OFD1 中心粒和中心粒卫星蛋白; OFD1

OFD1 基因
染色体 X 开放解读码组 5；CXORF5

HGNC 批准的基因符号：OFD1

细胞遗传学定位：Xp22.2 基因组坐标（GRCh38）：X:13,714,505-13,773,738（来自 NCBI）

▼ 说明

人染色体区域 Xp22.3-p21.3 包含假常染色体边界和杜氏肌营养不良基因（DMD; 300377）之间的区域。该区域包含多个疾病位点，包括 OFD1（311200）、DFN6（300066）和 SEDT（313400）。它还包含与 Y 染色体短臂和长臂同源的区域，并经历频繁的染色体重排。

▼ 克隆与表达

德康西利斯等人（1998）表征了 CXORF5 基因，最初命名为 71-7A，该基因被鉴定为 X 染色体特异性转录片段（Kunkel 等，1983）并定位于 Xp22（de Martinville 等，1985；Alitalo 等，1985）。，1995）。德康西利斯等人（1998）分离了代表 2 个选择性剪接转录本的全长人类 CXORF5 cDNA，他们将其称为 CXORF5-1（GenBank Y15164）和 CXORF5-2（GenBank Y16355）。CXORF5-2 与 CXORF5-1 的不同之处在于，由于在内含子 9 中使用替代的 3-prime 剪接位点而插入了 663 个核苷酸。CXORF5-1 编码推导的 1,011 个氨基酸的蛋白质，其中包含大量预测的卷曲螺旋α-螺旋结构域。CXORF5-2编码367个氨基酸的推导蛋白；CXORF5-2和CXORF5-1的前353个残基是相同的。Northern印迹分析在所有检查的组织中检测到大约4-kb CXORF5转录本，在除骨骼肌和心脏之外的所有组织中检测到大约4.7-kb CXORF5转录本。作者确定 CXORF5 基因逃脱了 X 失活。

▼ 基因结构

德康西利斯等人（1998）确定CXORF5基因有23个外显子。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，De Conciliis 等人（1998）证实了 CXORF5 基因与 Xp22 的映射。他们将 CXORF5 假基因对应到 Yq11.22，将另一个 CXORF5 相关基因座对应到 5p13.2-13.1。

德康西利斯等人（1998）将小鼠 Cxorf5 基因定位到 X 染色体的远端三分之一。

▼ 基因功能

使用数据库挖掘和蛋白质结构预测程序，Emes 和 Ponting（2001）在 Miller-Dieker 无脑畸形（LIS1; 601545）、Treacher Collins（TCOF1, treacle; 606847）、口腔-面部-指趾综合征 1 和眼白化病伴迟发性感音神经性耳聋（TBL1X; 300196）综合征。超过 100 种真核细胞内蛋白被发现具有 LIS1 同源基序，包括几个 katanin p60（606696）亚基、muskelin（605623）、Nopp140（602394）、植物蛋白 tonneau 和 LEUNIG、粘菌蛋白无目的和大量 WD 重复序列含有β-螺旋桨蛋白。作者认为，LIS1 同源基序可能通过介导二聚化、或者直接结合细胞质动力蛋白重链（600112）或微管。LIS1同源基序的预测二级结构及其在G-ββ-螺旋桨亚基同源物中的出现表明它们是G-γ亚基的类似物，并且可能与β-螺旋桨结构域的外围相关。在 Treacle 和 Nopp140 中发现的 LIS1 同源基序强化了先前对这些核仁蛋白之间功能相似性的观察。

Coene 等人在视网膜细胞中使用酵母 2-杂交分析和免疫共沉淀测定（2009）确定lebercilin（LCA5; 611408）是CXORF5 的相互作用伙伴。lebercilin 的前 2 个卷曲螺旋结构域与 CXORF5 的 6 个预测卷曲螺旋区域中的 5 个相互作用。发现这两种蛋白质都定位于人和大鼠视网膜细胞系的中心粒周围区域。CXORF5 的突变被发现不同程度地削弱了与 LCA5 的相互作用。

