溶质载体家族 39（锌转运蛋白），成员 8； SLC39A8

BIGM103
ZIP8

HGNC 批准的基因符号：SLC39A8

细胞遗传学位置：4q24 基因组坐标（GRCh38）：4:102,251,041-102,345,482（来自 NCBI）

▼ 说明

SLC39A8 基因编码一种跨膜蛋白，该蛋白充当多种二价阳离子（包括锰（Mn）、锌（Zn）、镉（Cd）和铁（Fe））穿过质膜的转运蛋白（Boycott 等人总结，2017 年）。，2015 年和 Park 等人，2015 年）。

▼ 克隆与表达

Begum 等人通过消减杂交来鉴定用牛分枝杆菌 BCG 细胞壁刺激的单核细胞中上调的基因，然后进行数据库分析和 5-prime 和 3-prime RACE（2002）克隆了SLC39A8，他们将其命名为BIGM103。 Northern 印迹分析检测到在多种人体组织和细胞系中表达的 3.4 kb 转录物，其中在胰腺中表达最高。 EST数据库分析表明SLC39A8存在5-prime剪接变体。 SLC39A8 在 2 个帧中还有 3 个假定的起始位点。最长的推导蛋白质含有 460 个氨基酸，计算分子量约为 49.6 kD。 SLC39A8 具有 7 个假定的跨膜（TM）结构域、一个潜在的信号切割位点、一个完美的亮氨酸拉链基序、一个金属蛋白酶基序和 11 个半胱氨酸残基，主要聚集在 N 端亲水区域以及 TM3 和 TM4 之间的膜外环内。 SLC39A8 还包含 3 个 N-糖基化位点和 3 个假定的磷酸化位点。在转染几种人和猿细胞系后，主要的 SLC39A8 转录物与溶酶体/内体区室相关。从交替阅读框转录的蛋白质显示出核定位或细胞质和核定位。单核细胞白血病细胞系的蛋白质印迹分析检测到约 90、52 和 42 kD 的蛋白质。去污剂提取证实主要的 52 kD 种类是完整的膜蛋白。

通过在数据库中搜索与 LIV1 中的独特基序（SLC39A6；608731）相似的序列，Taylor 和 Nicholson（2003）鉴定出了 SLC39A8，他们将其命名为 LZT-Hs6。推导的 460 个氨基酸蛋白包含一个长 N 末端，随后是 8 个推定的 TM 结构域和一个短 C 末端。它还具有高组氨酸含量，包括类似于基质金属蛋白酶的催化锌结合位点的基序。

▼ 基因功能

贝古姆等人（2002）发现单核细胞 SLC39A8 是由活的和热灭活的牛分枝杆菌细菌细胞壁和炎性细胞因子如 TNFA 诱导的（191160）。单核细胞白血病细胞系中主要 52-kD SLC39A8 亚型的基础表达在佛波酯处理后下调。 Begum 等人使用锌特异性荧光探针（2002）证明SLC39A8增加了转染的中国仓鼠卵巢细胞中锌离子的积累和保留。

▼ 基因结构

贝古姆等人（2002）确定 SLC39A8 基因至少包含 8 个外显子，跨度约为 84 kb。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Begum 等人（2002）将 SLC39A8 基因定位到染色体 4q22-q24。

▼ 分子遗传学

先天性糖基化障碍 IIn 型

Boycott 等人在 6 名哈特派血统患者和 2 名近亲埃及父母出生的同胞中，患有 IIn 型先天性糖基化障碍（CDG2N; 616721）（2015）在 SLC39A8 基因（G38R; 608732.0001）中发现了相同的纯合错义突变。这些突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的，与家族中的疾病分开。单倍型分析并未表明哈特派患者和埃及患者之间存在奠基者效应。患者细胞显示突变蛋白的正常定位，但血液中 Zn 和 Mn 水平较低，而尿液中这些阳离子水平较高，表明肾脏衰竭，并且与转运蛋白功能丧失一致。没有对该变体进行功能研究。

