丝氨酸蛋白酶抑制剂，KAZAL 型，5; SPINK5

淋巴上皮Kazal型相关抑制剂；LEKTI

HGNC 批准的基因符号：SPINK5

细胞遗传学位置：5q32 基因组坐标（GRCh38）：5:148,063,980-148,137,382（来自 NCBI）

▼ 说明

SPINK5 基因位于 5q31-q32，编码 15 个结构域丝氨酸蛋白酶抑制剂 LEKTI，在上皮和粘膜表面以及胸腺中表达。

▼ 克隆与表达

马格特等人（1999）描述了胸腺和粘液上皮细胞中的丝氨酸蛋白酶抑制剂 LEKTI（“淋巴上皮 Kazal 型相关抑制剂”）作为蛋白水解片段的前体，其中之一被发现在体外发挥抗胰蛋白酶活性。从克隆的 cDNA 的核苷酸序列推论，整个前体蛋白包括 15 个潜在的抑制结构域，其中 13 个表现出 Kazal 型衍生的 4-半胱氨酸残基模式，代表丝氨酸蛋白酶抑制剂的新型蛋白质模块。 Northern印迹分析和RT-PCR检测胸腺、阴道上皮、前庭大腺、口腔粘膜、扁桃体和甲状旁腺中LEKTI的表达。

加利亚诺等人（2005）表明小鼠Spink5基因被转录成具有不同3-prime UTR的2个mRNA。两种 mRNA 编码相同的蛋白质，与人类 SPINK5 具有 60% 的同一性。与人类 SPINK5 相比，小鼠 Spink5 有 70 个氨基酸缺失，覆盖整个 Kazal 型结构域 6 以及结构域 6 和 7 之间的连接区。对多种小鼠组织进行原位杂交和免疫组织化学分析，检测到 Spink5 表达仅限于表皮颗粒层、复层上皮基底上层、胸腺 Hassall 小体和胸腺髓质分化上皮，其模式与人 SPINK5 相似。内源性 Spink5 和去糖基化 Spink5 的蛋白质印迹分析显示，从 130 kD 下降至 120 kD，表明蛋白质糖基化。

▼ 基因结构

通过数据库挖掘和 PCR 的结合，Chavanas 等人（2000）阐明了 SPINK5 基因的内含子-外显子布局。 SPINK5 基因包含 33 个外显子，长度约为 61 kb。

杨等人（2004）确定小鼠Spink5基因含有32个外显子。外显子-内含子连接在小鼠和人类基因之间非常保守。

▼ 测绘

Magert 等人通过基于 PCR 的辐射杂交作图（1999）将 SPINK5 基因定位于染色体 5q31-q32。

杨等人（2004）将小鼠 Spink5 基因定位到染色体 18B3 的一个区域，该区域显示与人类染色体 5q32 的同线性。

▼ 基因功能

LEKTI 是第一个被证明主要参与皮肤病或毛发形态发生的丝氨酸蛋白酶抑制剂，即 Netherton 综合征（NETH; 256500）。 Chavanas 等人的研究与 Papillon-Lefevre 综合征（245000）中组织蛋白酶 C（602365）突变的鉴定一起（2000）强调了蛋白水解调节在上皮形成和角质形成细胞终末分化中的重要性。虽然其他角化疾病以角化过度为特征，但在内瑟顿综合征患者中描述了颗粒层和角质层的减少或丧失，这表明 SPINK5 突变导致内瑟顿综合征皮肤屏障功能的明显缺陷。有缺陷的角化可能有利于复发性感染和炎症，但观察到的 LEKTI 组织特异性也表明在胸腺中具有特定作用（Magert 等，1999）。 Netherton 综合征患者 T 淋巴细胞的异常成熟可能会破坏辅助性 T 细胞（Th2）对过敏原反应的调节，从而驱动急性过敏反应和 IgE（147180）水平。查瓦纳斯等人（2000）指出，前 Th2 白细胞介素 4（147780）和 13（147683）、IL4 受体 α 亚基（147781）和 IL13 受体 α-1 亚基（300119）的遗传变异已被证明与特应性、哮喘和 IgE 水平。重组失活基因 RAG1（179615）和 RAG2（179616）的突变是 Omenn 综合征（603554）的基础，这是一种严重的红皮病免疫缺陷和 Th2 淋巴细胞谱异常。 Chavanas 等人的研究结果（2000）表明存在一种不同于白细胞介素信号传导和 V（D）J 重组的新途径，负责 T2 淋巴细胞的调节。

