西梅外多磷酸酶 1; PRUNE1

西梅，果蝇，同源物；修剪
果蝇相关表达序列17；DRES17

HGNC 批准的基因符号：PRUNE1

细胞遗传学位置：1q21.3 基因组坐标（GRCh38）：1:151,008,449-151,035,713（来自 NCBI）

▼ 说明

PRUNE1 基因编码 DHH 磷酸酯酶家族的成员，该家族是水解多种底物的磷酸酯键的酶（Reymond 等，1999）。PRUNE1 在人类胎儿大脑中高表达，在细胞增殖、迁移和运动中发挥作用。PRUNE1 与信号蛋白相互作用，例如 GSK3-β（GSK3B, 605004）、经典 WNT/β-连环蛋白（参见例如 CTNNB1, 116806）信号传导的负调节因子，以及参与细胞骨架组织的蛋白质，包括微管（ TUBB；191130）（Zollo 等人的总结，2017）。

▼ 克隆与表达

Reymond等人通过数据库分析鉴定果蝇prune的直系同源物，然后筛选未分化的NT2畸胎癌细胞系cDNA文库（1999）克隆了人类 PRUNE1，他们将其称为 PRUNE。他们还鉴定了 PRUNE 的另外 2 个剪接变体。推导的全长 453 个氨基酸蛋白的计算分子量为 50.3 kD，与果蝇蛋白有 43% 的同一性。PRUNE 具有 4 个特征基序及其 5 个不变的天冬氨酸和 2 个保守的带正电残基，这些残基是 DHH 磷酸酯酶的特征。Northern 印迹分析检测到所有成人组织中 3.0-kb PRUNE 转录物的强劲表达。胚胎小鼠的原位杂交显示中枢神经系统的几个区域有动态 Prune 表达。在转染的 COS-7 细胞中，PRUNE 定位于细胞质和细胞核。

▼ 基因结构

雷蒙德等人（1999）确定PRUNE1基因有8个外显子。

▼ 测绘

使用 FISH，Reymond 等人（1999）将 PRUNE1 基因定位到染色体 1q21.3。他们在染色体 13q12 上发现了一个相关的假基因。

▼ 基因功能

Reymond 等人使用酵母中的相互作用交配和体外蛋白质相互作用测定（1999）发现人类 PRUNE 与 AWD 相互作用（NME1; 156490）。

Diana 等人使用 NMR 光谱分析人类细胞裂解物（2013）发现 PRUNE 本质上无序的 C 端结构域与 NM23H1（NME1）、GSK3-β（GSK3B; 605004）、凝溶胶蛋白（GSN; 137350）和 ASAP1（605953）相互作用。PRUNE C 端结构域内的 Asp388-to-ala 和 asp422-to-ala 突变消除了 PRUNE 和 NM23H1 之间的结合。戴安娜等人（2013）指出 PRUNE 和 NM23H1 之间的体内相互作用是由 PRUNE 丝氨酸磷酸化介导的。

佐洛等人（2017）发现 PRUNE 在人类神经元细胞中具有增殖和迁移诱导活性。免疫沉淀研究表明，PRUNE 与细胞骨架组织中涉及的许多蛋白质相互作用，包括微管蛋白，例如β-（参见例如TUBB，191130）和α-（参见例如TUBA1A，602529）微管蛋白。细胞研究表明 PRUNE 参与细胞分裂过程中的微管聚合。

▼ 分子遗传学

Karaca 等人对来自 4 个不相关家庭的 5 名患有神经发育障碍（伴有小头畸形、张力减退和多种脑部异常）的患者（NMIHBA；617481）进行了研究（2015）鉴定了 PRUNE1 基因的纯合或复合杂合突变（617413.0001-617413.0004）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但所有突变都发生在 DHH 催化结构域中，预计会导致功能丧失。这些家庭属于由 128 个患有神经遗传疾病（通常包括脑畸形）的近亲家庭组成的队列中的一部分，这些家庭接受了全外显子组测序。