Park 等人在 2 名无关的 CDG2N 患者中（2015）鉴定了 SLC39A8 基因中的复合杂合突变（608732.0001-608732.0004）。第一个患者的突变是通过全外显子组测序发现的；第二名患者的突变是通过对糖基化缺陷未知的患者的 SLC39A8 基因进行直接测序发现的。没有对这些变异进行功能研究，但患者没有检测到血清或尿锰，这与转运蛋白功能丧失一致。

炎症性肠病（克罗恩病）

李等人（2016）在 10,523 名炎症性肠病患者和 5,726 名对照者的编码区中筛选了 91,713 个功能性 SNP 位点，并确定了克罗恩病（参见 266600）与 SLC39A8 基因多态性（A391T；608732.0005）之间的关联。该关联在另外 2 个队列中得到了重复（联合荟萃分析，p = 5.55 x 10（-13））。此外，作者发现风险等位基因与健康对照者和克罗恩病患者的结肠粘膜微生物组组成改变有关。他们指出，A391T 变体以前与肥胖、血脂水平、血压和精神分裂症等不同表型相关，因此认为肠道微生物组中 SLC39A8 依赖性的转变可以解释其对包括克罗恩病在内的多种复杂疾病的多效性影响。

▼ 动物模型

一些近交小鼠品系对镉（Cd）诱导的睾丸坏死有抵抗力，常染色体隐性遗传抵抗表型被命名为“Cdm”。道尔顿等人（2005）发现野生型 Cdm 等位基因由 Slc39a8 基因编码，该等位基因赋予对睾丸坏死的敏感性。该基因通过定位克隆进行鉴定。 Slc39a8基因在培养的小鼠成纤维细胞中的表达导致Cd流入和积累的速率增加10倍，并且对Cd诱导的细胞死亡的敏感性增加30倍。尽管Cd抗性和Cd敏感小鼠之间的Slc39a8 mRNA或剪接位点连接处没有核苷酸差异，但敏感品系小鼠睾丸血管内皮细胞中基因表达显着，而抗性品系小鼠睾丸血管内皮细胞中则不表达。表明该基因的差异组织表达存在遗传基础。

王等人（2011）产生了具有低等态 Slc39a8 等位基因的纯合突变小鼠。与野生型相比，这些小鼠的胚胎、胎儿、胎盘和内脏卵黄囊中的 Slc39a8 表达显着降低。其他遗传学研究表明，该基因（Slc39a8 -/-）的整体完全敲除将导致胚胎死亡。

加尔韦斯-佩拉尔塔等人（2012）发现 Slc39a8 等位基因亚型纯合的小鼠生长发育迟缓、严重贫血、造血失调以及多个器官（如脾、肝、肾和肺）在子宫内无法正常发育，所有这些最终导致新生儿死亡。纯合突变小鼠多个组织中的锌和铁水平降低。研究结果表明，Slc39a8 对于胚胎的正常发育是不可或缺的，并强调了在此期间锌稳态的重要性。

在国际小鼠表型联盟（IMPC）创建的 1,751 个敲除等位基因的研究中，Dickinson 等人（2016）发现敲除人类 SLC39A8 的小鼠同源物是纯合致死的（定义为在断奶前筛选至少 28 只幼崽后不存在纯合小鼠）。 3D成像显示E14.5的Slc39a8纯合敲除胚胎存在心脏形态缺陷，包括室间隔缺损、胸骨缺失、胸腔小和肝脏小。

