氮渗透酶调节剂样 3； NPRL3

16 号染色体开放解读码组 35；C16ORF35
α球蛋白簇的保守基因端粒

HGNC 批准的基因符号：NPRL3

细胞遗传学定位：16p13.3 基因组坐标（GRCh38）：16:85,386-138,673（来自 NCBI）

▼ 说明

NPRL3 基因编码 GATOR1 复合体的一个亚基，该复合体调节 mTORC1（参见 601231）信号通路。其他 GATOR1 亚基包括 DEPDC5（614191）和 NPRL2（607072）（Ricos 等人的总结，2016）。

▼ 克隆与表达

维亚斯等人（1995）报道了位于染色体 16p13.3 上与 α 珠蛋白基因簇相邻的基因（他们指定为“-14”以指示其相对位置）的特征。-14 cDNA 编码预测的 544 或 569 个氨基酸的蛋白质，具体取决于外显子 5 的选择性剪接。在多种细胞系中检测到了 3.2 和 2.5 kb 的两种 mRNA（Vyas 等，1992）。奇怪的是，先前鉴定的红细胞特异性调控元件出现在内含子 5 内。该调控序列不影响该基因的表达，该基因具有富含 GC 的启动子（与 α 珠蛋白基因座的 TATA 型启动子不同）。

里科斯等人（2016）发现 NPRL3 基因在所有分析的人类大脑区域中表达，包括额叶、颞叶、顶叶和枕叶。在胚胎和成年小鼠大脑中都发现了类似的表达模式。GATOR1 复合体中的所有 3 个基因在组织分布上表现出惊人的相似性。

▼ 基因结构

维亚斯等人（1995）确定-14 基因包含 15 个外显子，跨度约为 55 kb。

▼ 生化特征

冷冻电子显微镜

沉等人（2018）使用冷冻电子显微镜解析了 GATOR1 和 GATOR1-RAG GTPases 复合物的结构。GATOR1采用中间空腔的扩展架构；NPRL2 连接 DEPDC5 和 NPRL3，DEPDC5 接触 RAG GTPase 异二聚体。生化分析表明，GATOR1-RAG GTPases 结构具有抑制性，并且 RAG GTPases 和 GATOR1 之间必须存在至少 2 种结合模式。DEPDC5 与 RAGA（612194）的直接相互作用会抑制 RAGA 介导的 GATOR1 介导的 GTP 水解刺激，而 NPRL2-NPRL3 异二聚体和 RAGA 之间较弱的相互作用则执行 GAP 活性。

▼ 测绘

维亚斯等人（1995）鉴定了与染色体 16p13.3 上的 α 珠蛋白基因簇相邻的 -14 基因。作者表明，该基因的序列及其邻近 α 珠蛋白基因座的位置已保守至少 2.7 亿年。

▼ 基因功能

巴-佩莱德等人（2013）确定八聚体 GATOR（针对 RAG 的 GTP 酶激活蛋白（GAP）活性）复合物是向 mTORC1 发出氨基酸充足信号的途径的关键调节因子（参见 601231）。GATOR 由 2 个子复合体 GATOR1 和 GATOR2 组成。抑制 GATOR1 亚基 DEPDC5（614191）、NPRL2（607072）和 NPRL3 使 mTORC1 信号传导对氨基酸剥夺具有抵抗力。相反，抑制 GATOR2 亚基 MIOS（615359）、WDR24（620307）、WDR59（617418）、SEH1L（609263）和 SEC13（600152）可抑制 mTORC1 信号传导，并且上位性分析表明 GATOR2 负向调节 DEPDC5。GATOR1 对 RAGA（612194）和 RAGB（300725）具有 GAP 活性，其成分在人类癌症中发生突变。在 GATOR1 失活突变的癌细胞中，mTORC1 过度活跃并且对氨基酸饥饿不敏感，并且此类细胞对雷帕霉素（一种 mTORC1 抑制剂）过敏。因此，Bar-Peled 等人（2013）得出的结论是，他们已经确定了 RAG GTPases 的一个关键负调节因子，并揭示了与其他 mTORC1 调节因子一样，RAG 功能在癌症中可能会失调。

