NOTCH2 N 端类似 C； NOTCH2NLC

NOTCH2 N 末端样蛋白 C

HGNC 批准的基因符号：NOTCH2NLC

细胞遗传学位置：1q21.2 基因组坐标（GRCh38）：1:149,390,621-149,471,833（来自 NCBI）

▼ 说明

NOTCH2NLC 是染色体 1q21 上 3 个几乎相同的功能性人类 NOTCH2（600275） 样基因之一。NOTCH2L 蛋白似乎可以调节 Notch 信号传导并促进皮质神经发生（Suzuki et al., 2018；Fiddes et al., 2018）。

▼ 克隆与表达

Fiddes 等人孤立地（2018）和铃木等人（2018） 在人类基因组中鉴定了 4 个 NOTCH2 旁系同源物，这些同源物是由祖先 NOTCH2 基因的片段重复产生的，他们称之为 NOTCH2NLA（618023）、NOTCH2NLB（618024）、NOTCH2NLC 和 NOTCH2NLR（618026）。NOTCH2NLA、NOTCH2NLB 和 NOTCH2NLC 编码的蛋白质包含 NOTCH2 的前 6 个 EGF 重复序列，后跟一个独特的 C 端结构域。NOTCH2NLA和NOTCH2NLC缺乏NOTCH2 N末端分泌途径信号肽，而NOTCH2NLB保留了信号肽。菲德斯等人（2018） 确定 NOTCH2NLR 可能是一个无功能的假基因。

菲德斯等人（2018）检查了人类胎儿大脑，发现NOTCH2NL基因的表达模式与NOTCH2非常相似，在各种放射状胶质细胞群中NOTCH2L表达最高，包括外放射状胶质细胞，以及星形胶质细胞和小胶质细胞。

Suzuki 等人利用 RNA 测序分析（2018）发现NOTCH2NLA和NOTCH2NLB在人类胎儿皮质的整个皮质发生过程中表达，其中NOTCH2NLB的表达量高于NOTCH2NLA。NOTCH2NLC 和 NOTCH2NLR 在整个皮质发生过程中表现出低表达。定量 RT-PCR 和直接测序证实 NOTCH2NLB 显示最高表达，其次是 NOTCH2NLA、NOTCH2NLC 和 NOTCH2NLR。RNA原位杂交显示NOTCH2NL基因在早期以椒盐模式在整个心室区表达，而NOTCH2主要在心室区心尖部分表达。在后期，NOTCH2和NOTCH2NL基因均在外侧室下区的放射状胶质细胞中表达。

人类特异性 NOTCH2NLC 基因在大脑中的表达随着年龄的增长而显着增加（Tian et al., 2019）。

▼ 基因结构

Fiddes 等人孤立地（2018）和铃木等人（2018） 确定 NOTCH2NL 基因（包括 NOTCH2NLC）包含 5 个外显子。NOTCH2NL基因的前4个外显子对应于NOTCH2基因的前4个外显子，外显子5对应于NOTCH2的内含子区域。菲德斯等人（2018）报道NOTCH2NLA、NOTCH2NLB和NOTCH2NLC的外显子5与NOTCH2中的相应序列相比有4-bp缺失，突变分析表明该4-bp缺失对于NOTCH2NL蛋白表达至关重要。相比之下，NOTCH2NLR 缺乏 4 bp 缺失，并且包含许多相对于 NOTCH2 和其他 NOTCH2NL 旁系同源物的编码变体，表明它可能是一个无功能的假基因。

▼ 测绘

Fiddes 等人孤立地（2018）和铃木等人（2018） 将 NOTCH2NLA、NOTCH2NLB 和 NOTCH2NLC 基因对应到染色体 1q21.1。一个可能的假基因 NOTCH2NLR 对应到染色体 1p11.2，靠近 NOTCH2 基因。