Zollo 等人在来自 4 个无关家庭的 13 名 NMIHBA 患者中（2017）鉴定了 PRUNE1 基因中的纯合错义突变（617413.0001、617413.0002、617413.0005 和 617413.0006）。这些突变是通过纯合性作图和外显子组测序相结合发现的，与家族中的疾病分开。体外研究表明，PRUNE1 沉默会显着降低细胞增殖，而这无法通过所研究的 2 个突变（D30N，617413.0002 和 R297W，617413.0006）的表达来挽救。进一步的体外细胞表达研究表明，与野生型相比，这两种突变蛋白的外切磷酸酶活性有所增加。与对照相比，两种突变体均损害细胞增殖、细胞迁移和细胞分化，但它们对微管聚合过程具有明显的负面功能结果：D30N 蛋白导致微管形成延迟，影响细胞分裂期间的生长期，而 R297W 蛋白则导致微管形成延迟，从而影响细胞分裂期间的生长期。微管聚合过程的早期生长速率延迟。与对照相比，表达 PRUNE 的突变细胞含有更短的微管。研究结果表明，PRUNE 突变改变微管动力学，导致神经元增殖和迁移缺陷，导致小头畸形以及皮质和皮质下异常。

今川等人（2018）在 4 名无关的 NMIHBA 患者中鉴定出 PRUNE1 基因纯合或复合杂合突变（参见，例如 617413.0001；617413.0008-617413.0009）。这些突变通过全外显子组测序进行鉴定，并通过桑格测序进行确认。

Hartley 等人对来自 4 个不相关的马尼托巴克里人后裔家庭的 7 名患有 NMIHBA 的患者进行了研究（2019）鉴定了 PRUNE1 基因剪接位点突变的纯合性（617413.0007）。对 2 名患者的成纤维细胞的转录本分析表明，不存在正常剪接的 PRUNE1 mRNA 产物，而存在 2 种选择性剪接产物，一种排除外显子 4，另一种排除外显子 4 和 5。

Alhaddad 等人在来自 6 个无关家庭的 12 名 NMIHBA 患者中（2018）鉴定了 PRUNE1 基因中的纯合突变（参见例如 617413.0001 和 617413.0010）。这些突变是通过参数连锁分析、全外显子组测序和桑格测序相结合发现的。

▼ 动物模型

雷蒙德等人（1999）指出，与野生型相比，果蝇修剪基因中的功能丧失突变导致红色素减少，导致眼睛呈红紫色。这些突变会损害 GTP 环水解酶的活性，而 GTP 环水解酶对于红色素的合成至关重要。

尼斯塔拉等人（2020）通过用 LacZ 报告基因替换 Prune1 基因的外显子 2，生成了纯合 Prune1 敲除小鼠（Prune -/-）。纯合基因敲除小鼠在胚胎天数（E） 9.5 至 12.5 之间具有胚胎致死性。E9.5的Prune1 -/- 胚胎存在血管形态缺陷，包括卵黄囊毛细血管丛形成异常、头侧血管丛缺陷、肢芽脉管系统异常和心脏发育不全。E12.5的LacZ表达谱显示Prune1在包括大脑在内的多个组织中表达，在海马、小脑、杏仁核、下丘脑和皮质中表达强烈。

▼ 等位基因变异体（10 个精选示例）：

.0001 神经发育障碍，伴有小头畸形、肌张力减退和多种脑部异常
PRUNE1、ASP106ASN

Karaca 等人在 2 名不相关的患者（BAB3500 和 BAB3737）中，均由近亲土耳其父母所生，患有神经发育障碍，伴有小头畸形、张力减退和多种脑异常（NMIHBA；617481）（2015）在 PRUNE1 基因中鉴定出纯合 c.316G-A 转换（c.316G-A, NM_021222），导致 DHH 催化结构域中的保守残基处发生 asp106 到 asn（D106N）的取代。该突变是通过全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。单倍型分析表明存在创始人效应。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

在 2 个患有 NMIHBA 的同胞（C 家族）中，Zollo 等人（2017）在 PRUNE1 基因中发现了纯合 D106N 突变。通过外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。在 ExAC 数据库的 5 个杂合子中发现了它。

在一名白种人患者（患者 2）中，由近亲父母所生，患有 NMIHBA，Imakawa 等人（2018）鉴定了 PRUNE1 基因中 D106N 取代的纯合性。该突变经全外显子组测序鉴定并经桑格测序证实，是在父母的携带者状态下发现的。未进行功能研究。在一名日本患者（患者 3）中，父母为非近亲结婚，患有 NMIHBA，Imakawa 等人（2018）鉴定了 PRUNE1 基因中的复合杂合突变：D106N 和外显子 5 中的 c.540T-A 转换，导致 cys180 至 ter（C180X; 617413.0009）取代。这些突变是在父母携带者状态下通过全外显子组测序鉴定并通过桑格测序证实的。对 3 号患者的类淋巴母细胞进行的研究表明，C180X 突变导致 PRUNE1 mRNA 的无义介导的衰变。

