三重功能域; TRIO

HGNC 批准的基因符号：TRIO

细胞遗传学位置：5p15.2 基因组坐标（GRCh38）：5:14,143,342-14,510,204（来自 NCBI）

▼ 说明

TRIO 蛋白包含 3 个功能结构域：一个丝氨酸/苏氨酸激酶结构域和 2 个 Rho 样 GTPases 家族的鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）结构域，分别对 Rac1（602048）和 RhoA（165390）具有特异性（Debant 等人） .，1996）。这些结构域表明这种酶可能在控制细胞增殖的多个信号通路中发挥关键作用。 TRIO 基因在发育中的大脑中高度表达（Ba 等人，2016 年总结）。

▼ 基因功能

费拉罗等人（2007）表明，kalirin（604605）和 Trio 的一些亚型与小鼠和大鼠神经内分泌细胞中的未成熟分泌颗粒共定位，并调节其货物分泌。其 N 端 GEF 结构域的过度表达增强了未成熟颗粒的分泌，在缺乏促分泌剂的情况下耗尽细胞的分泌物。该反应需要 GEF 活性，并由 kalirin/Trio 底物 Rac1 和 RhoG（179505）模拟。内源性 GEF 活性的选择性药理学抑制减少了激素前体的不依赖于促分泌剂的释放，导致产物肽在成熟的分泌颗粒中积累。费拉罗等人（2007）得出的结论是，kalirin/TRIO 对未成熟颗粒分泌物的调节为分泌细胞提供了对释放的肽组的额外控制层，并增强了可以引发的生理反应的范围。

▼ 生化特征

刘等人（1998）描述了TRIO的N端Dbl同源（DH）结构域（氨基酸1227-1407）的溶液结构，其催化Rac1的核苷酸交换。与其他交换因子相比，全α螺旋蛋白具有非常不同的结构。基于定点诱变，作者鉴定了 DH 结构域的功能上重要的残基。它们都高度保守，并且位于 2 个 α 螺旋附近。此外，刘等人（1998）发现了血小板-白细胞C 激酶底物同源（PH）结构域的独特能力，可以增强含有 DH 结构域的蛋白质中的核苷酸交换。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Taviaux 等人（1997）将 TRIO 基因定位到 5p15.1-p14。

Stumpf（2020）根据 TRIO 序列（GenBank BC017268）与基因组序列（GRCh38）的比对，将 TRIO 基因对应到染色体 5p12.2。

▼ 分子遗传学

常染色体显性遗传性智力发育障碍 44 伴小头畸形

Ba 等人在来自 3 个不相关家庭的 4 名患有常染色体显性遗传性智力发育障碍 - 44 伴小头畸形（MRD44; 617061）的患者中（2016）在 TRIO 基因（601893.0001-601893.0003）中鉴定出 3 个不同的杂合截短突变。其中两个突变是从头发生的。没有对患者细胞进行研究，但敲除大鼠海马细胞中的 Trio 基因会导致树突增加和突触传递改变，从而导致发育过程中兴奋性传递增加（参见动物模型）。巴等人（2016）指出，在一些自闭症谱系障碍模型中观察到兴奋性突触过早成熟，这些患者也观察到了这一点。

通过对 MRD44 家族的 3 名成员进行外显子组测序，最初由 Mercer 等人报道（2008），彭杰利等人（2016）鉴定了 TRIO 基因中的杂合截短突变（601893.0004）。外显子组测序随后在另外 2 名无关的 MRD44 患者（601893.0005-601893.0006）中发现了 TRIO 基因的从头杂合错义突变。所有突变均通过桑格测序证实。 HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，影响 GEFD1 结构域的截短突变和 2 个错义突变导致 RAC1 激活减少。

Barbosa 等人在 5 名不相关的 MRD44 患者（患者 10、12、14、15 和 16）中进行了研究（2020）在 TRIO 基因的 GEFD1 结构域中高度保守的残基上鉴定出从头杂合错义突变（参见例如 601893.0005 和 601893.0011）。这些突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。对转染突变的 HEK293 细胞的免疫印迹分析显示，与野生型相比，TRIO 与 RAC1 的结合受损。与对照组相比，将突变转染到神经母细胞瘤细胞中导致神经突生长减少和片状伪足形成减少。研究结果与功能丧失效应一致。巴博萨等人（2020）还在另外 5 名患有类似疾病的个体中发现了杂合无义突变或移码突变（参见例如 601893.0012 和 601893.0013）。其中三个突变被证明是从头发生的。对其中一种突变进行的类似体外功能研究与功能丧失效应一致。