▼ 基因功能

菲德斯等人（2018） 表明，小鼠类器官中 NOTCH2NL 的过度表达会延迟神经元祖细胞的分化。相反，同时具有NOTCH2NLA和NOTCH2NLB纯合缺失以及NOTCH2NLC杂合缺失的人胚胎干细胞（hESC）加速了分化，表明NOTCH2NL具有延迟人皮质类器官神经元祖细胞分化的作用。作者进一步证明，不同 NOTCH2NL 等位基因的产物（参见分子遗传学）与 Notch 受体相互作用，并通过细胞内和细胞外机制增强 Notch 信号传导，并且即使不同 NOTCH2NL 等位基因的产物之间的单个、分离的氨基酸变化也具有微妙但它们增强 NOTCH2 活性的效力存在显着差异。

▼ 分子遗传学

Fiddes 等人通过分析 15 个基因组（2018） 鉴定了 8 个 NOTCH2NL 等位基因，它们产生染色体 1q21 上 3 个 NOTCH2NL 基因的不同蛋白质或蛋白质丰度变体。作者还发现了 NOTCH2NLA 和 NOTCH2NLB 之间最近可能正在进行的基因转换的证据，这种转换非常广泛，以至于他们认为 NOTCH2NLA 和 NOTCH2NLB 充当具有 4 个等位基因的单个基因，因为几乎不可能将单个等位基因分配给单个基因座。对未分化 H9 hESC 中 NOTCH2NL 等位基因的相对表达进行估计，然后进行 cDNA 文库测序，结果表明，包含分泌序列和保守的 thr 岩藻糖基化位点的长版本 NOTCH2NLA/NOTCH2NLB 显示出最高表达。

神经元核内包涵体病

Sone 等人在 9 个患有神经元核内包涵体病（NIID；603472）的不相关日本家庭的受影响成员和 40 名散发性 NIID 的日本患者中进行了研究（2019） 在 NOTCH2NLC 基因的 5-prime 非翻译区中发现了杂合三核苷酸重复扩展（GGC）。该突变是通过连锁分析、长读长全基因组测序和检测串联重复的特定方案相结合发现的，与所有家族中的疾病分离。总共 63 名患者的重复次数为 71 至 183 次，225 名对照者的重复次数为 6 至 30 次，尽管 1 名对照者有 61 次重复并且可能是症状前携带者。来自 1 个家庭的 2 名患者的成纤维细胞中 NOTCH2NLC 的 RNA 分析显示，表达水平正常，但反义转录物异常，并且存在差异表达基因的证据。然而，紧邻重复序列下游的 CpG 岛的甲基化没有差异。许多家属和患者此前都曾被报道过。

Ishiura 等人孤立且同时地（2019） 在来自 12 个不相关的日本 NIID 家族的 12 名先证者和 14 名散发性 NIID 的日本患者中，在 NOTCH2NLC 基因的 5-prime 非翻译序列中发现了一个杂合的扩展 CGG 重复序列。异常扩张与疾病分离在3个家庭中进行了详细研究。作者使用 NIID 患者的全基因组测序数据，并应用软件程序来分析短读段中的异常串联重复。通过 RP-PCR、Southern 印迹和长读序列分析证实了 NOTCH2NLC 基因中已鉴定的串联重复扩增。对 1 名患者的扩展序列的检查表明，扩展的 CGG 重复序列高度甲基化；然而，与 8 名对照者相比，3 名患者的 RNA 转录水平没有差异。许多家属和患者此前都曾被报道过。

