钙蛋白酶 5; CAPN5

HTRA3

HGNC 批准的基因符号：CAPN5

细胞遗传学位置：11q13.5 基因组坐标（GRCh38）：11:77,066,971-77,126,155（来自 NCBI）

▼ 说明

钙蛋白酶是钙依赖性半胱氨酸蛋白酶，参与多种细胞过程中的信号转导。功能性钙蛋白酶蛋白由一个不变的小亚基（114170）和一个大亚基家族中的一个组成，例如 CAPN5（Dear 等人总结，1997）。

▼ 克隆与表达

亲爱的等人（1997）对小鼠基因组 DNA 使用简并 PCR 来分离 2 个新型钙蛋白酶大亚基 CAPN5 和 CAPN6 的片段（300146）。作者从 EST 数据库中的一个克隆中组装了 CAPN5 的人类 cDNA 序列以及来自人类海马体的 RACE PCR 片段。RACE PCR 还揭示了人类 CAPN5 cDNA 的另一个 3 引物末端。最长的人类 CAPN5 cDNA 编码 640 个氨基酸的多肽，其中包含 3 个氨基酸，这些氨基酸是半胱氨酸蛋白酶保守活性位点的一部分。亲爱的等人（1997）指出 CAPN5 和 CAPN6 与之前鉴定的脊椎动物钙蛋白酶不同，因为它们缺乏钙调蛋白样结构域 IV。Dear 等人使用 RNA 斑点印迹和 Northern 印迹分析（1997）发现 CAPN5 基因表达为 5.0 kb 的主要转录本和 3.0 kb 的次要转录本。

Mugita 等人通过基于 PCR 的 EST 序列筛选（1997）分离出CAPN5 cDNA。该cDNA编码639个氨基酸的多肽，与秀丽隐杆线虫性别决定基因tra-3具有显着同源性，因此被称为HTRA3（人类tra-3）。作者指出，HTRA3 蛋白的 3 引物末端与 Dear 等人鉴定的序列不同（1997）。Northern 印迹分析显示，HTRA3 基因主要在结肠、小肠和睾丸中表达为主要 4.4-kb 和次要 2.7-kb 转录物。穆吉塔等人（1997）表明 2.7-kb 转录物可能代表相关或选择性剪接序列。

Mahajan 等人使用 RNA 测序（2012）观察到人类视网膜组织中的 CAPN5 转录物水平介于第一个四分位数和视网膜中观察到的所有转录物的中值水平之间。没有检测到显着的剪接变异。抗体标记显示感光细胞中钙蛋白酶 5 表达强烈，在细胞核和内部节段上具有点状标记图案，而沿其他节段和外丛状层表达较少。

沃特等人（2014）报道推导的 640 个氨基酸的小鼠 Capn5 蛋白与人类 CAPN5 具有 98% 的同一性。免疫组织化学分析检测到小鼠 Capn5 在杆状和锥状光感受器的内节和外节以及靠近光感受器核的外丛状层中表达。人类 CAPN5 显示出相同的表达模式。

▼ 测绘

Mugita 等人通过辐射混合组的 PCR 分析（1997）将 CAPN5 基因对应到 11q14。

▼ 分子遗传学

Mahajan 等人在 3 个患有新生血管炎性玻璃体视网膜病变（VRNI; 193235）的家庭中（2012）鉴定了 CAPN5 基因中 2 个错义突变（602537.0001 和 602537.0002）的杂合性，这些突变在每个家族中与疾病分离，并且在对照中未发现。

▼ 动物模型

通过基因打靶，Franz 等人（2004）将 lacZ 表达框整合到 Capn5 基因中，从而可以在杂合小鼠中检查 Capn5 mRNA 的表达。在胚胎和新生儿胸腺、各种上皮组织和中枢神经系统组织中观察到表达。在胸腺中，Capn5 主要在未成熟的 Cd25（147730）阳性胚胎胸腺细胞中表达。尽管广泛表达，但大多数纯合 Capn5 缺失小鼠仍能存活、具有生育能力，并且看起来很健康。组织病理学分析显示 Capn5 缺失小鼠和野生型小鼠之间没有差异。胸腺、脾脏、骨髓或腹膜中的主要 T 或 B 细胞群没有缺陷，Capn5 缺失 T 细胞的凋亡也没有出现异常。没有证据表明 Capn5 缺失的动物会患上自身免疫性疾病。

沃特等人（2014）将携带野生型人CAPN5的慢病毒载体注射到围产期小鼠的视网膜下间隙，发现CAPN5过度表达降低了视网膜电图a波和b波幅度，并导致感光细胞轻度损失。携带 arg243-to-leu（R243L; 602537.0001）突变的 CAPN5 过度表达会导致严重疾病，导致视网膜电图 a 和 b 波丢失、感光细胞核丢失，并诱导视网膜中免疫细胞浸润和炎症基因。沃特等人（2014）的结论是，新生血管炎性玻璃体视网膜病变是由于 CAPN5 功能获得而不是单倍体不足所致。

沃特等人（2015）产生了仅在视网膜中表达人 CAPN5（R243L）的转基因小鼠，并观察到与人 VRNI 和葡萄膜炎一致的临床、组织学和分子表型。对 hCAPN5（R243L）小鼠视网膜基因表达变化的分析表明，多种标记物上调，包括 Toll 样受体途径成员、趋化因子和细胞因子，表明先天性和适应性免疫反应。沃特等人（2015）指出，这是第一个过度活跃的钙蛋白酶导致显性遗传性疾病的例子。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 玻璃体视网膜病变，新生血管炎症
CAPN5，ARG243LEU

在一个大型 7 代谱系的所有受影响成员中，孤立常染色体显性新生血管炎性玻璃体视网膜病变（VRNI; 193235），最初由 Bennett 等人报道（1990），Mahajan 等人（2012）鉴定了 CAPN5 基因外显子 6 中 728G-T 颠换的杂合性，导致 α 螺旋结构域中高度保守的残基处的 arg243-to-leu（R243L）取代。在第二个 VRNI 家族受影响的成员中也发现了 R243L 突变的杂合性，该家族被怀疑与第一个家系有祖先关系。在未受影响的家庭成员或 272 个种族相似的对照中，或在 dbSNP 或 1000 基因组计划数据库中，或在 NHLBI 外显子组测序计划数据库中测序的超过 10,700 个 CAPN5 等位基因中，均未发现该突变。

.0002 玻璃体视网膜病变、新生血管炎症
CAPN5、LEU244PRO

在一个大的 4 代家族的所有受影响成员中，孤立出常染色体显性新生血管炎性玻璃体视网膜病变（VRNI; 193235），Mahajan 等人（2012）鉴定了 CAPN5 基因外显子 6 中 731T-C 转变的杂合性，导致 α 螺旋结构域中高度保守的残基处由 leu244 到 pro（L244P）取代。在未受影响的家庭成员或 272 个种族相似的对照中，或在 dbSNP 或 1000 基因组计划数据库中，或在 NHLBI 外显子组测序计划数据库中测序的超过 10,700 个 CAPN5 等位基因中，未发现该突变。HEK293T 细胞的转染研究表明，L244P 突变蛋白主要存在于细胞质内，而野生型蛋白则位于细胞表面附近。