唐等人（2013）证明，中心粒卫星处纤毛病蛋白 OFD1 的自噬降解可促进初级纤毛生物发生。自噬是一种分解代谢途径，其中细胞质、受损的细胞器和蛋白质聚集体被自噬体吞噬并被递送至溶酶体进行破坏。唐等人（2013）表明中心粒卫星上的 OFD1 群体在血清饥饿时通过自噬迅速降解。在自噬缺陷的 Atg5（604261）或 Atg3（609606）缺失的小鼠胚胎成纤维细胞中，OFD1 在中心粒卫星处积累，导致初级纤毛更少且更短，并且 BBS4（600374）向纤毛的募集有缺陷。这些缺陷被 OFD1 部分敲除完全修复，从而减少了中心粒卫星上 OFD1 的数量。更引人注目的是，中心粒卫星的 OFD1 耗尽促进了循环细胞和通常不形成纤毛的转化乳腺癌 MCF-7 细胞中纤毛的形成。唐等人（2013）得出的结论是，他们的工作揭示了中心粒卫星中通过自噬去除 OFD1 代表了促进哺乳动物细胞纤毛发生的一般机制，并且这些发现定义了自噬在细胞器生物发生中的作用。

使用免疫共沉淀分析，Thauvin-Robinet 等人（2014）发现内源性 OFD1 与人 RPE 细胞中的 C2CD3（615944）相互作用。表位标记的人 OFD1 也在体外与荧光标记的小鼠 C2cd3 相互作用。过度表达荧光标记的小鼠 C2cd3 的 RPE 细胞在细胞质的各个区域形成超伸长的中心粒和中心粒样微管杆。小鼠 Ofd1 与 C2cd3 的共表达降低了转染的 U2OS 细胞中超伸长中心粒的频率。C2cd3 表达低效或无效的小鼠胚胎成纤维细胞的中心粒比野生型更短，并且 Ofd1 含量减少。索文-罗宾内特等人（2014）得出结论，C2CD3 使 OFD1 稳定在中心粒，OFD1 和 C2CD3 分别是中心粒长度的负调节剂和正调节剂。

▼ 分子遗传学

X 连锁显性口面指综合征 I 型

费兰特等人（2001）分析了 Xp22 上 I 型口面部指趾综合征（OFD1; 311200）关键区域的几个转录本，并确定了 CXORF5 基因的致病突变。他们分析了 3 个家族性和 4 个散发性 OFD I 病例。对家族性病例的分析揭示了错义突变（300170.0001）、19 bp 缺失（300170.0003）和导致移码的单个碱基对缺失（300170.0002）。在零星病例中，他们发现了错义（从头）、无义、剪接位点和移码突变。对小鼠胚胎组织切片的 RNA 原位研究表明，Ofd1 受到发育调节，并在 OFD I 综合征受影响的所有组织中表达。因此，CXORF5 在这种特定疾病中的参与证明了该基因在人类发育中的重要作用。

Rakkolainen 等人在 2 个家庭和 2 名散发性 OFD I 患者中进行了研究（2002）鉴定了CXORF5基因中的4个突变（参见例如300170.0004-300170.0005）。

辛普森-戈拉比-贝梅尔综合征 2 型

巴德尼等人（2006）在一个受影响的家庭成员中发现了 CXORF5 基因（300170.0007）的突变，其表型与 Simpson-Golabi-Behmel 综合征 2 型（SGBS2; 300209）一致。

朱伯特综合症 10

科恩等人（2009）在 X 连锁隐性 Joubert 综合征 10（JBTS10; 300804）的 2 个无关家族中，鉴定了 CXORF5 基因外显子 21 的 2 个不同截短突变（分别为 300170.0008 和 300170.0009）。

Field 等人在 2 名患有 Joubert 综合征 10 的男孩中发现，他们有远亲关系（2012）在 OFD1 基因（300170.0010）的外显子 8 中发现了 18 bp 的框内缺失。菲尔德等人（2012）指出，OFD1 基因外显子 17 附近的突变不一定与男性致死率相关。