田等人（2019） 在 4 个不相关的中国 NIID 家族的受影响成员和 5 名散发性 NIID 患者中发现了 NOTCH2NLC 基因的杂合 GGC 重复扩增。随后，通过远程测序，又鉴定出3个被诊断为帕金森病的家庭和另外2个被诊断为阿尔茨海默病的家庭，使总数达到9个不相关的家庭。211 名健康对照者的重复大小范围为 5 至 38，其中节点重复次数为 11 和 16，而所有家族患者和散发性疾病患者的重复次数均大于 66（范围为 66-517）。以肌无力为主的表型亚型的 GGC 重复次数范围为 118 至 517；帕金森病主导亚组的重复大小范围为 66 至 102；痴呆主导亚型的重复序列大小范围为 91 至 268。对照组和患者之间的甲基化模式或 NOTCH2NLC 表达没有显着差异，表明扩大的重复序列可能在 RNA 水平上具有致病性。田等人（2019） 指出，大脑中人类特异性 NOTCH2NLC 基因的表达随着年龄的增长而显着增加，这可能解释了大多数患者较晚出现的特征。

Deng 等人对来自 12 个无关家庭的 15 名 NIID 患者进行了研究（2019） 在 NOTCH2NLC 基因的 5-prime 区域发现了杂合的致病性三核苷酸 GGC 重复序列扩展。最初的全基因组测序未能识别出潜在的致病异常；根据 Sone 等人的报告，通过对该基因的短串联重复扩增进行远程测序，发现了该突变（2019）。RP-PCR 证实了这一发现，并且扩增与家族中的疾病分离。没有进行功能研究，作者指出，他们研究的局限性是没有计算 GGC 重复的精确数量。然而，邓等人（2019） 指出，6 号患者（P6，16 岁时发病）未受影响的母亲的扩增未达到致病水平，这表明可能存在遗传预期。

遗传性特发性震颤 6

Sun等人在11个患有遗传性特发性震颤6（ETM6；618866）的中国家庭的受影响成员中（2020） 在 NOTCH2NLC 基因（618025.0001） 的 5-prime 非翻译区中发现了杂合 GGC 重复扩展。在全外显子组测序未能识别候选基因后，作者首先通过连锁分析和长读长基因组测序相结合，确定了 2 个家庭受影响成员的突变。通过重复引发的 PCR 证实了这种扩增，并与两个家族中的疾病分离。对另外 195 个具有 ETM 表型的家族进行了类似的检测，发现了另外 9 个具有相同遗传异常的家族，所有家族中的频率为 5.58%。11个家庭患者的GGC重复大小范围为60至250（平均118），而未受影响的家庭成员则携带正常重复，范围为6至23（平均14）。在 1,305 个对照中，重复次数范围为 4 到 41（平均 16）。没有对该变体进行功能研究。

眼咽远端肌病3

Ogasawara 等人在 7 名无关的日本眼咽远端肌病 3 型（OPDM3; 619473） 患者中进行了研究（2020） 在 NOTCH2NLC 基因（618025.0001） 的非编码区域中鉴定出杂合 CGG 三核苷酸重复扩展。患者中的重复次数超过 100 次（范围为 116 至 217），尽管 1 名患者（P2） 进行了 2 次扩展，分别为 217 和 674 次重复。然而，她没有更严重的表型，排除了基因型/表型相关性。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。

Yu 等人在 5 名患有 OPDM3 的中国患者（包括 2 名同胞）中进行了研究（2021） 鉴定了 NOTCH2NLC 基因 5 素非翻译区（UTR） 中的杂合三核苷酸 GGC 重复扩展。这些扩展是通过长程测序发现的。其中一名患者的姐姐也有类似的症状。其他病例均为零星发生。除 1 名患者外，所有患者的重复次数范围为 128 至 198 次，而中国正常对照组的重复次数范围为 6 至 26 次。

