动力蛋白、轴丝、重链 17； DNAH17

DNEL2

HGNC 批准的基因符号：DNAH17

细胞遗传学位置：17q25.3 基因组坐标（GRCh38）：17:78,423,697-78,577,396（来自 NCBI）

▼ 说明

动力蛋白是由几条重链、轻链和中间链组成的微管相关运动蛋白复合物。DNAH17 是与轴丝动力蛋白相关的重链（Milisav 和 Affara，1998）。

▼ 克隆与表达

Milisav 和 Affara（1998）通过使用 DNEL1（DNAH9; 603330）作为探针筛选成人睾丸 cDNA 文库，然后进行 5-prime 和 3-prime RACE，获得了 DNAH17 的部分 cDNA，他们将其称为 DNEL2。Northern 印迹分析在睾丸中检测到 16 kb 的转录物。RT-PCR 显示成人睾丸中存在 DNAH17 表达，但在所检查的任何其他成人或胎儿组织（包括胎儿睾丸）中均未表达。

Whitfield 等人通过定量 RT-PCR 检测成人组织中的外动力蛋白臂（ODA）重链基因（2019）观察到 DNAH8（603337）和 DNAH17 在睾丸中清晰表达，而在肺中含量较低，而 DNAH5（603335）、DNAH9（603330）和 DNAH11（603339）是肺中检测到的最丰富的重链。对成人睾丸的定量单细胞 RNA 测序数据集的分析表明，DNAH8 和 DNAH17 在从早期精母细胞到晚期精子细胞阶段的生殖细胞中表达，但在体细胞中不表达。DNAH9也在生殖细胞中检测到，但表达窗口较短，从精母细胞晚期到精子细胞早期阶段，而DNAH5和DNAH11在睾丸的体细胞和生殖细胞谱系中的表达水平都非常低。

通过 qRT-PCR 检测成年小鼠组织中的 Dnah17 mRNA，Zhang 等人（2020）观察到睾丸中有丰富的表达，但在肺、气管或输卵管中没有观察到。抗DNAH17抗体的免疫印迹分析证实，在气管纤毛中未检测到DNAH17，仅在睾丸和附睾中检测到。免疫荧光染色进一步证明DNAH17主要定位于成年小鼠第11至16步精子细胞的细胞质和鞭毛中。在人类中，DNAH17 仅在睾丸中检测到，而在体细胞系中未检测到。对人睾丸切片的免疫组织化学染色显示，DNAH17 存在于细长精子细胞的细胞质和鞭毛中，免疫荧光染色显示 DNAH17 定位于精子鞭毛中。

▼ 测绘

通过 FISH 和放射杂交分析，Milisav 和 Affara（1998）将 DNAH17 基因定位到染色体 17q25。

▼ 基因功能

惠特菲尔德等人（2019）分析了对照个体气道上皮细胞（AEC）和精子中所有 ODA 重链蛋白的存在和位置。免疫印迹分析表明，精子细胞中存在 DNAH8 和 DNAH17，但 AEC 中不存在，而 DNAH5、DNAH9 和 DNAH11 仅在 AEC 中检测到。免疫荧光证实了结果，显示 DNAH5 沿着 AEC 中纤毛的全长，而 DNAH9 和 DNAH11 分别局限于纤毛的远端和近端部分。在 AEC 的纤毛中未检测到 DNAH8 和 DNAH17。相比之下，在对照个体的精子中，沿着精子鞭毛只能检测到DNAH8和DNAH17，但末端部分除外，它缺乏完整的轴丝结构。

▼ 分子遗传学

Whitfield 等人发现，来自 3 个患有生精衰竭家族的 4 名不育男性 39（SPGF39；618643）由于鞭毛（MMAF）的多种形态异常以及外动力蛋白臂（ODA）缺失而表现为弱精子症（2019）鉴定了 DNAH17 基因突变的纯合性或复合杂合性（参见例如 610063.0001-610063.0004）。在第五名受影响的男性中，他们鉴定出 DNAH17 中框内重复的杂合性，但没有发现第二个突变。

在 3 名不育的巴基斯坦兄弟中，由于精子鞭毛主段和末端的微管双联体（MTD） 4 至 7 缺失而患有弱精子症，Zhang 等人（2020）鉴定了 DNAH17 基因（C1803Y; 610063.0005）中错义突变的纯合性。他们未受影响的表亲父母是突变杂合子，还有一个可生育的兄弟和两个可生育的姐妹。另一个具有生育能力的姐妹的突变是纯合的。作者指出，ODA 存在于所有 3 个兄弟的剩余 MTD 中。

