间隙连接蛋白，β-3； GJB3

间隙连接蛋白，31-KD
连接蛋白 31；CX31

此条目中代表的其他实体：

常染色体隐性耳聋，包括
常染色体显性耳聋，伴有周围神经病，包括

HGNC 批准基因符号：GJB3

细胞遗传学定位：1p34.3 基因组坐标（GRCh38）：1:34,781,214-34,786,364（来自 NCBI）

▼ 描述

间隙连接是允许小细胞质分子（包括离子、代谢中间体和第二信使）在细胞间直接通过的导管，从而介导细胞间代谢和电通讯。间隙连接通道由连接蛋白亚基组成，这些亚基由包括 GJB3 在内的多基因家族编码（Richard 等人，1998 年总结；Wenzel 等人，1998 年总结）。

▼ 克隆与表达

理查德等人（1998）通过与小鼠 Gjb3 和 Gjb5 的相似性，从人类 EST 数据库中鉴定出 2 个表达序列标签（EST）。通过辐射混合作图，他们将它们放置在与 GJA4（121012）连接的测序标签位点（STS）附近。GJB3 的基因组和 cDNA 序列的比较显示了与编码连接蛋白的基因相同的外显子-内含子组织。完整的编码序列包含在 813 个核苷酸的单个、不间断的开放解读码组（ORF）中，前面是位于 ATG 起始位点上游 25 个核苷酸的推定剪接点，后面是 3 引物非翻译区，在位置处具有多腺苷酸化信号1,583。蛋白质Cx31，预测分子量为30.8 kD，由 270 个氨基酸组成，与啮齿动物同源物有 40 个残基不同，这些残基主要局限于细胞质环。蛋白质结构分析证实了 β-连接蛋白的典型结构组织，包括每个细胞外环中 3 个半胱氨酸残基的保守排列。

Wenzel 等人通过使用小鼠 Cx31 cDNA 筛选人类基因组文库（1998）分离出CX31基因。人类 DNA 的 Southern 印迹分析表明 CX31 是一个单拷贝基因。人角质形成细胞系的 Northern 印迹分析检测到大约 2.2-和 1.8-kb CX31 转录物。推导的 CX31 蛋白包含 4 个假定的跨膜结构域和 3 个潜在的磷酸化位点。人类 CX31 与小鼠和大鼠 Cx31 蛋白有 83% 的同一性。

夏等人（1998）使用同源 EST 搜索和巢式 PCR 克隆了编码人间隙连接蛋白 β-3 的基因（GJB3）。

▼

通过对体细胞杂交体的分析，Wenzel 等人进行了绘图（1998）将 GJB3 基因定位到染色体 1p36-p34。夏等人（1998）通过荧光原位杂交将GJB3基因定位到1p35-p33。

▼ 基因功能

Plantard 等人（2003）表明野生型 CX30.3（GJB4; 605425）在 HeLa 细胞中的表达仅导致少量蛋白质被定位到质膜。突变体 CX30.3（605425.0001）几乎无法检测到并且扰乱了细胞间耦合。相反，野生型CX30.3和CX31蛋白的共表达导致稳定异聚间隙连接的大量增加。共表达的野生型CX30.3和CX31共沉淀，证明了物理相互作用。抑制剂实验表明这种相互作用始于内质网。

Abrams 等人使用转染的小鼠神经母细胞瘤和 HeLa 细胞系（2006）发现 CX31 通道与其他连接蛋白通道一样，通过电压门控，并在暴露于长链烷醇时在低 pH 下关闭。CX31 通道相对无选择性，允许带负电和带正电的染料通过。与小鼠 Cx31 相比，人 CX31 似乎与测试的所有 4 个连接蛋白形成功能性异型通道：CX26（GJB2; 121011）、CX30（GJB6; 604418）、CX32（GJB1; 304040）和 CX45（GJA7; 608655）。