▼ 进化

菲德斯等人（2018） 评估了人类、黑猩猩和大猩猩中 NOTCH2NL 基因的存在和结构。他们确定，NOTCH2NL 是由人类、黑猩猩和大猩猩的最后共同祖先（LCA） 之前的 NOTCH2 的部分复制而产生的。每个 NOTCH2NL 基因与 NOTCH2 具有超过 99.1% 的序列同一性，表明 NOTCH2NL 基因是在过去几百万年内创建的。黑猩猩和大猩猩缺乏功能性 NOTCH2NL 基因，而是分别具有 8 个 NOTCH2NL 假基因和 3 个 NOTCH2NL 假基因。黑猩猩和大猩猩共有 2 个几乎相同的融合假基因，而人类中不存在这些假基因，这表明这些假基因一定是在 LCA 中形成的。然后，仅在人类谱系中，2个祖先NOTCH2NL融合基因之一进化并通过异位基因转换被NOTCH2改变，并通过获得外显子1和上游产生了编码稳定NOTCH2相关蛋白的可行NOTCH2NL基因发起人。在人类基因组中没有发现另一个基因的残余物，这表明它肯定已经丢失了。复活的人类NOTCH2NL随后又复制两次，在染色体1q21.1上形成3个几乎相同的NOTCH2NL基因。黑猩猩和大猩猩也有额外的、涉及 NOTCH2NL 相关序列的物种特异性重复，但没有一个产生功能基因。菲德斯等人（2018） 估计功能性 NOTCH2NL 基因的产生发生在 3 到 4 百万年前。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 神经核内包涵体疾病震颤
，遗传性必需 6，包括
眼咽远端肌病 3，包括
NOTCH2NLC，（GGC）n 重复扩展，5-PRIME UTR

神经元核内包涵体病

Sone 等人在 9 个患有神经元核内包涵体病（NIID；603472）的不相关日本家庭的受影响成员和 40 名散发性 NIID 的日本患者中进行了研究（2019） 在 NOTCH2NLC 基因的 5-prime 非翻译区中发现了杂合三核苷酸重复扩展（GGC）。该突变是通过连锁分析、长读长全基因组测序和检测串联重复的特定方案相结合发现的，与所有家族中的疾病分离。总共 63 名患者的重复次数为 71 至 183 次，225 名对照者的重复次数为 6 至 30 次，尽管 1 名对照者有 61 次重复并且可能是症状前携带者。来自 1 个家庭的 2 名患者的成纤维细胞中 NOTCH2NLC 的 RNA 分析显示，表达水平正常，但反义转录物异常，并且存在差异表达基因的证据。然而，紧邻重复序列下游的 CpG 岛的甲基化没有差异。

Ishiura 等人孤立且同时地（2019） 在来自 12 个不相关的日本 NIID 家族的 12 名先证者和 14 名散发性 NIID 的日本患者中，在 NOTCH2NLC 基因的 5-prime 非翻译序列中发现了一个杂合的扩展 CGG 重复序列。异常扩张与疾病分离在3个家庭中进行了详细研究。在两名患有这种疾病的马来西亚华裔男性中也发现了重复扩张。患者中 CGG 重复单元的数量范围为 90 至 180 个，而 1,000 多个对照中的重复单元数量范围为 7 至 43 个。作者观察到 2 个亲子对中扩展重复的代际不稳定性，尽管遗传预期无法预测。得到证实。Ishiura 等人注意到与其他扩展三核苷酸重复疾病（主要是 FXTAS（300623））的表型重叠（2019） 假设 NIID 也是由扩展的三核苷酸重复引起的。作者使用 NIID 患者的全基因组测序数据，并应用软件程序来分析短读段中的异常串联重复。通过 RP-PCR、Southern 印迹和长读序列分析证实了 NOTCH2NLC 基因中已鉴定的串联重复扩增。对 1 名患者的扩展序列的检查表明，扩展的 CGG 重复序列高度甲基化；然而，与 8 名对照者相比，3 名患者的 RNA 转录水平没有差异（Ishiura 等人（2019） 指出 NOTCH2NLC 和 NBPF19（614006） 基因是相同的，但 Scott（2019） 指出这些基因是不同的，并且重复发生在 NOTCH2NLC 基因中。）