A391T多态性

为了研究 SLC39A8 多态性 A391T（608732.0005）可能增加克罗恩病风险的机制（参见 266600），Nakata 等人（2020）生成了一个引入 Slc39a8 A393T 变体的敲入小鼠模型，该变体对应于人类 SLC39A8 多态性变体。作者利用电感耦合等离子体质谱法对全血和组织中的微量元素进行定量，观察到突变小鼠全血中的锰（Mn）水平显着降低。他们指出，锌和铁的水平没有改变，这表明 Slc39a8 在维持锰水平方面有特殊要求。对组织的锰分析显示，与对照组相比，突变小鼠肝脏和结肠中的锰水平降低。远端结肠的透射电子显微镜显示，突变型小鼠的糖萼稀疏且明显短于野生型小鼠。通过针对细菌 EUB338 基因的 FISH，作者检测到结肠内粘液层的细菌入侵，肠道通透性测定显示，与野生型小鼠相比，突变型小鼠的通透性显着增加。整个结肠的免疫染色显示，突变型小鼠比野生型小鼠具有更多、更大的孤立淋巴滤泡，这表明内部粘液层的细菌入侵诱导了孤立淋巴滤泡的成熟，这与微生物群驱动的惰性炎症一致。突变小鼠也比野生型小鼠更容易受到 DSS 诱导的结肠炎的影响。低锰饮食的野生型小鼠表现出肠道通透性增加、内粘液层厚度减少、共生细菌渗透以及糖萼形态缺陷。作者得出结论，锰和锰转运蛋白 SLC39A8 在调节肠道屏障功能中发挥着关键作用。

Sunuwar 等人使用 CRISPR/Cas9 介导的基因敲入（2020）生成了具有 Zip8 A393T 变化的小鼠模型，对应于人类 ZIP8（SLC39A8） A391T 变体，并研究了锰（Mn）稳态的变化。突变小鼠的血液、肝脏和肾脏中的锰水平降低，胆汁锰排泄增加。此外，敲入小鼠更容易受到化学诱导的结肠炎的影响，表现出更大的体重减轻和直肠出血的可能性，以及组织病理学上更严重和更长时间的炎症。

▼ 等位基因变异体（5 个精选示例）：

.0001 先天性糖基化障碍，IIn 型
SLC39A8、GLY38ARG

Boycott 等人在 6 名哈特派血统儿童和 2 名近亲埃及父母出生的兄弟姐妹中发现，患有 IIn 型先天性糖基化障碍（CDG2N; 616721）（2015）在 SLC39A8 基因的外显子 1 中鉴定出纯合 c.112G-C 颠换（c.112G-C, NM_022154.5），导致在高度保守的残基处发生 gly38 至 arg（G38R）取代。细胞质结构域。该突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的，并通过桑格测序得到证实。该突变随着家族中的疾病而分离。在 ExAC 数据库中的 15,930 个等位基因中，有 2 个处于杂合状态，并且在 Hutterite Lehrerleut 对照（1.7%）和 Dariusleut（3.8%）对照中出现频率较低。单倍型分析没有显示哈特派和埃及患者的共同创始人效应，这表明突变是由反复发生的事件引起的。患者细胞显示突变蛋白的正常定位，但血液中 Zn 和 Mn 水平较低，而尿液中这些阳离子水平较高，表明肾脏衰竭，并且与转运蛋白功能丧失一致。没有对该变体进行功能研究。

Park 等人在一名由无血缘关系的德国父母所生的女婴中携带 CDG2N（2015）鉴定了 SLC39A8 基因中的复合杂合突变：G38R 和外显子 6 中的 c.1019T-A 颠换，导致跨膜结构域 V 中高度保守的残基处 ile340 到 asn（I340N; 608732.0002）取代，这是离子通道的一部分。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。 ExAC 数据库中未发现 I340N 变体。没有对变异进行功能研究，但患者没有检测到血清或尿锰，这与转运蛋白功能丧失一致。

.0002 IIn 型先天性糖基化障碍
SLC39A8、ILE340ASN

讨论 SLC39A8 基因外显子 6 中的 c.1019T-A 颠换（c.1019T-A，NM_022154.5），导致 ile340 到 asn（I340N）取代，该取代在复合杂合状态中发现Park 等人的一位患有 IIn 型先天性糖基化障碍（CDG2N; 616721）的患者（2015），参见 608732.0001。