刘等人（2009）发现 Cx31 和 Cx26 在小鼠耳蜗中共表达，并在 HEK293 细胞中表达时共同组装成间隙连接。

▼ 分子遗传学

变异性和进展性红斑角化症 1

变异性进行性红斑角化症（EKVP1；133200）是一种角化疾病，其特征是固定的红角化斑块，与某些患者的游走性红斑病变（“变异性”EKV）相关。Richard 等人在 12 个患有 EKV 的家庭中，有 4 个家庭（1998）检测到 GJB3 基因中的杂合错义突变，导致保守甘氨酸被带电残基取代（G12R, 603324.0001; G12D, 603324.0002），或半胱氨酸发生变化（C86S; 603324.0003）。预计这些突变会干扰正常的 Cx31 结构和功能，可能是由于显性失活效应。因此，结果证明 Cx31 介导的细胞间通讯对于表皮分化和对外部因素的反应至关重要。理查德等人。

威尔戈斯等人（1999）在 EKV 家族受影响成员中鉴定出 GJB3 基因（R42P; 603324.0008）错义突变的杂合性。

理查德等人（2000）分析了 2 个家族和 3 名散发性 EKV 患者以及 2 个家族和 4 名散发性红斑角化症（PSEK）患者的 GJB3 基因，其中包括 Macfarlane 等人先前描述的一个家族（1991）其中 1 个姐妹具有 EKV 特征，另一个具有 PSEK 特征。理查德等人（2000）在 EKV 患者中鉴定出 GJB3 的 3 个杂合突变：在散发病例中，他们检测到导致第三跨膜结构域中保守的苯丙氨酸（F137L）取代的突变，这可能会干扰连接蛋白的正确组装或门控特性。在另一个 EKV 家族中，所有 3 名受影响个体在同一 GJB3 等位基因上均携带 2 个不同的突变；然而，只有 R42P 突变（603324.0008）与疾病共分离，而在临床上未受影响的亲属中也发现了预计会消除 Cx31 可变羧基末端结构域中 4 个氨基酸残基的 12 bp 缺失，但在 90 名未受影响的对照中却没有发现。6名PSEK先证者未检测到突变。理查德等人（2000）指出，总体而言，他们在 17 个 EKV 家族中的 6 个家族中发现了 GJB3 突变；所有突变都可能影响 Cx31 的细胞质氨基末端和跨膜结构域。相比之下，与进行性高音听力障碍相关的 2 个突变（DFNA2B；612644）位于第二个细胞外结构域，表明 Cx 突变的特征和位置决定了它们在不同组织中的表型表达。

Gottfried 等人在来自以色列家庭的一对分离常染色体隐性 EKV 的兄弟姐妹中（2002）鉴定了 GJB3 基因中错义突变的纯合性（L34P; 603342.0010）。未受影响的父母的突变是杂合的，而在 208 条对照染色体中未发现这种突变。戈特弗里德等人（2002）表明错义突变可能无法在杂合子形式中发挥显性失活效应，因此在临床上仅在纯合子中表现出来。

van Geel 等人在一名患有 EKVP 迁徙型的 4 岁荷兰男孩身上发现了这种现象（2002）鉴定出 GJB3 基因中的杂合 R32W 突变以及 GJB4 基因中的纯合 4 bp 缺失（154delGTCT）。对未受影响的家庭成员的分析显示，父母和外祖父都是GJB4缺失杂合子，而母亲和外祖父是GJB3变异杂合子；此外，患者未患病的姐妹携带与患者相同的 GJB3/GJB4 基因型，因此排除了导致该疾病的 DNA 变异。范吉尔等人（2002）随后检查了 84 个不相关的对照，发现 5 个 GJB4 缺失杂合子（等位基因频率，0.03）和 3 个 GJB3 变异杂合子（0.02），表明这两种变异代表了荷兰人群中的正常多态性。范吉尔等人（2002）指出，Kelsell 等人之前在一个患有掌跖角化症和听力缺陷的家庭中检测到了 GJB3 变体（参见 GJB2, 121011）（2000），他认为这可能是一种多态性；Lopez-Bigas 等人对西班牙患者和对照者中的 R32W 进行了分析（2001）证实该变异是西班牙人群中常见的多态性（等位基因频率，7.5%）。