Gu 等人使用 HEK293 细胞（2017）发现 SAMTOR（BMT2; 617855）结合 GATOR1-KICSTOR（参见 617420）超复合物，并且 SAMTOR-GATOR1-KICSTOR 抑制溶酶体上的 MTORC1 信号传导。S-腺苷甲硫氨酸（SAM）与 SAMTOR 的结合会干扰 SAMTOR 与 GATOR1-KICSTOR 的结合，并允许 MTORC1 信号传导。蛋氨酸饥饿降低了 SAM 水平，促进 SAMTOR 与 GATOR1-KICSTOR 的关联并抑制 MTORC1 溶酶体信号传导。作者得出结论，SAMTOR 通过 SAM 结合感知蛋氨酸的可用性，从而将蛋氨酸的可用性与 MTORC1 信号传导联系起来。

▼ 分子遗传学

Ricos 等人在来自 5 个无关家族的 10 名患有可变病灶 3 型局灶性癫痫（FFEVF3; 617118）的患者中（2016）在 NPRL3 基因中鉴定出 5 个不同的杂合突变（参见，例如 600928.0001-600928.0002），包括 3 个截短突变和 2 个错义突变。有不完全外显的证据。外显子组测序发现1个大家族发生突变；其余先证者是从 404 名局灶性癫痫患者中确定的，这些患者接受了 GATOR1 复合体基因的靶向测序。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。研究结果表明，NPRL2 突变导致的 GATOR1 复合物功能丧失可导致细胞生长失调，并可能在皮质发育不良和局灶性癫痫中发挥重要作用。

Sim 等人在 FFEVF3 家族的 4 名成员中（2016）发现了 NPRL3 基因中的杂合移码突变（600928.0002）。该突变是通过全外显子组测序发现的，在该家族中表现出不完全的外显率。其中两名患者患有局灶性皮质发育不良（FCD）。对 52 名 FCD 患者的 NPRL3 基因进行序列分析，发现 2 名不相关的患者具有杂合突变（参见例如 600928.0003）。从 3 名具有截短突变的患者身上切除的发育不良脑组织显示 NPRL3 减少了 50%，与单倍体不足相一致，同时也有 mTOR 通路激活的证据。

Weckhuysen 等人在 2 个患有 FFEVF3 和 FCD 的不相关家庭的受影响成员中（2016）在 NPRL3 基因（600928.0004-600928.0005）中鉴定出 2 个不同的杂合截短突变。这些突变是通过对 93 名伴有或不伴有 FCD 的局灶性癫痫先证者的靶向癫痫基因组进行测序而发现的，并通过桑格测序证实。

在 FFEVF3 的 133 名旧秩序门诺派血统成员中，Iffland 等人（2022）鉴定了 NPRL3 基因中的杂合突变（c.349delG; 600928.0006）。谱系分析表明，所有突变携带者都可以追溯到同一个创始人。133 名患者中，48 名有癫痫病史，85 名没有癫痫病史。对 37 名没有癫痫发作的患者与 24 名癫痫发作的患者进行全外显子组测序比较，没有发现任何解释癫痫外显率的潜在修饰基因。伊夫兰等人（2022）分析了 Nrpl3 敲除的 N2a 细胞，结果表明与野生型细胞相比，这些细胞的核糖体 S6 蛋白（PS6）磷酸化增强。这种增强的 PS6 磷酸化可通过雷帕霉素治疗得到纠正。然而，在氨基酸饥饿条件下，Nrpl3 敲除细胞中的 PS6 磷酸化并未得到纠正，表明 Nrpl3 消除了 GATOR1 对 mTOR 激活的影响。Nrpl3 敲除的 N2a 细胞形成异常的细胞聚集体，可通过雷帕霉素治疗纠正。

▼ 动物模型

伊夫兰等人（2022）使用 CRISPR/Cas9 靶向发育中小鼠胚胎的神经胶质祖细胞中的 Nrpl3。由此产生的幼崽在出生后第 3 天出现皮质层状缺陷。这些层状缺陷通过雷帕霉素子宫内治疗得以挽救。5周龄时，小鼠脑电图异常，癫痫发作阈值降低。雷帕霉素治疗纠正了异常的癫痫阈值。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 癫痫，家族性局灶，病灶可变 3
NPRL3，1-BP INS，835T

Ricos 等人在患有可变病灶 3 型家族性局灶性癫痫（FFEVF3；617118）的 3 名家庭（家庭 6）成员中（2016）在 NPRL3 基因中发现了一个杂合 1-bp 插入（c.835_836insT, NM_001077350.2），导致移码和提前终止（Ser279PhefsTer52）。该突变是通过全外显子组测序发现的，但在 dbSNP、Exome Variant Server 或 ExAC 数据库中未发现。该突变也通过该家族的连锁分析得到证实。两个未受影响的个体携带突变，与不完全外显率一致。另一位患有热性惊厥的家庭成员也携带这种突变。

