塞浦路斯家族（PKD2; 613095） 中形成异源双链体来系统地筛选 PKD2 基因的整个编码序列（1997） 发现在外显子 2 中密码子 231 后立即插入了一个胞嘧啶。它引起了翻译移码，预计会在翻译到达新的终止密码子之前引入 37 个新氨基酸。这是当时报道的最多的 N 末端突变，根据蛋白质的模型结构，预测它位于第一个跨膜结构域内。

.0005 多囊肾病 2
PKD2，ARG464TER

维里贝等人（1997） 鉴定了多囊肾病患者 PKD2 基因中的 7 个新突变（PKD2; 613095），包括外显子 6 中核苷酸 1456 处的 C 到 T 转变，导致 arg464 到 ter 取代。

.0006 多囊肾病 2
PKD2，1-BP INS，2160A

裴等人（1998） 在一个 4 代大家族中发现了 PKD2 基因的一个新突变，他们将多囊肾病定位到 4 号染色体（PKD2; 613095）。该突变是外显子 11 的多腺苷序列（核苷酸 2152-2159）中的单个腺苷插入，预计会导致移码，并在密码子 723 之后立即导致 PKD 产物多囊蛋白-2 过早翻译终止。预计截短的多囊蛋白-2 缺乏多囊蛋白-2 与其自身同二聚化以及多囊蛋白-2 自身同二聚化所需的钙结合 EF-hand 结构域和 2 个胞质结构域。多囊蛋白-2 与多囊蛋白-1 的异二聚化。

.0007 多囊肾病 2
PKD2，1-BP INS，197_203C

在多囊肾病（PKD2; 613095） 患者双肾 21 个囊肿中的 7 个中，Koptides 等人（1999） 在遗传的野生型 PKD2 等位基因中发现了 C 插入。该 C 插入与之前在该家族中鉴定为种系突变的插入（693insC; 173910.0004） 不同。插入发生在 6 个连续胞嘧啶（核苷酸 197-203）的序列内，编码氨基酸 66-68。作者无法准确确定胞嘧啶插入发生的位置。该突变预计会产生翻译移码，导致在到达终止密码子之前掺入 22 个新氨基酸。核苷酸 83 处的多态性被 G 或 C 占据，编码精氨酸或脯氨酸，使得 Koptides 等人能够实现这一点。

.0008 多囊肾病 2
PKD2，ASP511VAL

在患有多囊肾病（PKD2; 613095） 的家庭受影响成员中，Reynolds 等人（1999） 鉴定了 PKD2 基因中的 1532A-T 颠换，导致多囊蛋白-2 的预测第三次跨膜跨度发生 asp511 到 val（D511V） 的取代。功能丧失突变表明与疾病表型完全分离。

.0009 多囊肾病 2
PKD2，2-BP DEL/1-BP INS，NT1934

Bergmann 等人在患有多囊肾病（PKD2; 613095） 的 4 代家庭的受影响成员中，前 3 代的成年人没有临床症状，但在第四代表现为围产期死亡（2008） 鉴定了 PKD2 基因外显子 9 中 2 bp 缺失和 1 bp 插入（1934delACinsT） 的杂合性，导致预计会导致提前终止的移码。在未受影响的家庭成员或 200 条种族匹配的对照染色体中未发现该突变。

.0010 多囊肾病 2
PKD2，EX3DUP

Bataille 等人在一名患有多囊肾病 2（PKD2; 613095） 的 64 岁女性中（2011） 鉴定了 PKD2 基因的外显子 3 和外显子 3/内含子边界的杂合重复，预计会导致 PKD2 的单倍体不足。她受影响的妹妹也携带这种突变。家族史显示还有 6 名受影响的家庭成员，但他们没有接受突变检测。除了 PKD2 之外，先证者还存在全反位、胸部大血管完全倒转和左侧肝脏，与偏侧性缺陷一致。她的 3 个受影响的姐妹都没有偏侧性缺陷。

.0011 多囊肾病 2
PKD2、3-BP DUP、305GAG

Bataille 等人在一对患有多囊肾病 2（PKD2; 613095） 的父子中（2011） 在 PKD2 基因的外显子 1 中发现了杂合 3 bp 重复（305_307dupGAG），导致 Glu102 框内插入。两个大型数据库均未报告重复情况。父亲的三个兄弟姐妹也受到影响，但未进行突变分析。该父亲的 3 个未受影响的孩子中不存在重复。除了 PKD2 之外，父亲还患有逆位和右位心，与偏侧性缺陷一致。他的儿子和受影响的兄弟姐妹没有偏侧性缺陷。