迪等人（2002）观察到，对携带 R42P 突变（603324.0008）的 EKV 患者的皮肤活检进行免疫染色，结果显示 Cx31 的表皮染色稀疏，且核周定位异常。角质细胞和成纤维细胞系的转染和显微注射研究表明，R42P 和其他 4 种 EKV 相关突变体 Cx31 蛋白在质膜转移方面表现出缺陷。仅耳聋/神经病的 66delD（603324.0009）突变蛋白主要定位于细胞质，但在一些转染细胞中，一些蛋白在质膜上可见。与野生型 Cx31/EGFP 蛋白相比，66delD-和 R32W-Cx31/EGFP 蛋白的染料转移率均显着受损。在显性皮肤病 Cx31 突变中观察到细胞死亡发生率较高，但在野生型、R32W、

塔特索尔等人（2009）报道，connexin-31突变体R42P（603324.0008）、C86S（603324.0003）和G12D（603324.0002）的体外表达，而非野生型或66delD（603324.0009），导致细胞类型特异性细胞死亡水平升高。他们的观察结果并不支持 CX染色体连锁细胞死亡与异常“渗漏”钙半通道有关的假设。塔特索尔等人（2009）在表达 EKV 相关 Cx31 突变体的细胞中观察到未折叠蛋白反应（UPR）成分的上调，但野生型或 66delD 没有。作者得出结论，导致 UPR 的内质网（ER）应激可能是突变型 Cx31 相关细胞死亡的主要机制，并且 ER 应激可能导致 EKV 患者皮肤角质形成细胞分化异常和过度增殖。

耳聋

Xia 等人在 2 个患有常染色体显性听力损失的中国家庭（DFNA2B; 612644）的受影响成员中（1998）鉴定了 GJB3 基因的杂合突变（603324.0004; 603324.0005）。通过 RT-PCR 鉴定大鼠内耳组织中 Gjb3 的表达。众所周知，与年龄相关的听力障碍在男性中比在女性中更为普遍。值得注意的是，在 Xia 等人研究的 2 个家庭中（1998），女性携带者要么受到亚临床影响，要么有无法检测到的听力障碍。男性突变携带者的噪音暴露与其女性同胞没有显着差异（正如家庭成员回忆的那样）。

在证明 GJB3 基因突变可导致常染色体显性非综合征性感音神经性耳聋之后，Liu 等人（2000）对25个患有隐性耳聋的中国家庭进行了筛查，以确定该位点的突变是否也会导致隐性非综合征性耳聋。在这 25 个家族中，有 2 个包含 GJB3 突变复合杂合子的个体。2 个家庭中的 3 名患者均为非近亲婚生，患有早发性双侧感音神经性听力损失。在这两个家庭中，在受影响和未受影响的个体中观察到不同的 SSCP 模式。两个家族的序列分析表明，一个等位基因上存在框内 3-bp 缺失（423_425delATT；603324.0006），这导致密码子 141 处异亮氨酸残基的丢失，以及另一个等位基因上的 423A-G 转变，它产生了 ile141 到 val 的错义突变（I142V；603324.0007）。在 100 名无关对照受试者的 DNA 中没有检测到这两种突变。异亮氨酸 141 的缺失及其被缬氨酸的取代都可能改变第三个保守的 α 螺旋跨膜结构域（M3）的结构并损害间隙连接的功能。