3 名黎巴嫩同胞（家庭 1），为近亲父母所生，NMIHBA、Alhaddad 等人（2018）鉴定了 PRUNE1 基因中 D106N 突变的纯合性。通过参数连锁分析、全外显子组测序和桑格测序的结合鉴定出该突变与该家族中的疾病分离。

Alhaddad 等人在来自 3 个 NMIHBA 家庭（家庭 2、3 和 5）的 4 名土耳其患者中，包括 1 名同胞对（2018）鉴定了 PRUNE1 基因中 D106N 突变的纯合性。该突变通过全外显子组测序鉴定并通过桑格测序证实，在每个家族中与疾病分离。

.0002 神经发育障碍，伴有小头畸形、肌张力减退和多种脑部异常
PRUNE1、ASP30ASN

Karaca 等人在一名 18 个月大的男孩（患者 SZ322）中，由近亲沙特阿拉伯父母所生，患有神经发育障碍，伴有小头畸形、张力减退和多种脑异常（NMIHBA；617481）（2015）鉴定了 PRUNE1 基因中的纯合 c.88G-A 转换（c.88G-A，NM_021222），导致 DHH 催化结构域中的保守残基发生 asp30 到 asn（D30N）的取代。该突变是通过全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。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究（在 Karaca 等人（2015）文章的表 1 中，核苷酸变化被错误地指定为 c.316G-A。）

佐洛等人（2017）在与 NMIHBA 高度近亲家族（A 家族）的 4 名受影响成员中，鉴定出 PRUNE1 基因 c.88G-A（D30N）突变的纯合性。该突变是通过连锁分析和全外显子组测序相结合发现的，与该家族中的疾病分离。在 1000 个基因组计划、外显子组测序计划或 ExAC 数据库中没有发现它。体外细胞表达研究表明，与野生型相比，突变蛋白具有增加的外切磷酸酶活性。与野生型相比，D30N 蛋白显着损害细胞增殖、迁移和分化。该突变导致微管形成延迟，影响细胞分裂期间的生长期。与对照相比，表达 PRUNE 的突变细胞还含有更短的微管。

.0003 神经发育障碍，伴有小头畸形、肌张力减退和多种脑部异常
PRUNE1、ARG128GLN

Karaca 等人在 2 名同胞中，出生于美国无亲缘关系的父母（家庭 SZ51），患有小头畸形、张力减退和多种脑部异常（NMIHBA；617481）（2015）鉴定了 PRUNE1 基因中的复合杂合突变：c.383G-A 转换（c.383G-A，NM_021222），导致 arg128 到 gln（R128Q）取代，以及 c.520G-T 颠换，产生 gly174 至 ter（G174X；617413.0004）取代。两种突变均发生在 DHH 催化结构域中。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究（在 Karaca 等人（2015）的文章中，核苷酸变化在正文中给出为 c.520G-T，但在表 1 中给出为 c.820G-T。）

尼斯塔拉等人（2020）对 Karaca 等人在 2 位 NMIHBA 同胞中发现的 R128Q 和 G174X 突变进行了功能分析（2015）。计算机模拟和紫外光谱分析表明，R128Q 突变破坏了 PRUNE1 蛋白的三级结构并影响底物结合。具有 G174X 突变的 PRUNE1 在 HEK293 细胞中表达，并且没有显示出蛋白质产物。具有 R128Q 突变的 PRUNE1 在 HEK293 细胞中表达，并显示出相当的 PRUNE1 蛋白水平，但缺乏短链外多磷酸酶活性。

.0004 神经发育障碍，伴有小头畸形、肌张力减退和多种脑部异常
PRUNE1、GLY174TER

为了讨论 PRUNE1 基因中的 c.520G-T 颠换（c.520G-T，NM_021222），导致 gly174-to-ter（G174X）取代，在 2 名患有小头畸形的同胞中发现了复合杂合状态， Karaca 等人的肌张力低下和可变脑异常（NMIHBA；617481）（2015），参见 617413.0003（在 Karaca 等人（2015）的文章中，核苷酸变化在正文中给出为 c.520G-T，但在表 1 中给出为 c.820G-T。）