.0003 IIn 型先天性糖基化障碍
SLC39A8、VAL33MET 和 SER335THR

Park 等人在患有 IIn 型先天性糖基化障碍（CDG2N; 616721）的女孩中（2015）鉴定了 SLC39A8 基因中的复合杂合突变：父系等位基因携带 c.97G-A 转换（c.97G-A, NM_022154.5），导致 val33 到met（V33M）取代，并且c.1004G-C 颠换（c.1004G-C，NM_022154.5），导致 ser335-to-thr（S335T）替换，母系等位基因携带 c.610G-T 颠换，导致 gly204- to-cys（G204C; 608732.0004）取代。所有取代均发生在保守残基处。尽管父系等位基因上的两个替换都可能是致病原因，但 S335T 替换位于跨膜结构域 V 内，该结构域是离子通道的一部分。这些突变是通过对一组糖基化受损的未解决病例中的 SLC39A8 基因进行直接测序发现的。没有对这些变异进行功能研究，但患者的血清和尿液中锰水平未检测到。

.0004 先天性糖基化障碍，IIn 型
SLC39A8、GLY204CYS

讨论 SLC39A8 基因中的 c.610G-T 颠换（c.610G-T，NM_022154.5），导致 gly204 到 cys（G204C）取代，这种情况在患有以下疾病的患者中以复合杂合状态发现： Park 等人提出的 IIn 型糖基化先天性疾病（CDG2N；616721）（2015），参见 608732.0003。

.0005 SLC39A8 多态性
SLC39A8、ALA391THR（rs13107325）

李等人（2016）在 10,523 名欧洲血统炎症性肠病（IBD；见 266600）个体的编码区筛选了 91,713 个功能性 SNP 位点，其中包括 5,742 例克罗恩病（CD）病例、4,583 例溃疡性结肠炎病例和 198 例未分类的 IBD 病例，以及 5,726 个控件。他们确定了 CD 与 SLC39A8 基因中的 A391T 多态性之间的关联，并在另外 2 个队列中复制了这种关联，其中包括 1,096 名儿科 CD 病例和 551 名 IBD 患者（综合荟萃分析，p = 5.55 x 10（-13））。对粘膜管腔界面队列中 38 名 SLC39A8 391T 携带者和 133 名非携带者的盲肠和乙状结肠灌洗样本的微生物组成进行分析表明，风险等位基因与健康对照和 CD 患者的微生物组改变相关。 SLC39A8 相关的肠道微生物群组成变化与在 CD 和肥胖中观察到的变化强烈重叠。作者指出，A391T 变体以前与肥胖、血脂水平、血压和精神分裂症等不同表型相关，因此认为肠道微生物组中 SLC39A8 依赖性的转变可以解释其对多种复杂疾病（包括克罗恩病）的多效性作用。

苏努瓦尔等人（2020）分析了人类血浆和 IgG N-糖组的人类全基因组关联研究的数据，并观察到 SLC39A8 391T 变体与血浆三触角 N-聚糖减少相关，包括三唾液酸化和三半乳糖基化结构。然而，391T 和 IgG 的 N-糖基化之间没有关联。对 313 名 CD 患者队列的分析显示，与非携带者相比，携带 391T 变体的 CD 患者中 3 个三触角聚糖种类减少，这表明 391T 相关的糖表型定义了克罗恩病中的一个独特的患者子集。

苏努瓦尔等人（2020）和中田等人（2020）孤立生成了具有相应 Slc39a8 A393T 变体的小鼠模型（参见动物模型），并观察到锰（Mn）稳态的改变，血液、肝脏、肾脏和结肠中的 Mn 水平降低。突变小鼠的肠道通透性增加，并且更容易患化学诱导的结肠炎。