周围神经病变导致的耳聋

Lopez-Bigas 等人在患有轻度听力障碍和周围神经病变的第四代西班牙家庭中受影响的成员中（2001）在 GJB3 基因中发现了一个杂合的 3-bp 缺失（603324.0009）。对小鼠的原位研究表明，Gjb3 在耳蜗、听神经以及坐骨神经中表达，与 Gjb1（connexin-32; 304040）的表达模式相似。

▼ 动物模型

施尼切尔斯等人（2007）使用 Cx31 基因中的人类 F137L 突变生成了 EKV 的条件小鼠模型。尽管该突变的纯合性是胚胎致死性的，但杂合子小鼠具有生育能力并且没有表现出明显的异常。体外细胞功能表达研究表明，杂合突变体通道的神经生物素转移活性降低了约 30%，这可能是由于显性负效应所致。杂合突变小鼠的尾部切口愈合时间缩短了 1 天，与表皮 Cx43（121014）表达减少的小鼠相似。这些发现再次表明 Cx31 和 Cx43 蛋白在功能上相互作用。2周龄前幼鼠未检测到红斑，突变小鼠的皮肤区域仅有约5%表现出生发层过度增殖。此外，杂合的 Cx31 突变小鼠表现出正常的表皮表达模式和其他连接蛋白的水平。

▼ 等位基因变体（12 个选定的示例）：

.0001 变异性进展性红斑角皮病 1
GJB3、GLY12ARG
在一名患有局部角化过度的瑞士患者中，Richard 等人发现，患有变异性进展性红斑皮肤病（EKVP1；133200）的瑞士患者（1998）检测到 GJB3 基因中的杂合 34G-C 颠换，导致该位点从甘氨酸（GGT）到带正电的精氨酸（CGT）的非保守变化（G12R）。

.0002 变异性红角皮病进展性红斑角化症 1
GJB3、GLY12ASP
在具有普遍性迁移形式的变异性红斑角皮病和进展性红斑角化症（EKVP1; 133200）的亲子对中，Richard 等人（1998）在 GJB3 基因中发现了一个 35G-A 转变，将甘氨酸 12 转变为天冬氨酸（G12D）。

.0003 变异性红角化症进行性进展 1
GJB3，CYS86SER
在患有变异性进行性红角化症（EKVP1; 133200）的 3 代家族中，该家族患有局部角化过度，并且还有一个散发性全身角化过度的病例，Richard 等人（1998）鉴定出 GJB3 基因中的杂合 256T-A 颠换，导致半胱氨酸 86 被丝氨酸（C86S）取代。

.0004 耳聋，常染色体显性遗传 2B
GJB3，GLU183LYS
Xia 等人在来自中国浙江省的一个患有常染色体显性遗传非综合征性感音神经性耳聋（DFNA2B; 612644）的家庭（NDF006）中（1998）在 GJB3 基因的第 547 位发现杂合性 G 到 A 的转换，导致密码子 183 处谷氨酸到赖氨酸的变化（Xia 等人（1998）的论文将替换确定为 gln183到 lys，但对论文的更正指出，该突变实际上是 glu183 到 lys。）该突变在该家族 3 代的 4 个人中发现。两名男性被诊断患有双侧感音神经性耳聋。两人从大约 40 岁起就出现了进行性听力困难和耳鸣。一名 27 岁患有该突变的女性听力正常，但有耳鸣，听力图显示频率在 2,000 至 8,000 Hz 时听力下降 20 至 25 分贝。另一位女性携带者，

.0005 耳聋，常染色体显性 2B
GJB3，ARG180TER
在来自中国湖南省的常染色体显性非综合征性感音神经性耳聋（DFNA2B；612644）家族（NDF005）中，Xia 等人（1998）发现 4 个人在 GJB3 的第 538 位核苷酸处携带杂合 C-to-T 突变，导致第 180 位氨基酸处出现终止密码子。两名男性携带者，年龄分别为 51 岁和 23 ，有听力困难，临床症状和听力图显示高频听力损失分别在 30 岁和 20 岁之后开始。一名 46 岁女性携带者的听力图与 NDF0006 家族中 27 岁携带者相似（见 603324.0004）。另一名女性携带者，43，听力正常。