.0005 神经发育障碍，伴有小头畸形、肌张力减退和各种脑部异常
PRUNE1、PRO54THR

Zollo 等人在高度近亲家庭（B 族）的 5 名患有小头畸形、肌张力低下和多种脑异常的成员中（NMIHBA；617481）（2017）在 PRUNE1 基因中鉴定出纯合 c.160C-A 颠换（c.160C-A, NM_021222.2），导致在 DHH 结构域内的保守残基处发生 pro54 至 thr（P54T）取代预测的蛋白质酶口袋。该突变是通过连锁分析和全外显子组测序相结合发现的，与该家族中的疾病分离。在千基因组计划、外显子组测序计划或 ExAC 数据库中未发现该基因。

.0006 神经发育障碍，伴有小头畸形、肌张力减退和多种脑部异常
PRUNE1、ARG297TRP

Zollo 等人在 2 名患有小头畸形、张力减退和多种脑部异常的同胞（D 家族）中（NMIHBA；617481）（2017）在 PRUNE1 基因中鉴定出纯合 c.889C-T 转换（c.889C-T, NM_021222.2），导致 DHHA2 结构域中高度保守的残基处 arg297 至 trp（R297W）取代预测的蛋白质酶口袋。该突变是通过 PRUNE1 基因纯合性作图和直接测序相结合发现的，与该家族中的疾病分离。在 ExAC 数据库中的 1 名南亚个体中发现了杂合状态。体外细胞表达研究表明，与野生型相比，突变蛋白具有增加的外切磷酸酶活性。与野生型相比，R297W 蛋白显着损害细胞增殖、迁移和分化。该突变导致微管聚合过程的早期生长速率延迟。与对照相比，表达 PRUNE 的突变细胞还含有更短的微管。

.0007 神经发育障碍，伴有小头畸形、肌张力减退和各种脑部异常
PRUNE1、IVS4AS、AG、-2

Costain 等人在一名患有小头畸形、张力减退和多种脑部异常的克里族男孩中（NMIHBA; 617481）（2017）在 PRUNE1 基因（c.521-2A-G, NM_021222.1）的内含子 4 中发现了纯合 A 到 G 的转变，预计会导致剪接异常。该突变是通过全外显子组测序发现的，并通过标准 DNA 测序证实，与家族中的疾病分开。ExAC 数据库中不存在该信息。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

Hartley 等人在来自 4 个无关的沼泽克里族后裔的 7 名患有 NMIHBA 的患者中（2019）鉴定了 PRUNE1 基因中 c.521-2A-G 突变的纯合性。该突变通过全外显子组测序鉴定并通过桑格测序证实，在每个家族中与疾病分离。dbSNP 和 ExAC 数据库中不存在该突变。对 2 名患者的成纤维细胞进行的转录物分析表明，不存在正常剪接的 PRUNE1 mRNA 产物，而存在 2 种选择性剪接产物，一种不包括外显子 4，另一种不包括外显子 4 和 5。在家族 3 中，有 2 名患者受到类似影响同胞，但未进行分子检测。

.0008 神经发育障碍，伴有小头畸形、肌张力减退和各种脑异常
PRUNE1、1-BP DUP、NT50

在一名日本患者（患者 1）中，父母为非近亲结婚，患有小头畸形、张力减退和多种脑部异常（NMIHBA；617481），Imakawa 等人（2018）鉴定了 PRUNE1 基因外显子 2 中 1 bp 重复（c.50dup, NM_021222）的纯合性，导致移码和提前终止（Leu18SerfsTer8）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在父母的携带者状态下被鉴定出来。未进行功能研究。

.0009 神经发育障碍，伴有小头畸形、肌张力减退和各种脑部异常
PRUNE1、CYS180TER

讨论 PRUNE1 基因外显子 5 中的 c.540T-A 转变（c.540T-A，NM_021222），导致 cys180 至 ter（C180X）取代，该取代在患者的复合杂合状态下被鉴定（患者 3）患有小头畸形、肌张力低下和多种脑部异常（NMIHBA；617481），作者：Imakawa 等人（2018），参见 617413.0001。

.0010 神经发育障碍，伴有小头畸形、肌张力减退和变异性脑异常
PRUNE1、LEU172PRO

Alhaddad 等人在 3 名北非同胞（家庭 6）中，由近亲父母出生，患有神经发育障碍，伴有小头畸形、张力减退和多种脑部异常（NMIHBA；617481）（2018）鉴定了 PRUNE1 基因中 c.515T-C 转变（c.515T-C, NM_021222.1）的纯合性，导致 leu172 到 pro（L172P）取代。通过全外显子组测序鉴定出的突变与家族中的疾病分离。未进行功能研究。