常染色体显性遗传性智力发育障碍 63 伴巨头畸形

Barbosa 等人在 9 名患有常染色体显性智力发育障碍 63 伴大头畸形（MRD63；618825）的无关患者中进行了研究（2020）在 TRIO 基因中鉴定出 5 种不同的杂合错义突变（参见，例如 601893.0007-601893.0010）。 Pengelly 等人之前曾报道过其中一名患者（2016）。通过外显子组测序发现的突变被证实在 8 名患者中从头发生；第九名患者的遗传情况未知。所有突变均发生在第七个血影蛋白重复序列中高度保守的残基处，并且在 gnomAD 数据库中不存在任何突变。在 6 名无关患者中发现的三种突变影响相同的残基（R1078W、R1078G 和 R1078Q）。分子模型预测这些突变可能会导致空间位阻并改变蛋白质的结构组织或干扰蛋白质折叠。与野生型相比，HEK293 细胞中突变的表达导致 RAC1 激活增加，这是通过 PAK1（602590）磷酸化增加来测量的。与对照相比，将突变转染到神经母细胞瘤细胞中导致神经突生长增强和板状伪足形成增加。研究结果与功能获得效应一致。

▼ 基因型/表型相关性

在一项对 24 名个体进行的大型研究中，Barbosa 等人证实，这些个体大多具有从头杂合的 TRIO 突变（2020）观察到涉及突变位置和类型的基因型/表型相关性。第七血影蛋白结构域突变导致 RAC1 激活增加并具有功能获得效应的患者往往患有大头畸形和中度至严重智力发育障碍（MRD63）。相比之下，GEFD1结构域突变或导致移码或截短蛋白质的突变（从而导致功能丧失效应）的患者往往患有小头畸形和轻度至中度智力发育受损或较轻的学习障碍（MRD44 ）。然而，也有一些例外；例如，在 MRD63 患者中鉴定出的 GEFD1 结构域中的 2 个错义变异（P1461T、601893.0006 和 P1461L）在 HEK293 细胞中表达时，与野生型相比，RAC1 激活没有受到损害，并且两者都导致转染细胞中神经突和片状伪足形成增加。神经母细胞瘤细胞。同样，对预计会导致功能丧失的移码变体（Phe2473fs）的研究显示，与野生型相比，对 RAC1 激活或神经突形成没有影响。作者认为突变类型与其细胞表达或对 RAC1 活性的影响之间可能存在相关性。

▼ 动物模型

巴等人（2016）发现 Trio 基因在大鼠海马发育过程中表达。它在出生后早期表达，但在出生后第 11 天后迅速下降，表明在早期神经元发育中发挥作用。在分离的大鼠海马神经元中使用 shRNA 敲低 Trio 导致早期神经元发育过程中初级树突和分支点的增加，表明 TRIO 正常发挥作用以限制树突形成。与对照组相比，海马切片中 Trio 的敲低导致 AMPA 受体介导的传输增加，但 NMDA 受体介导的传输没有增加，这被证明是由于 AMPA 受体内吞作用减少所致。这些变化与兴奋性电流的增加有关。这些数据表明，Trio 在发育过程中对海马突触强度产生负调节。

巴博萨等人（2020）发现，与对照相比，热带 X. 中 trio 基因 GEFD1 结构域的特异性敲除会导致颅面发育异常，伴有小头畸形，以及前脑结构变形。

▼ 等位基因变异体（13 个选定示例）：

.0001 智力发育障碍，常染色体显性遗传 44，伴有小头畸形
三重奏，TRP1376TER

Ba 等人在一名患有常染色体显性智力发育障碍 44 并伴有小头畸形（MRD44; 617061）的 10 岁男孩中（2016）在 TRIO 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.4128G-A 转变（c.4128G-A, NM_007118.2），预计会导致 RhoGEF 结构域中的 trp1376 到 ter（W1376X）取代。该突变是通过靶向测序发现的，但 ExAC 数据库中不存在该突变。没有进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该变异会导致功能丧失。

.0002 智力发育障碍，常染色体显性遗传 44，伴有小头畸形
三重奏，1-BP DEL，NT3752

Ba 等人在一名患有常染色体显性智力发育障碍 44 并伴有小头畸形（MRD44; 617061）的 35 岁女性中（2016）在 TRIO 基因中发现了一个从头杂合的 1-bp 缺失（c.3752del, NM_007118.2），预计会导致 1 个 SPEC 域中的移码和提前终止（Asp1251ValfsTer11）。该突变是通过靶向测序发现的，但 ExAC 数据库中不存在该突变。没有进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该变异会导致功能丧失。