Oud 等人在一名因球形精子症而导致不孕的法国男子中（2020）鉴定了 DNAH17 基因、R944W 和 F2594I 中错义突变的复合杂合性。这两种突变都发生在高度保守的残基上，但被归类为意义未知的变体。没有报道家庭隔离。

通过对一个巴基斯坦家庭和一个中国家庭进行全外显子测序，该家庭因弱精症和 MMAF 导致男性不育，且大多数 ODA 丢失，Zhang 等人发现（2021）鉴定了 DNAH17 基因突变的纯合性：巴基斯坦家族中同一等位基因的错义突变和无义突变（A2103V 和 Q3935X, 610063.0006），以及中国家族中的错义突变（R1903C, 610063.0007）。桑格测序证实了每个家族中的突变及其与疾病的分离。在巴基斯坦家庭中，母亲的 A2103V/Q3935X 突变是纯合的，这表明 DNAH17 对于男性的生育能力至关重要，但对于女性则不然。功能分析表明，突变导致患者精子中 DNAH17 蛋白丢失。

▼ 动物模型

张等人利用 CRISPR/Cas9 技术（2020）培育了 Dnah17 -/- 小鼠，观察到精子数量明显减少，精子形态异常，具有典型的人类 MMAF 表型（卷曲、缺失、短、弯曲或不规则口径鞭毛）。Dnah17 缺失小鼠的鞭毛中 9+2 轴丝构型完全被破坏。作者还培育了 Dnah17 突变（c.5360G-A）纯合子小鼠，该突变相当于人类 DNAH17 突变 c.5408G-A（610063.0005）。纯合突变的雄性生育力低下，活动精子的百分比显着降低。鞭毛横截面的透射电子显微镜显示了经典的 9+2 轴索配置，但也显示高比例的主件和末端件横截面丢失了 1 个或多个微管双联体（MTD），从 4 到 7 个，伴随着相关外部致密纤维的损失。然而，连接到每个剩余 MTD 的外动力蛋白臂仍然存在。作者指出，在纯合突变小鼠的所有横截面中均未观察到异常的轴丝结构，这表明 MTD 4 至 7 的缺失并不是轴丝组装的缺陷。由于在附睾头或体部的精子鞭毛中很少观察到异常，而与野生型小鼠相比，来自尾部区域的精子显示出异常轴丝结构的比例显着更高，作者认为结构缺陷可能是由于附睾尾内MTD 4至7的不稳定造成的，而附睾管结扎表明，MTD 4至7缺失的频率以时间依赖性方式增加。

张等人使用 CRISPR/Cas9（2021）创造了 Dnah17 纯合基因敲除小鼠。男性不育，精子数量低，精子不动，鞭毛紊乱，鞭毛多种形态异常（MMAF），与 MMAF 患者相似。雌性纯合子具有生育能力。作者得出结论，DNAH17 是正常精子头部形状和鞭毛发育所必需的。

▼ 等位基因变异体（7 个精选示例）：

.0001 生精失败 39
DNAH17, CYS1829TYR

Whitfield 等人发现，来自阿尔及利亚近亲家庭（GM03354）的 2 名不育兄弟（18GM01913 和 18GM01974）由于鞭毛（MMAF）的多种形态异常以及外动力蛋白臂缺失（SPGF39; 618643）而患有弱精子症（2019）鉴定了 DNAH17 基因外显子 36 中 c.5486G-A 转换（c.5486G-A，NM_173628.3）的纯合性，导致 AAA1 结构域内高度保守的残基（距 ATPase 催化位点 18 个氨基酸）发生 cys1829 到 tyr（C1829Y）取代。他们未受影响的母亲是杂合突变，在可育的兄弟或 gnomAD 数据库中都没有发现这种突变。无法从他们的父亲那里获得 DNA。

.0002 生精失败 39
DNAH17，2-BP DEL，1293TA（rs767723684）

Whitfield 等人在一名来自法国/意大利家族（GM02359）的不育男性（18GM00285）中，由于鞭毛（MMAF）的多种形态异常以及外动力蛋白臂缺失（SPGF39; 618643）而患有弱精子症（2019）鉴定了 DNAH17 基因外显子 10 中 2 bp 缺失（c.1293_1294delTA、NM_173628.3）的复合杂合性，预计会在动力蛋白重链茎的保守 DHCN1 结构域内产生立即终止密码子（tyr431 至 ter; T431X），以及 19 bp 缺失（c.799） 4_8012del; 610063.0003）位于外显子 52 中，导致移码，预计会导致分子马达的 AAA3 ATPase 结构域内出现过早终止密码子（Gly2665GlufsTer4）。在gnomAD 数据库中，2 bp 缺失的发生率非常低（8.741 x 10（-6）），而在gnomAD 中未发现19 bp 缺失。

