溶质载体家族 19（硫胺转运蛋白），成员 3； SLC19A3

硫胺素转运蛋白2； THTR2

HGNC 批准的基因符号：SLC19A3

细胞遗传学位置：2q36.3 基因组坐标（GRCh38）：2:227,683,763-227,718,028（来自 NCBI）

▼ 说明

SLC19A3 编码硫胺素转运蛋白（Rajgopal 等，2001）。

▼ 克隆与表达

通过EST数据库检索，以RFC1（SLC19A1；600424）蛋白序列为查询，PCR，筛选人胎盘cDNA文库，Eudy等人（2000）克隆了编码 496 个氨基酸蛋白质的全长 SLC19A3 cDNA。他们还从肾脏 cDNA 文库中克隆了小鼠同源物。人 SLC19A3 与人 SLC19A1 和 SLC19A2（603941）以及小鼠 SLC19a3 分别具有 39%、48% 和 68% 的氨基酸序列同一性。人体组织的 Northern 印迹分析在胎盘、肾脏和肝脏中检测到 3 个转录物，大小分别约为 3.5、2.6 和 2.0 kb。在胎盘中观察到最高表达，所有 3 个转录物均表现出相似的表达水平。在肝脏和肾脏中，3.5 kb 的转录本最为丰富。 PCR 分析在几乎所有测试组织中均检测到了 SLC19A3 转录本。小鼠组织中的 Northern 印迹分析在大脑、肾脏、肺、小肠、心脏和睾丸中检测到单个转录物，其中肾脏和大脑中的丰度最高。 PCR 分析发现小鼠基因从胚胎第 8.5 天开始弱表达，并在临产前的 E19 达到峰值。

科诺等人（2009）发现与其他大脑区域相比，人类丘脑中 SLC19A3 表达较高。

苏布拉马尼亚等人（2011）发现大鼠胰腺腺泡细胞中同时表达Slc19a2和Slc19a3基因，其中Slc19a2表现出更高的表达。

▼ 测绘

通过辐射混合分析，Eudy 等人（2000）将人类 SLC19A3 基因对应到染色体 2q37，将小鼠同源基因对应到 1 号染色体上显示同线同源性的区域。

▼ 基因功能

Rajgopal 等人通过分析转染的 HeLa 细胞（2001）发现人类 SLC19A3 介导放射性标记硫胺素的转运，但不介导叶酸、吡哆醇、烟酸、甲氨蝶呤或其他检查的有机阳离子。硫胺素转运的最佳 pH 值为 7.4。

在细胞研究中，Subramanian 等人（2006）证明SLC19A3是一种在极化细胞顶端表面表达的硫胺素转运蛋白，但它不具有生物素转运蛋白的功能。 SLC19A3也在人神经胶质瘤细胞中表达。

▼ 分子遗传学

硫胺素代谢功能障碍综合征 2（THMD2; 607483），也称为生物素反应性基底神经节疾病（BBGD）或硫胺素反应性脑病，是一种常染色体隐性遗传疾病，儿童期发病，表现为亚急性脑病，并进展为严重的齿轮强直、肌张力障碍、四肢瘫痪，如果不及时治疗，最终会导致死亡。曾等人（2005）指出，当时诊断的所有患者都有沙特、叙利亚或也门血统，并且都有近亲父母。他们利用 4 个家族的连锁分析，在完全纯合性的基础上，将 2q36.3 的遗传缺陷对应到大约 2 Mb 的最小候选区域。在该片段中，每个家族都显示出 2 个不同错义突变中的 1 个，这些突变改变了 SLC19A3 的编码序列（606152.0001 和 606152.0002）。突变发生在不同的单倍型上。

Debs 等人患有 THMD2 葡萄牙兄妹（2010）鉴定了 SLC19A3 基因（606152.0005-606152.0006）中 2 个截短突变的复合杂合性，证实该疾病是由该转运蛋白功能丧失引起的。每个未受影响的亲本对于其中一种突变都是杂合的。其中一名患者仅对硫胺素表现出治疗反应。

科诺等人（2009）报道了 2 位日本兄弟在生命的第二个十年中发病脑病。遗传分析发现两兄弟的 SLC19A3 基因（606152.0003-606152.0004）均存在复合杂合突变。科诺等人（2009）指出，该表型与生物素反应性基底神经节疾病不同，因为脑损伤发现于丘脑和导水管周围区域，而不是基底神经节。