.0003 智力发育障碍，常染色体显性遗传 44，伴有小头畸形
三重奏，ARG217TER

Ba 等人在一名患有常染色体显性智力发育障碍 44 并伴有小头畸形（MRD44; 617061）的 20 岁男性中（2016）鉴定了 TRIO 基因中的杂合 c.649A-T 颠换（c.649A-T, NM_007118.2），导致 N 末端出现 arg217-to-ter（R217X）取代。这种突变遗传自他同样患病的父亲。该突变是通过靶向测序发现的，但 ExAC 数据库中不存在该突变。没有进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该变异会导致功能丧失。

.0004 智力发育障碍，常染色体显性遗传 44，伴有小头畸形
三重奏，1-BP DEL，4466A

在一个患有常染色体显性智力发育障碍 44 家族的 3 名成员中，患有小头畸形（MRD44；617061），最初由 Mercer 等人报道（2008），彭杰利等人（2016）在 TRIO 基因的外显子 30 中发现了一个杂合 1-bp 缺失（c.4466delA, NM_007118），导致 GEFD1 结构域中的移码和提前终止（Gln1489ArgfsTer11）。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。该突变预计会导致无义介导的 mRNA 衰变。其中一名患者的 KCNJ2 基因（600681）也存在致病性变异，这可能是导致异位心室搏动的原因。 HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，与野生型相比，该突变强烈降低了 Rac1（602048）的激活。

.0005 智力发育障碍，常染色体显性遗传 44，伴有小头畸形
三重奏，ARG1428GLN

Pengelly 等人在一名患有常染色体显性智力发育障碍 44 并伴有小头畸形（MRD44; 617061）的 16 岁女孩中（2016）在 TRIO 基因的外显子 28 中鉴定出一个从头杂合的 c.4283G-A 转换（c.4283G-A，NM_007118），导致在GEFD1 域。该突变是通过外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。 HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，与野生型相比，该突变强烈降低了 Rac1（602048）的激活。

巴博萨等人（2020）在一名患有 MRD44 的 8 岁女孩（患者 12）的 TRIO 基因中发现了新的杂合 R1428Q 突变。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。对转染该突变的 HEK293 细胞的免疫印迹分析表明，与野生型相比，该突变削弱了 TRIO 与 RAC1 的结合。与对照相比，将突变转染到神经母细胞瘤细胞中导致神经突生长减少和片状伪足形成减少。研究结果与功能丧失效应一致。

.0006 智力发育障碍，常染色体显性遗传 44，伴有小头畸形
三重奏，PRO1461THR

Pengelly 等人在一名患有常染色体显性智力低下 44 并伴有小头畸形（MRD44; 617061）的 8 岁女孩中（2016）在外显子 29 中鉴定出从头杂合的 c.4381C-A 颠换（c.4281C-A，NM_007118），导致 GEFD1 结构域中高度保守的残基处发生 pro1461 至 thr（P1461T）取代。该突变是通过外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。 HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，与野生型相比，该突变强烈降低了 Rac1（602048）的激活。

巴博萨等人（2020）发现将 P1461T 突变转染至 HEK293 细胞仅轻微损害 RAC1 激活（不显着）。将变体转染到神经母细胞瘤细胞中并没有改变神经突的长度，但它稍微增加了片状伪足的形成。

.0007 智力发育障碍，常染色体显性 63，伴有大头畸形
三重奏，ASN1080ILE

Pengelly 等人在一名患有常染色体显性遗传性智力发育障碍 63 并伴有大头畸形（MRD63; 618825）的 9 岁女孩中（2016）在 TRIO 基因的外显子 19 中发现了一个从头杂合的 c.3239A-T 颠换（c.3239A-T，NM_007118），导致血影蛋白重复结构域中 asn1080 到 ile（N1080I）的替换。该突变是通过外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。 HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，该突变不影响 RAC1（602048）激活，这与 Pengelly 等人鉴定的其他 TRIO 突变相反（2016）。该患者的表型与其他患者略有不同：她没有小头畸形，但有斜头畸形、失语和癫痫发作。

巴博萨等人（2020）包括 Pengelly 等人报告的患者（2016）在他们的研究中（称为患者 9）。巴博萨等人（2020）发现，与野生型相比，将 N1080I 突变转染至 HEK293 细胞会导致 RAC1（602048）激活增加，这是通过 PAK1（602590）磷酸化增加来测量的。与对照相比，将突变转染到神经母细胞瘤细胞中导致神经突生长增强和片状伪足形成增加。研究结果与功能获得效应一致。