.0003 生精失败 39
DNAH17，19-BP DEL，NT7994

讨论 DNAH17 基因外显子 52 中的 19 bp 缺失（c.7994_8012del、NM_173628.3），导致移码，预计会导致过早终止密码子（Gly2665GlufsTer4），该密码子在因多种原因患有弱精子症的不育法国/意大利男性（18GM00285）中以复合杂合状态被发现。 Whitfield 等人发现鞭毛（MMAF）形态异常并伴有外动力蛋白臂缺失（SPGF39; 618643）（2019），参见 610063.0002。

.0004 生精失败 39
DNAH17、P3449L 和 L3595P

Whitfield 等人在一名来自摩洛哥近亲家族（GM03364）的不育男性（18GM01932）中，由于鞭毛（MMAF）的多种形态异常以及外动力蛋白臂缺失（SPGF39; 618643）而患有弱精子症（2019）鉴定了外显子 65 中携带 c.10496C-T 转换（c.10496C-T, NM_173628.3）和外显子 67 中携带 c.10784T-C 转换（c.10784T-C, NM_173628.3）的复杂等位基因的纯合性，导致 pro3499 到 leu（P3499） L）和分子马达 AAA5 ATPase 结构域内保守残基处的 leu3595-to-pro（L3595P）取代。这些突变在家族中随疾病而分离，并且在 gnomAD 数据库中未发现。对患者精子的免疫印迹分析表明，与对照组相比，DNAH17 几乎检测不到。免疫荧光研究证实，患者鞭毛上始终不存在 DNAH17 信号，仅在近端观察到小点，而 α-微管蛋白（参见 602529）染色很容易检测到。此外，精子轴丝中完全不存在重链蛋白 DNAH8（603337），这与透射电子显微镜（TEM）上不存在 ODA 一致。观察到 ODA 的中间链 DNAI1（604366）的量减少，表明部分 ODA 可能存在，但无法通过 TEM 检测到。

.0005 生精失败 39
DNAH17, CYS1803TYR

在 3 名不育的巴基斯坦兄弟中，由于精子鞭毛主段和末端的微管双联体（MTD） 4 至 7 缺失（SPGF39; 618643），导致弱精子症，Zhang 等人（2020）鉴定了 DNAH17 基因外显子 35 中 c.5408G-A 转换（c.5408G-A，NM_173628）的纯合性，导致 N 端茎区内高度保守的残基处发生 cys1803 至 tyr（C1803Y）取代。他们未受影响的表亲父母是突变杂合子，还有一个可生育的兄弟和两个可生育的姐妹。另一个具有生育能力的姐妹的突变是纯合的。患者精液涂片的免疫荧光染色显示 DNAH17 和 α-微管蛋白（参见 602529）的信号与生育对照的信号无法区分。c.5360G-A Dnah17 突变纯合小鼠的功能分析，

.0006 生精失败 39
DNAH17、ALA2103VAL 和 GLN3935TER

在 3 名不育的巴基斯坦兄弟（P1、P2 和 P3；家族 1）中，由于鞭毛（MMAF）的多种形态异常以及大多数外动力蛋白臂缺失（SPGF39; 618643），导致弱精子症，Zhang 等人（2021）鉴定了同一等位基因上 DNAH17 基因的 2 个突变的纯合性：外显子 41 中的 c.6308C-T 转换（c.6308C-T, NM_173628.4），导致 ala2103 到 val（A2103V）替换，以及 c.11803C-T 转换（c.11803C-T, NM_1） 73628.4）位于外显子 73 中，导致最后一个 AAA 结构域内发生 gln3935-to-ter（Q3935X）替换。他们的父亲和两个有生育能力的兄弟的突变是杂合的；然而，他们的母亲是纯合子，这证实 DNAH17 对于男性的生育能力至关重要，但对于女性则不然。

.0007 生精失败 39
DNAH17, ARG1903CYS

在一名 41 岁不育中国男性（P4，家族 2）中，由于鞭毛（SPGF39；618643）的多种形态异常而患有弱精子症，Zhang 等人（2021）鉴定了 DNAH17 基因外显子 37 中 c.5707C-T 转换（c.5707C-T，NM_173628.4）的纯合性，导致第一个 AAA 结构域内的高度保守残基处的 arg1903 至 cys（R1903C）取代。先证者的第一代表亲父母的突变是杂合的。DNAH17 的蛋白质印迹分析和免疫染色证明患者精子中不存在突变蛋白。