.0002 癫痫，家族性局灶，病灶可变 3
NPRL3，2-BP INS，1376AC

Ricos 等人在患有可变灶 3 型家族性局灶性癫痫（FFEVF3; 617118）的父亲和他的 2 个儿子（第 7 个家庭）中（2016）在 NPRL3 基因中发现了一个杂合 2-bp 插入（c.1376_1377insAC, NM_001077350.2），导致移码和提前终止（Ser460ProfsTer20）。在 dbSNP、Exome Variant Server 或 ExAC 数据库中未发现该突变。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

西姆等人（2016）在 FFEVF3 家族的 4 名成员中鉴定出相同突变的杂合性，他们将其报告为 c.1375_1376dupAC，导致移码（Ser460ProfsTer20）；2例患者有局灶性皮质发育不良。该突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序和连锁分析证实。在前几代 4 名未受影响的家庭成员中也发现了该突变，这与不完全外显率一致。2 名患者切除的发育不良脑组织显示 NPRL3 减少了 50%，这与无义介导的突变转录物 mRNA 衰减和单倍体不足一致。

.0003 癫痫，家族性局灶性，具有可变病灶 3
NPRL3，IVS13AS，4-BP DEL/10-BP INS

Sim 等人在一名患有可变病灶 3（FFEVF3; 617118）的家族性局灶性癫痫的 6 岁男孩（患者 5）中（2016）鉴定了影响 NPRL3 基因外显子 13 剪接受体位点的杂合 del/ins 突变（c.1352-4delACAGinsTGACCCATCC）。这种突变遗传自他无症状的母亲。该患者来自 52 名患有局灶性皮质发育不良的患者，他们接受了 NPRL3 基因的序列分析。从患者身上切除的发育不良脑组织显示 NPRL3 减少了 50%，这与无义介导的突变转录物和单倍体不足的 mRNA 衰减一致。

.0004 癫痫，家族性局灶性，具有可变灶性 3
NPRL3，ARG424TER

Weckhuysen 等人在患有可变病灶 3 型家族性局灶性癫痫（FFEVF3；617118）的法国家庭（F 族）的受影响成员中（2016）鉴定了 NPRL3 基因中的杂合 c.1270C-T 转换（c.1270C-T, NM_001077350），导致 arg424 到 ter（R424X）取代。该突变是通过对靶向癫痫基因组进行测序而发现的，并通过桑格测序进行了确认，并根据外显子组变异服务器数据库进行了筛选；在 ExAC 数据库中未找到它。至少 1 名未受影响的家庭成员携带该突变，与不完全外显率一致。对患者细胞的分析表明，突变转录物受到无义介导的 mRNA 衰减，与单倍体不足相一致。其中 1 名患有局灶性皮质发育不良的患者的脑样本显示，正常和畸形神经元中的 mTOR 通路过度激活。这些发现表明 NPRL3 突变导致 GATOR1 复合物功能丧失。

.0005 癫痫，家族性局灶性，具有可变病灶 3
NPRL3，1-BP DEL，1070C

Weckhuysen 等人在一个患有可变病灶 3 型家族性局灶性癫痫（FFEVF3; 617118）的 3 代瑞士家庭（G 家族）的 4 名成员中（2016）在 NPRL3 基因中发现了一个杂合 1-bp 缺失（c.1070delC, NM_001077350），导致移码和提前终止（Pro357HisfsTer56）。该突变是通过对靶向癫痫基因组进行测序而发现的，并通过桑格测序进行了确认，并根据外显子组变异服务器数据库进行了筛选；在 ExAC 数据库中未找到它。

.0006 癫痫，家族性局灶性，具有可变病灶 3
NPRL3，1-BP DEL，349G

Iffland 等人在 133 名患有可变病灶 3 型家族性局灶性癫痫（FFEVF3; 617118）的旧教派门诺派谱系成员中进行了研究（2022）鉴定了 NPRL3 基因中 1 bp 缺失（c.349delG）的杂合性，预计会导致移码和提前终止（Glu117LysfsTer）。通过全外显子组测序、靶向 NPRL3 变异测试或针对旧秩序阿米什和门诺派社区的扩展携带者测试，在每位患者中鉴定出该突变。谱系分析表明，所有突变携带者都可以追溯到同一个创始人。133 名患者中，48 名有癫痫病史，85 名没有癫痫病史。