Gerards 等人发现，来自摩洛哥北部胡塞马省 3 个家庭的 THMD2 患者在脑成像中表现为严重的婴儿期致命性脑病和 Leigh 综合征（256000）（2013）在 SLC19A3 基因中发现了相同的纯合截短突变（S7X; 606152.0007）。单倍型分析表明，创始人效应估计发生在 1,250 至 1,750 年前。第一个家族的突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的；通过对 17 名 Leigh 综合征患者的 SLC19A3 基因进行直接测序，发现了后续家族中的突变。

▼ 动物模型

雷德林等人（2010）发现与野生型小鼠相比，Slc19a3 缺失小鼠肠道硫胺素的摄取减少，血清硫胺素降低。然而，Slc19a2缺失小鼠的肠道对硫胺素的摄取与野生型小鼠没有显着差异。此外，Slc19a3缺失小鼠肠道中Slc19a2的表达水平没有改变，但Slc19a2缺失小鼠肠道中Slc19a3表达水平上调，从而补偿了缺陷。研究结果表明，Slc19a3 是肠道内正常摄取硫胺素所必需的，并且在 Slc19a2 功能障碍相关的情况下可以达到正常的摄取水平。

苏布拉马尼亚等人（2011）发现大鼠胰腺腺泡细胞中 Slc19a2 和 Slc19a3 基因均表达。大鼠长期饮酒会显着抑制胰腺腺泡细胞对载体介导的硫胺素摄取，并与 Slc19a2 和 Slc19a3 蛋白和 mRNA 水平表达显着降低相关。结果表明，胰腺腺泡细胞对硫胺素的摄取是通过载体介导的过程发生的，并且硫胺素转运蛋白在这些细胞中表达。

阿拉斯加哈士奇脑病（AHE）是阿拉斯加哈士奇幼犬的一种致命性脑部疾病，表现为多灶性中枢神经系统缺陷，伴有癫痫发作、精神状态改变、吞咽困难、中枢性失明、远视、本体感觉定位缺陷、共济失调和四肢轻瘫。脑成像显示与人类 Leigh 综合征一致的异常颅内病变。韦尔瑙等人（2013）确定 AHE 是由 Slc19a3.1 基因中 4 bp 缺失和单核苷酸变化（c.624insTTGC、c.625C-A）的纯合性引起的，预计会导致蛋白质截短。在 41 只健康阿拉斯加哈士奇对照犬中，有 15 只发现了该突变的杂合性，但在另外 187 只不同品种的狗中却没有发现。犬科动物有 2 个 SLC19A3 旁系同源物：Slc19a3.1 和 Slc19a3.2，由基因复制产生。 Slc19a3.1 主要在大脑、小脑、脊髓、肾脏和睾丸中表达，而 Slc19a3.2 主要在肾脏和肝脏中表达，表明这些旁系同源物的组织特异性表达。

韦尔瑙等人（2015）发现，与对照组相比，两只患有 AHE 的狗的大脑皮层和丘脑严重缺乏焦磷酸硫胺素（TPP）依赖性酶。酶活性的降低伴随着线粒体质量、线粒体DNA拷贝数和氧化磷酸化的降低，尽管后者的降低并未达到线粒体呼吸链疾病的阈值。受影响的脑组织还显示出氧化应激增加的证据。研究结果表明，该表型是由大脑特异性硫胺素缺乏引起的，导致大脑线粒体功能障碍和氧化应激增加。

▼ 等位基因变异体（7 个精选示例）：

.0001 硫胺素代谢功能障碍综合征 2（生物素或硫胺素反应型）
SLC19A3、GLY23VAL

Zeng 等人在也门家庭的 2 名生物素反应性基底神经节疾病（THMD2; 607483）患者中进行了研究（2005）在 SLC19A3 基因外显子 2 的第 68 位核苷酸处发现纯合性 G 到 T 的变化，预计这会将密码子 23 处高度保守的甘氨酸改变为缬氨酸（G23V）。预计该突变会改变 SLC19A3 蛋白的第一个跨膜结构域。

在犬肾细胞和人十二指肠细胞中，这两种细胞都是极化的上皮细胞系，Subramanian 等人（2006）表明G23V突变蛋白正常定位于顶端质膜，与野生型蛋白相似，但表现出表达减少。然而，与未转染的细胞类似，表达突变型 SLC19A3 蛋白的细胞的硫胺素转运显着受损。

.0002 硫胺素代谢功能障碍综合征 2（生物素或硫胺素反应型）
SLC19A3、THR422ALA

Zeng 等人在 3 个家族中发现了生物素反应性基底神经节疾病（THMD2; 607483），全部来自沙特（2005）鉴定了 SLC19A3 外显子 5 中核苷酸位置 1264 处的 A 到 G 转变，预计会导致密码子 422 处的苏氨酸替换为丙氨酸（T422A）。

