中性粒细胞胞浆因子 4； NCF4

NCF，40-KD
p40-PHOX

HGNC 批准的基因符号：NCF4

细胞遗传学位置：22q12.3 基因组坐标（GRCh38）：22:36,861,006-36,878,015（来自 NCBI）

▼ 说明

NCF4 基因编码烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶的 p40-phox 亚基，这是一种多组分酶系统，负责氧化爆发，其中电子从 NADPH 转移到分子氧，产生反应性氧化剂中间体（Zhan 等人总结，2017 年）。，1996）。

▼ 克隆与表达

维恩杰斯等人（1993）克隆了 NCF4 基因，该基因编码预测的 339 个氨基酸的蛋白质，计算出的分子量为 37 kD。NCF4 蛋白具有 C 端 SH3 结构域和与 p47-phox N 端有较大序列相似性的区域。免疫组织化学研究表明，NCF4 蛋白与 p47-phox（NCF1; 608512）和 p67-phox（NCF2; 608515）形成激活复合物，并通过该复合物易位到膜上与黄细胞色素 b 结合。p40-phox 的主要关联似乎是与 p67-phoX染色体连锁。

通过 Northern blot 分析，Zhan 等人（1996）发现 p40-phox mRNA 的表达仅限于造血细胞。

▼ 基因结构

詹等人（1996）确定 NCF4 基因包含 10 个外显子，跨度约为 18 kb。

▼ 测绘

通过 FISH 研究和体细胞杂交图谱 PCR 分析，Zhan 等人（1996）将 NCF4 基因定位于染色体 22q13.1。

▼ 基因功能

詹等人（1996）指出 NADPH 氧化酶在静息细胞中处于休眠状态，但激活后会在膜上组装。激活时，胞质复合物与膜亚基 gp91-phox（CYBB; 300481）和 p22-phox（CYBA; 608508）结合。他们引用了对患有慢性肉芽肿病（参见例如 CGD；306400）（一种吞噬细胞遗传性疾病）患者的研究，这些研究明确确立了至少 2 种胞质因子 p47-phox（NCF1；608512）和 p67- 的重要性。福克斯（NCF2；608515）。两者的缺失都会阻止 NADPH 氧化酶产生超氧化物，并在临床上导致 CGD 表型。p40-phox 蛋白是 NADPH 氧化酶的胞质成分，可与 p67-phox 共纯化。尽管其功能尚未明确定义，但 Zhan 等人（1996）指出它可能是胞质复合物的一个组成部分。

NCF4 基因产物 p40-phox 通过 N 末端的 PX 结构域刺激吞噬作用诱导的 NADPH 氧化酶活性，该结构域与磷脂酰肌醇 3-磷酸（PtdIns（3）P）结合，并在吞噬体上积累（Ellson 等，2001；Suh等人，2006 年；埃尔森等人，2006 年）。

▼ 生化特征

布拉沃等人（2001）确定了与 PtdIns（3）P 结合的 NADPH 氧化酶的 p40-phox 亚基的 phox 同源（PX）结构域的 1.7 埃 X 射线晶体结构。晶体结构表明，PX 结构域在充满水、带正电荷的口袋的一侧包含 3-磷酸盐，并揭示了如何实现 3-磷酸肌醇特异性。p47-phox PX 结构域中的 CGD 相关突变（从 arg42 变为 gln）会废除 PtdIns（3）P 结合，对应到 p40-phox 中的保守 arg（arg57），该突变不直接与磷酸肌醇相互作用，但似乎会稳定一个关键的脂质结合环。全长蛋白中存在的 SH3 结构域不会影响可溶性 PtdIns（3）P 与 p40-phox PX 结构域的结合。

Kanai 等人使用免疫沉淀分析（2001）表明 p40-phox 的 PX 结构域中的 arg57 或 p47-phox 中的类似残基 arg42 的突变消除了磷酸肌醇结合。p47-phox 中 arg90 的突变显着减少但并未消除磷酸肌醇结合。卡奈等人（2001）得出结论，PX 结构域是特异性磷酸肌醇结合模块，并且不同的 PX 结构域具有不同的磷酸肌醇特异性。