色素性视网膜炎 23

Webb 等人在 X 连锁色素性视网膜炎（RP23; 300424）对应到 Xp22.32-p22.13 的 5 代家族中（2012）对整个 RP23 疾病间隔进行了靶向基因组下一代测序，并鉴定了 OFD1 基因（300170.0011）中的深层内含子变异，该变异与家族中的疾病分离，并且在 220 条对照染色体中未发现。对患者 RNA 的 RT-PCR 分析显示，70% 表达的 OFD1 代表含有隐藏外显子（称为“X”）的转录本，该外显子插入野生型外显子 9 和 10 之间。

▼ 基因型/表型相关性

索文-罗宾内特等人（2006）报道了来自 16 个法国和比利时家庭的 25 名患有 OFD I 的女性。在来自 11 个家庭的 16 名患者中发现了 CXORF5 基因的 11 个新突变。肾囊肿与剪接位点突变相关，智力低下与外显子 3、8、9、13 和 16 的突变相关，牙齿异常与卷曲螺旋结构域的突变相关。23 名患者中有 7 名（30%）表现出非随机 X 失活。

通过视网膜细胞的体外功能表达研究，Coene 等人（2009）表明 JBTS10 突变削弱了与 LCA5（611408）的相互作用，但没有导致异常的中心粒周围定位。相比之下，OFD I综合征相关突变是雄性致死性的，并且提前截短了蛋白质CXORF5，完全破坏了与LCA5的相互作用，并导致细胞质定位异常。科恩等人（2009）指出，残基 631 之前的所有突变对雄性都是致命的，并会导致雌性 OFD I 综合征。相比之下，携带 JBTS 突变（位于最靠近 C 末端的卷曲螺旋结构域）的男性可能会活到 30 岁以上，而女性携带者则不受影响。总体而言，表型的严重程度似乎与蛋白质长度的减少相关。

▼ 动物模型

Ferrante 等人使用 Cre-LoxP 系统（2006）产生了缺乏 Ofd1 的敲除动物，并再现了临床疾病的主要特征，尽管严重程度有所增加，这可能是由于人类和小鼠之间 X 失活模式的差异。他们发现突变雄性胚胎的左右轴规范失败，超微结构分析显示胚胎节点中缺乏纤毛。杂合雌性囊性肾中纤毛的形成存在缺陷，这表明纤毛发生是囊肿发育的潜在机制。此外，他们发现缺乏 Ofd1 的小鼠的神经管模式受损，并且 5-prime Hoxa（142955）和 Hoxd（142987）基因在肢芽中的表达发生改变，这表明 Ofd1 的作用可能超出初级纤毛组织和集会。

费兰特等人（2009）研究了 Ofd1 在斑马鱼胚胎发育过程中的功能。在野生型胚胎中，Ofd1 mRNA 广泛表达，并且 Ofd1-绿色荧光蛋白（GFP）融合定位于中心体/基体。使用反义吗啉破坏 Ofd1 会导致体轴弯曲、脑积水和水肿。大脑、心脏和内脏的偏侧性是随机的，这可能是纤毛较短、轴丝中断和库普弗囊泡中囊泡内液流扰乱的结果。注射 Ofd1 反义吗啉代的胚胎也表现出会聚延伸缺陷，这种缺陷因 Slb/Wnt11（603699）或 Tri/Vangl2（600533）的缺失而增强，这两种蛋白在非经典 Wnt/平面细胞极性途径中发挥作用。Vangl2 和 Ofd1 功能丧失胚胎中原肾肾小球中线融合受到损害。作者得出结论，Ofd1 是斑马鱼纤毛运动和功能所必需的，支持数据表明 Ofd1 对于小鼠初级纤毛功能至关重要。此外，Ofd1 对于原肠胚形成过程中的聚合延伸非常重要，这与连接初级纤毛和非经典 Wnt/平面细胞极性信号传导的数据一致。