.0006 耳聋，常染色体隐性遗传
GJB3，3-BP DEL，423ATT
在 2 个中国家庭中，Liu 等人（2000）发现患有常染色体隐性遗传性非综合征性听力损失的个体在 GJB3 基因中存在 2 个突变的复合杂合子：3 bp 缺失（423_425delATT）导致一个等位基因上密码子 141（ile141del）的框内缺失，以及423A-G 转变导致另一个等位基因上的 ile141 替换为 val（I141V；603324.0007）。

.0007 耳聋，常染色体隐性遗传
GJB3，ILE141VAL
用于讨论 Liu 等人在 2 个常染色体隐性非综合征性听力损失家族中以复合杂合状态发现的 GJB3 基因中的 ile141-to-val（I141V）突变（2000），参见 603324.0006。

.0008 变异性红斑角皮病进行性进展 1
GJB3, ARG42PRO
在具有常染色体显性遗传性变异性进行性红斑角化病（EKVP1; 133200）迁移形式的家族中，Wilgoss 等人（1999）发现受影响的成员在 GJB3 基因中存在 arg42-to-pro（R42P）突变。

理查德等人（2000）在另一个家庭中发现了与 EKV 病因相同的杂合突变。

.0009 耳聋，常染色体显性遗传，伴有周围神经病变
GJB3、3-BP DEL、ASP66DEL
在一个患有轻度听力障碍和周围神经病变的 4 代西班牙家庭的受影响成员中，Lopez-Bigas 等人（2001）报道了 GJB3 基因中的 3-bp 缺失，导致密码子 66 处的 asp 缺失。神经传导研究显示，速度正常时波幅明显降低，1 名受影响家庭成员的腓肠神经活检显示脱髓鞘/髓鞘再生表现。对小鼠的原位研究表明，Gjb3 在耳蜗和听神经以及坐骨神经中的表达与 Gjb1（connexin-32; 304040）的表达模式相似。

.0010 变异性红角皮病 ET PROGRESSIVA 1
GJB3，LEU34PRO
Gottfried 等人（2002）鉴定出 3 名以色列同胞患有常染色体隐性迁移性多变性和进行性红斑角化症（EKVP1; 133200），他们在 GJB3 中的 101T-C 转变是纯合的。预计该突变会导致第一个跨膜螺旋中由 leu34 取代为 pro（L34P）。在转染的角质形成细胞中，突变蛋白表现出细胞质分布，表明突变蛋白不能定位于相邻细胞之间的间隙连接。

.0011 耳聋、DIGENIC、GJB2/GJB3
GJB3、ASN166SER
在一名患有常染色体隐性遗传性严重听力障碍的中国患者中（参见 220290），Liu 等人（2009）发现 GJB3 基因中 497A-G 转变存在复合杂合性，导致第二个细胞外环中的 asn166 到 Ser（N166S）取代，以及 GJB2 基因（121011.0014）中的 1 bp 缺失。研究结果与双基因遗传一致。每个未受影响的亲本对于 1 个突变等位基因都是杂合的。

.0012 耳聋、DIGENIC、GJB2/GJB3
GJB3、ALA194THR
在一名患有常染色体隐性遗传性严重听力障碍的中国患者中（参见 220290），Liu 等人（2009）发现 GJB3 基因中 580G-A 转变存在复合杂合性，导致第四个跨膜结构域中的 ala194 至 thr（A194T）取代，以及 GJB2 基因（121011.0014）中的 1 bp 缺失。另一位患有听力损失的无亲缘关系的中国人是 A194T 和 GJB2 基因的另一种致病性突变的复合杂合子。研究结果与双基因遗传一致。每个未受影响的亲本对于其中一个突变等位基因都是杂合的。