▼ 分子遗传学

Matute 等人在一名患有常染色体隐性遗传慢性肉芽肿病 3（CGD3; 613960）的男孩中（2009）鉴定了 NCF4 基因中的复合杂合突变（10-bp dup，601488.0001 和 R105Q，601488.0002）。对患者中性粒细胞的体外研究表明，尽管 PMA 刺激的超氧化物释放正常，但在吞噬血清调理金黄色葡萄球菌期间，细胞内氧化剂的产生受损。该患者的主要临床表现是胃肠道，特别是结肠和直肠的慢性肉芽肿性炎症，难以治疗。然而，他没有感染其他形式 CGD 特有的机会性病原体。马图特等人（2009）指出，全基因组关联研究（Rioux 等人，2007）已鉴定出 NCF4 基因（rs4821544）中的一个 SNP 与克罗恩病相关，这表明 NCF4、吞噬作用诱导的氧化剂产生、以及炎症性肠病的易感性（参见 IBD；266600）。

van de Geer 等人对来自 12 个不同种族的家庭的 24 名 CGD3 患者进行了研究（2018）鉴定了NCF4基因中的纯合或复合杂合突变（参见例如601488.0002-601488.0006）。这些突变是通过外显子组测序或靶向组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。有证据表明 2 个家庭存在年龄依赖性或不完全外显率。突变类型包括错义、无义、剪接位点和小的框内缺失。它们出现在整个基因中，作者表示，除了 1（R58C）之外，gnomAD 数据库中均不存在。对表达突变的患者来源细胞和 EBV 转化 B 细胞进行的体外功能表达研究表明，活性氧（ROS）的产生不同程度受损，表明 NADPH 氧化酶复合物功能障碍和功能丧失效应。功能影响取决于吞噬细胞类型和刺激。携带突变的中性粒细胞和 EBV 转化的 B 细胞显示 NADPH 氧化酶活性受损。中性粒细胞对葡萄球菌无效，对大肠杆菌具有不同的活性，并且对真菌保留几乎正常的防御能力。相反，单核吞噬细胞中的 NADPH 氧化酶活性与对照组相似。PMA 诱导的 DHR 氧化在某些细胞类型和条件下是正常的或仅轻度受损，反映了 ROS 产生受损但并未消除。

▼ 动物模型

埃尔森等人（2006）培育出 p40-phox -/- 小鼠，当饲养在无病原体屏障条件下时，它们是健康且具有生育能力的。p40-phox -/- 小鼠的中性粒细胞显示 p67-phox 表达减少，氧化酶对多种刺激的反应减弱。p40-phox -/- 中性粒细胞响应金黄色葡萄球菌产生的有缺陷的活性氧物质，在体内和体外转化为严重的 CGD 样杀灭该生物体的缺陷。埃尔森等人（2006）得出结论，p40-phox 是杀灭细菌的重要组成部分。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，3
NCF4，10-BP DUP，NT3957

Matute 等人在一名患有常染色体隐性遗传慢性肉芽肿病 3（CGD3; 613960）的男孩中（2009）鉴定了 NCF4 基因中的复合杂合突变：外显子 3 中的 10 bp 重复（3957_3966dupAAGGAGGATC），导致移码和提前终止，以及外显子 4 中的 c.6447G-A 转变，导致 arg105-to PX 域中的 -gln 替换（R105Q；601488.0002）。移码预测分子量为 14 kD 的截短蛋白、截短的 PX 结构域以及缺失的 SH3 和 PB1 结构域，这可能解释了在患者及其携带者父亲中检测到的蛋白量减少的原因。对患者细胞的体外研究表明，尽管 PMA 刺激的超氧化物释放正常，但在吞噬血清调理金黄色葡萄球菌期间，细胞内中性粒细胞氧化剂的产生受损。体外功能表达研究表明，突变型 R105Q 蛋白仍保留在胞质中，不定位于吞噬体或内体，并且在脂质结合测定中无法结合 PtdIns（3）P。此外，R105Q突变蛋白无法挽救NCF4功能缺失细胞的NADPH氧化酶缺陷。该患者的主要临床表现是胃肠道，特别是结肠和直肠的慢性肉芽肿性炎症，难以治疗。然而，他没有感染其他形式 CGD 特有的机会性病原体。