田等人（2019） 在 4 个不相关的中国 NIID 家族的受影响成员和 5 名散发性 NIID 患者中发现了 NOTCH2NLC 基因的杂合 GGC 重复扩增。通过连锁分析和长读长基因组测序相结合，发现了第一个家族（5代家族）中的变异，并通过PCR分析进行了确认。扩大的重复隔离与家庭中的混乱有关。随后，通过远程测序，又鉴定出3个被诊断为帕金森病的家庭和另外2个被诊断为阿尔茨海默病的家庭，使总数达到9个不相关的家庭。211 名健康对照者的重复大小范围为 5 至 38，其中节点重复次数为 11 和 16，而所有家族患者和散发性疾病患者的重复次数均大于 66（范围为 66 至 517）。以肌无力为主的表型亚型的 GGC 重复次数范围为 118 至 517；帕金森病主导亚组的重复大小范围为 66 至 102；痴呆主导亚型的重复序列大小范围为 91 至 268。对照组和患者之间的甲基化模式或 NOTCH2NLC 表达没有显着差异，表明扩大的重复序列可能在 RNA 水平上具有致病性。

遗传性特发性震颤 6

Sun等人在11个患有遗传性特发性震颤6（ETM6；618866）的中国家庭的受影响成员中（2020） 在 NOTCH2NLC 基因的 5-prime 非翻译区中发现了杂合 GGC 重复扩展。在全外显子组测序未能识别候选基因后，作者首先通过连锁分析和长读长基因组测序相结合，确定了 2 个家庭受影响成员的突变。通过重复引发的 PCR 证实了这种扩增，并与两个家族中的疾病分离。对另外 195 个具有 ETM 表型的家族进行了类似的检测，发现了另外 9 个具有相同遗传异常的家族，所有家族中的频率为 5.58%。11个家庭患者的GGC重复大小范围为60至250（平均118），而未受影响的家庭成员则携带正常重复，范围为6至23（平均14）。在 1,305 个对照中，重复次数范围为 4 到 41（平均 16）。没有对该变体进行功能研究。

眼咽远端肌病3

Ogasawara 等人在 7 名无关的日本眼咽远端肌病 3 型（OPDM3; 619473） 患者中进行了研究（2020） 鉴定了 NOTCH2NLC 基因非编码区的杂合 CGG 三核苷酸重复扩展。患者的重复次数超过100，其中1名患者（P2）进行了2次扩增，分别为217和674重复。然而，她没有更严重的表型，排除了基因型/表型相关性。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。

Yu 等人在 5 名患有 OPDM3 的中国患者（包括 2 名同胞）中进行了研究（2021） 鉴定了 NOTCH2NLC 基因 5 素非翻译区（UTR） 中的杂合三核苷酸 GGC 重复扩展。这些扩展是通过长程测序发现的。其中一名患者的姐姐也有类似的症状。其他病例均为零星发生。除 1 名患者外，所有患者的重复次数范围为 128 至 198 次，而中国正常对照组的重复次数范围为 6 至 26 次。对来自 3 个家庭的 8 名无症状个体进行的远程测序显示，3 名无症状成员的重复计数超过 400，而其他 5 名无症状家庭成员的等位基因大小正常。RT-PCR 研究表明，OPDM3 患者肌肉中的 NOTCH2NLC mRNA 水平升高，但血液中没有升高。对表达致病性扩展三核苷酸重复的患者肌肉组织和 HEK293 细胞的研究表明，突变型 NOTCH2NLC polyG 蛋白形成毒性聚集体，诱导细胞死亡。该突变蛋白与 p62（SQSTM1；601530） 和 2 个 RNA 结合蛋白共定位于患者肌肉样本的核内包涵体中。甲基化分析显示，NOTCH2NLC 基因的甲基化在患者中没有改变，但在无症状携带者中显着增加。作者推测 OPDM3 的发病机制与 RNA 的改变有关，具有毒性功能获得效应。这 4 名先证者是从接受遗传分析的 24 名 OPDM 患者队列中确定的；NOTCH2NLC扩展占16.67%。