祖洛等人（2010）培育了 Ofd1 基因肾脏特异性失活的小鼠品系，从而形成了肾囊性疾病和肾功能进行性损伤的可行动物模型。初级纤毛最初形成，然后在囊肿发生后消失，这表明初级纤毛的缺失可能是肾囊肿病的结果而不是主要原因。免疫荧光和蛋白质印迹分析揭示了扩张和非扩张肾脏结构中哺乳动物雷帕霉素靶点（mTOR；601231）通路的上调。与未经治疗的突变小鼠相比，用 mTOR 途径的特异性抑制剂雷帕霉素治疗可显着减少肾囊肿的数量和大小，并降低囊肿指数。

▼ 等位基因变异体（11 个选定示例）：

.0001 口面指综合征 I
OFD1，SER434ARG

Ferrante 等人在患有口-面-指综合征 I（OFD1; 311200）的患者中（2001）在 OFD1 基因中发现了 1303A-C 颠换，导致 Ser434 到 arg（S434R）的取代。产妇患有错构瘤、牙齿异常、舌裂和上颚高弓。鞍上有广泛性病变，轻度智力低下，并有脱发和毛发粗硬。受影响的母亲和祖母也有同样的突变。

.0002 口面指综合征 I
OFD1，1-BP DEL，312G

在 Odent 等人报道的一个家庭中（1998），费兰特等人（2001）发现患有口面指综合征 I（OFD1; 311200）的先证者在 OFD1 基因的核苷酸 312 处删除了 G，导致移码。

.0003 口面指综合征 I
OFD1、19-BP DEL、NT294

在斯科拉里等人报道的一个家庭中（1997），费兰特等人（2001）发现患有口颌指综合征 I（OFD1; 311200）的成员在 OFD1 基因的外显子 3 中存在 19 bp 的缺失。在受影响的母女身上发现了异常现象。存在腭裂/上唇裂以及单指畸形、并指畸形和多囊肾。还发现了脱发、头发干燥以及肝脏和胰腺囊肿。

.0004 口面指综合征 I
OFD1，IVS5AS，TG，-10

Rakkolainen 等人在一个患有 I 型口面指综合征（OFD1; 311200）的芬兰家庭的受影响成员中，跨越 3 代（2002）鉴定了 CXORF5 基因内含子 5 中的 T 到 G 的变化，该变化位于外显子 6 起始核苷酸上游 10 个核苷酸处，产生了一个新的剪接受体位点。两名受影响的成员患有多囊肾病。在这个家庭中没有发现任何发育迟缓的迹象。

.0005 口面指综合征 I
OFD1，2-BP INS，1887AT

Rakkolainen 等人在患有 I 型口面指综合征（OFD1; 311200）的芬兰家庭成员中进行了研究（2002）在 CXORF5 基因 1887insAT 的外显子 16 中发现了 2 bp 插入，导致氨基酸 666 处出现提前终止密码子。

.0006 口面指综合征 I
OFD1、4,094-BP DEL、14-BP DEL

Morisawa 等人在一名患有散发性口面指综合征 I（OFD1; 311200）的日本女性中进行了研究（2004）在 CXORF5 基因中发现了一对缺失：一个包含外显子 7 到内含子 9 的 4,094 bp 缺失，以及内含子 9 的 14 bp 缺失，这两个缺失都存在于她的父亲 X 染色体中。第一个缺失是当时在 CXORF5 基因中发现的最大缺失，是通过鉴定全部缺乏外显子 7-9 的 4 个新转录本而发现的。双重缺失最可能的原因被认为是同源序列之间的2次不等重组。仅通过分析 CXORF5 mRNA 就可以鉴定出 4,094 bp 的缺失，这强调了 mRNA 研究在 CXORF5 基因突变分析中的实用性。