.0002 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，3
NCF4，ARG105GLN

讨论 NCF4 基因中的 c.6447G-A 转变，导致 arg105 到 gln（R105Q）取代，该取代在患有常染色体隐性遗传慢性肉芽肿病 3（CGD3; 613960）的男孩的复合杂合状态中发现）由马图特等人（2009），参见 601488.0001。

6 个兄弟姐妹中，父母为巴基斯坦近亲（B 族）所生，CGD3，van de Geer 等人（2018）在 NCF4 基因中发现了纯合 R105Q 突变。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。受影响的父亲也是突变纯合子，而未受影响的母亲则是杂合子携带者。转染细胞的体外研究表明突变蛋白以正常水平表达。表达突变的 EBV-B 细胞在 PMA 刺激后显示出氧自由基生成不足，这与 NADPH 氧化酶活性严重受损和功能丧失效应一致。其他功能研究表明，根据细胞类型和刺激，活性氧的产生会受到不同程度的损害。

Hamosh（2020）指出，R105Q 变体在 gnomAD 数据库中以低频率（3.18 x 10（-5））仅以杂合状态存在（2020 年 7 月 6 日）。

.0003 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，3
NCF4，IVS2AS，GA，-1

van de Geer 等人在 3 名患有常染色体隐性慢性肉芽肿病 3（CGD3; 613960）的无关患者（P1、P12 和 P23）中（2018）在 NCF2 基因的内含子 2 中发现了纯合的 G 到 A 转换（c.118-1G-A），导致剪接缺陷。对患者细胞的分析显示出 3 个异常剪接变体，所有这些变体预计都会产生截短的蛋白质。第四个小转录本导致大量框内删除（c.118_198del）。受影响患者（P12）的一名无症状 1 岁同胞（P13）的突变也是纯合的，表明外显率不完全或与年龄有关。其中两个家庭是巴基斯坦人，一个是俄罗斯人；单倍型分析与创始人效应一致。另一名患有该疾病的患者（P11）被发现是该剪接位点突变和另一个剪接位点突变（c.759-1G-C; 601488.0004）的复合杂合子。后一种突变预计会导致剪接异常、移码和过早终止。这些突变是通过全外显子组或靶向测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开；这两种突变均不存在于 gnomAD 数据库中。c.118_198del 突变的体外功能表达研究表明，它会导致功能丧失，NADPH 氧化酶活性受损，细胞外 H2O2 产生减少，特别是在 EBV-B 细胞中。然而，根据表达突变的吞噬细胞类型和所呈现的刺激，存在功能变异。

.0004 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，3
NCF4，IVS8DS，GC，-1

用于讨论 NCF4 基因内含子 8 中的 G 到 C 转换（c.759-1G-C），该基因在患有慢性肉芽肿病 3（CGD3; 613960）的患者中以复合杂合状态发现，作者为 van de格尔等人（2018），参见 601488.0003。

.0005 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，3
NCF4，TRP239TER

van de Geer 等人的 2 姐妹（P20 和 P21）由科威特近亲父母（亲属 I）所生，患有常染色体隐性遗传性慢性肉芽肿病 3（CGD3；613960）（2018）鉴定出 NCF4 基因外显子 8a 中的纯合 c.716G-A 转变，导致 trp239 至 ter（W239X）取代。该突变是通过外显子组或靶向测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分离。它不存在于 gnomAD 数据库中。转染细胞的蛋白质印迹分析显示不可检测的蛋白质水平或非常低水平的截短蛋白质。突变在 EBV 转化的 B 细胞中的表达导致 PMA 刺激后无法检测到氧气产生，这与功能丧失效应一致。其他详细的功能研究表明，该突变会导致 NADPH 氧化酶活性不同程度地受损，具体取决于细胞类型和刺激。

.0006 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，3
NCF4，IVS1DS，TG，+2

van de Geer 等人在一名 5 岁女孩（P14）中，由巴基斯坦近亲父母出生，患有常染色体隐性遗传性慢性肉芽肿病 3（CGD3; 613960）（2018）在 NCF4 基因（c.32+2T-G）的内含子 1 中发现了纯合的 T 到 G 颠换。细胞研究显示 NCF4 转录物缺失，表明无义介导的 mRNA 衰减和功能完全丧失。携带突变的细胞在 PMA 刺激后没有产生可检测到的活性氧，表明 NADPH 氧化酶功能障碍和功能丧失效应。