艾希勒等人（2017）报道了一名患有生物素/硫胺素反应性基底神经节疾病的 20 岁沙特女性，她的 SLC19A3 基因 T422A 突变为纯合子。

在犬肾细胞和人十二指肠细胞中，这两种细胞都是极化的上皮细胞系，Subramanian 等人（2006）表明位于跨膜结构域 11 的 T422A 突变蛋白正常定位于顶端质膜，与野生型蛋白相似，但表达量降低。然而，与未转染的细胞类似，表达突变型 SLC19A3 蛋白的细胞的硫胺素转运显着受损。

.0003 硫胺素代谢功能障碍综合征 2（生物素或硫胺素反应型）
SLC19A3、LYS44GLU

Kono 等人在 2 名患有硫胺素反应性脑病 2（THMD2; 607483）的日本兄弟中，其特征为复视、癫痫发作和丘脑白质变化，但不伴有血清硫胺素缺乏（2009）鉴定了 SLC19A3 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 2 中的 218A-G 转换，导致 lys44-to-glu（K44E）取代，以及外显子 3 中的 1047G-C 转换，导致 glu320 - 至 gln（E320Q；606152.0004）替代。这些突变在 192 名种族匹配的对照中不存在。体外功能性细胞表达研究表明，大多数 K44E 突变蛋白的细胞内转移受损，但在内质网中保持正常。 E320Q突变体的细胞表面定位与野生型蛋白相同，但显示出细胞内硫胺素摄取活性显着降低。症状出现在生命的第二个十年。两名患者还患有严重的部分复杂性癫痫发作，这些癫痫发作对高剂量硫胺素有反应。大脑磁共振成像（MRI）显示双侧内侧丘脑和导水管周围区域有高强度信号，这是 Wernicke 脑病（277730）的特征，但没有慢性饮酒史。这些变化在治疗后1个月内变得正常。每日100mg硫胺素停药后数月内，亚急性眼肌麻痹伴眼球震颤和共济失调反复发生。没有锥体外系特征。

.0004 硫胺素代谢功能障碍综合征 2（生物素或硫胺素反应型）
SLC19A3、GLU320GLN

讨论 Kono 等人在 2 位患有硫胺素反应性脑病 2（THMD2; 607483）的日本兄弟中以复合杂合状态发现的 SLC19A3 基因中的 glu320-to-gln（E320Q）突变（2009），参见 606152.0003。

.0005 硫胺素代谢功能障碍综合征 2（生物素或硫胺素反应型）
SLC19A3，1-BP DUP，74T

Debs 等人在一对患有硫胺素反应性脑病 2（THMD2; 607483）的葡萄牙兄妹中，被诊断为生物素反应性基底神经节疾病（2010）鉴定了 SLC19A3 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 2 中的 1-bp 重复（74dupT），导致移码和提前终止，以及内含子 3 中的 A 到 G 转变（980-14A- G; 606152.0006），导致外显子 4 的跳跃和异常剪接的转录本被无义介导的 mRNA 衰减所降解。每个未受影响的亲本对于其中一种突变都是杂合的。弟弟接受了高剂量生物素治疗，临床特征得到改善，后续 MRI 信号异常消失。这位姐姐的癫痫症恶化后接受了高剂量生物素治疗，但直到添加硫胺素后，她的情况才出现好转。

.0006 硫胺素代谢功能障碍综合征 2（生物素或硫胺素反应型）
SLC19A3、IVS3AS、A-G、-14

Debs 等人讨论了在硫胺素反应性脑病 2（THMD2; 607483）同胞中以复合杂合状态发现的 SLC19A3 基因（980-14A-G）剪接位点突变（2010），参见 606152.0005。

.0007 硫胺素代谢功能障碍综合征 2（生物素或硫胺素反应型）
SLC19A3、SER7TER

Gerards 等人在来自 3 个无关摩洛哥家庭的 9 名患有硫胺素反应性脑病 2（THMD2; 607483）的患者中，表现为 Leigh 综合征（2013）鉴定出 SLC19A3 基因中的纯合 c.20C-A 颠换，导致 Ser7 至 ter（S7X）取代。第一个家族中的突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的，并通过桑格测序确认，并根据 dbSNP（版本 132）和 1000 基因组计划数据库进行过滤。该突变与家族中的疾病分离，但在 460 个对照等位基因中不存在。其他2个摩洛哥家族的突变是通过对17名Leigh综合征患者的SLC19A3基因直接测序发现的。单倍型分析表明，创始人效应估计发生在 1,250 至 1,750 年前。这些家庭都来自摩洛哥北部的胡塞马地区；其中2个家庭是近亲。体外功能表达研究表明，S7X 突变蛋白没有硫胺素转运蛋白活性，与功能完全丧失一致。