.0007 SIMPSON-GOLABI-BEHMEL 综合征，2 型（1 系列）
OFD1，4-BP DUP，2122AAGA

Budny 等人发现，来自波兰家庭的 2 名受影响男性的表型与 2 型 Simpson-Golabi-Behmel 综合征（SGBS2；300209）一致（2006）在 CXORF5 基因的外显子 16 中鉴定出 4 bp 重复（2122dupAAGA），预计会在 CXORF5-1 转录本中引入提前终止密码子。家族中六名未受影响的女性专性携带者也携带该突变。该家族的表型与 X 连锁隐性遗传一致，包括智力低下、大头畸形和由于纤毛功能障碍导致的呼吸问题。除先证者外，所有受影响的男性均早年死亡。

.0008 JOUBERT 综合征 10
OFD1，7-BP DEL，NT2841

在患有 X 连锁隐性 Joubert 综合征（JBTS10; 300804）的家庭受影响成员中，Coene 等人（2009）在 CXORF5 基因的外显子 21 中发现了一个半合子 7-bp 缺失（2841_2847delAAAAGAC），导致移码和过早终止。PCR分析检测到30%残留蛋白表达。在 250 条对照染色体中未发现该突变。受影响的个体发育迟缓，存在不同程度的轴后多指畸形和视网膜变性，以及脑部 MRI 上的臼齿征。

.0009 朱伯特综合症 10
OFD1，1-BP DEL，2767G

Coene 等人在一名患有 X 连锁 Joubert 综合征（300804）的男性患者中（2009）在 CXORF5 基因的外显子 21 中发现了一个半合子 1-bp 缺失（2767delG），导致移码和过早终止。PCR分析检测到58%残留蛋白表达。在 250 条对照染色体中未发现该突变。该患者发育迟缓，患有轴后多指畸形，脑部 MRI 上显示有臼齿征。

.0010 朱伯特综合症 10
OFD1、18-BP DEL、EX 8

Field 等人在 2 名患有 Joubert 综合征 10（300804）的男孩中通过母系有远亲关系（2012）在 OFD1 基因的外显子 8 中发现了 18 bp 的框内缺失，导致残基 230-235（IKMEAK）的缺失。两个男孩的运动发育迟缓且无法言语，但接受性语言发育较好。两人都患有巨大头畸形和额叶突出症。一个有下斜的睑裂，有内眦赘皮，另一个有深陷的眼睛，有眶下皱纹。一名患有严重的囊性肾病，而另一名则回声增强，但没有肾功能损害。脑部核磁共振显示，两人都有臼齿征和小脑延髓池增大；只有 1 例出现多小脑回、癫痫发作和脑电图异常。两人都没有多指症或色素性视网膜炎。家族史表明，两名已故男性可能受到影响。家庭中三名未受影响的女性，包括两位母亲，都携带杂合状态的突变。菲尔德等人（2012）强调这些男孩相对保存完好的非语言认知能力，并指出 OFD1 基因外显子 17 附近的突变不一定与男性致死率相关。

.0011 色素性视网膜炎 23（1 个家族）
OFD1、IVS9、AG、+706

Hardcastle 等人最初研究了患有 X 连锁视网膜色素变性（RP23; 300424）的 5 代家庭中 3 名受影响的男性（2000），韦伯等人（2012）鉴定了 OFD1 基因内含子 9 中的 +706A-G 转变，导致使用上游剪接受体（chrX:13,768,290-13,268,291）和供体（chrX:13,768,354-13,768,355）序列。对患者 RNA 的 RT-PCR 分析表明存在额外的转录物，该转录物比野生型产物更大且表达水平更高；直接测序显示插入了一个 62 bp 的隐秘外显子（外显子“X”），剪接于外显子 9 和 10 之间。相对表达水平的量化显示，先证者的 OFD1 转录物中大约 30% 是野生型，而 70% 包含隐秘外显子, 这会导致预测的移码，从而导致 OFD1 蛋白（Asn313fsTer330）提前终止。该突变在家族中随疾病分离，并且在 220 条对照染色体中未发现。女性携带者的眼底镜检查正常，视网膜电图波形正常。