.0008 智力发育障碍，常染色体显性遗传 63，伴有大头畸形
三重奏，ARG1078TRP

Barbosa 等人在 4 名患有常染色体显性遗传性智力发育障碍（MRD63；618825）的无关男孩（患者 2-5）中发现了大头畸形（MRD63；618825）（2020）在 TRIO 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.3232C-T 转换（c.3232C-T，NM_007118），导致第七个血影蛋白重复序列中的高度保守残基处的 arg1078 至 trp（R1078W）取代领域。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。分子模型预测该突变可能会导致空间位阻并改变蛋白质或蛋白质折叠的结构组织。与野生型相比，突变在 HEK293 细胞中的表达导致 RAC1（602048）激活增加，这是通过 PAK1（602590）磷酸化增加来测量的。与对照相比，将突变转染到神经母细胞瘤细胞中导致神经突生长增强和片状伪足形成增加。研究结果与功能获得效应一致。

.0009 智力发育障碍，常染色体显性遗传 63，伴有大头畸形
三重奏，ARG1078GLY

Barbosa 等人在一名患有常染色体显性遗传性智力发育障碍 63 伴大头畸形（MRD63; 618825）的 6 岁男孩（患者 6）中（2020）在 TRIO 基因中发现了一个从头杂合的 c.3232C-G 颠换（c.3232C-G，NM_007118），导致第七个血影蛋白重复序列中的高度保守残基处的 arg1078 至甘氨酸（R1078G）取代领域。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。分子模型预测该突变可能会导致空间位阻并改变蛋白质或蛋白质折叠的结构组织。与野生型相比，突变在 HEK293 细胞中的表达导致 RAC1（602048）激活增加，这是通过 PAK1（602590）磷酸化增加来测量的。与对照相比，将突变转染到神经母细胞瘤细胞中导致神经突生长增强和片状伪足形成增加。研究结果与功能获得效应一致。

.0010 智力发育障碍，常染色体显性 63，伴有大头畸形
三重奏，ARG1078GLN

Barbosa 等人在 2 名不相关的患有常染色体显性智力发育障碍 63 合并大头畸形（MRD63; 618825）的患者（患者 7 和 8）中（2020）在 TRIO 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.3233G-A 转变（c.3233G-A，NM_007118），导致第七个血影蛋白重复序列中的高度保守残基处的 arg1078 至 gln（R1078Q）取代领域。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。分子模型预测该突变可能会导致空间位阻并改变蛋白质或蛋白质折叠的结构组织。与野生型相比，突变在 HEK293 细胞中的表达导致 RAC1（602048）激活增加，这是通过 PAK1（602590）磷酸化增加来测量的。与对照相比，将突变转染到神经母细胞瘤细胞中导致神经突生长增强和片状伪足形成增加。研究结果与功能获得效应一致。

.0011 智力发育障碍，常染色体显性 44，伴有小头畸形
三重奏，GLU1299LYS

Barbosa 等人在一名 20 个月大的男孩（患者 10）中，患有常染色体显性遗传性智力发育障碍 44 并伴有小头畸形（MRD44；617061）（2020）在 TRIO 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.3895G-A 转换（c.3895G-A，NM_007118），预计会导致 GEFD1 中高度保守的残基处发生 glu1299 到 lys（E1299K）取代领域。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。对转染该突变的 HEK293 细胞的免疫印迹分析表明，与野生型相比，该突变削弱了 TRIO 与 RAC1（602048）的结合。与对照相比，将突变转染到神经母细胞瘤细胞中导致神经突生长减少和片状伪足形成减少。研究结果与功能丧失效应一致。

.0012 智力发育障碍，常染色体显性遗传 44，伴有小头畸形
三重奏，GLN768TER

Barbosa 等人在一名患有常染色体显性智力发育障碍 44 并伴有小头畸形（MRD44; 617061）的 14 岁女孩（患者 18）中（2020）鉴定了 TRIO 基因中的杂合 c.2302C-T 转换（c.2302C-T，NM_007118），预计会导致 gln768 到 ter（Q768X）的取代。该突变是通过外显子组测序发现的；无法使用亲本 DNA 来确认从头发生。该突变预计会导致无义介导的 mRNA 衰减和单倍体不足，但尚未进行该变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0013 智力发育障碍，常染色体显性遗传 44，伴有小头畸形
三重奏，1-BP DUP，NT6092

Barbosa 等人在一名患有常染色体显性智力发育障碍 44 并伴有小头畸形（MRD44; 617061）的 16 岁男孩（患者 20）中（2020）在 TRIO 基因（c.6092dup, NM_007118）中发现了一个从头杂合的 1-bp 重复，预计会导致移码和提前终止（Leu2031PhefsTer9）。该突变是通过外显子组测序发现的。对转染该突变的 HEK293 细胞的免疫印迹分析表明，与野生型相比，该突变削弱了 TRIO 与 RAC1（602048）的结合。然而，与对照相比，将突变转染到神经母细胞瘤细胞中对神经突生长或片状伪足形成没有影响。研究结果提示存在功能丧失效应。