小松等人使用原位杂交（2002）表明SPINK5转录本在表皮最上面的棘层和颗粒层中表达。在毛囊上皮和皮脂腺中也观察到强杂交信号。在来自具有不同 SPINK5 突变和不同皮肤表型的 2 个家系的 Netherton 综合征患者的角质层样本中，与正常对照相比，水解（胰蛋白酶样；参见 276000）活性显着增加，清楚地表明角质层中的丝氨酸蛋白酶内瑟顿综合征患者过度活跃。此外，胰蛋白酶样活性增加的程度与皮肤损伤的严重程度和SPINK5前蛋白的截短位点相关。小松等人（2002）假设由于 Netherton 综合征患者的基因突变，SPINK5 衍生肽的抑制调节缺陷导致角质层中蛋白酶活性增加、桥粒芯糖蛋白-1（125670）加速降解以及角质细胞过度脱皮。毛囊中 SPINK5 转录物与 SCTE（605643）/SCCE（604438）蛋白的共定位表明这些蛋白酶的调节是由毛囊中的蛋白质组成的。 SPINK5 衍生抑制剂的活性也可能影响毛发生长和形态发生。小松等人（2002）认为 Netherton 综合征可能不是一种以厚的粘附鳞片保留为特征的鱼鳞病，而是一种导致严重皮肤渗透性屏障功能障碍的过度脱屑疾病。

使用免疫细胞化学，Bitoun 等人（2003）表明LEKTI在表皮的颗粒层和最上面的棘层以及复层上皮的分化层中强烈表达。蛋白质印迹分析在正常分化的人原代角质形成细胞（HK）中鉴定出 145 kD 全长蛋白质和较短的 125 kD 亚型。两种蛋白质均被 N-糖基化，并在内质网后区室中快速加工成至少 3 个 C 末端片段。在香港，通过使用弗林蛋白酶抑制剂进行处理来阻止加工。相比之下，在分化为 HK 的 Netherton 综合征患者中未检测到 LEKTI 前体和蛋白水解片段。皮肤切片中 LEKTI 的表达缺陷是 Netherton 综合征患者的一个持续特征，表明表皮中 LEKTI 表达缺失是 Netherton 综合征的一个诊断特征。

▼ 分子遗传学

内瑟顿综合症

Netherton 综合征是一种严重的常染色体隐性遗传疾病，其特征是先天性鱼鳞病伴有角化缺陷、特定的毛干缺陷（“竹毛”）和严重的特应性表现。查瓦纳斯等人（2000）通过连锁分析和纯合性作图将 Netherton 综合征的基因缺陷定位于 5q32。由于蛋白水解在细胞激活和通讯中至关重要，并且一些丝氨酸蛋白酶抑制剂已被证明可以下调促炎性 NFKB（参见 164011）途径，Chavanas 等人（2000）认为对应到该位点的 SPINK5 基因是 Netherton 综合征的一个可能候选基因。突变分析鉴定出 13 个家族的 11 种不同突变（参见例如 605010.0001-605010.0003），其中至少 9 种产生过早终止密码子并预测 mRNA 不稳定。这些突变包括无义突变、4 个单核苷酸插入、2 个单/二核苷酸缺失和 4 个剪接位点突变。与 Netherton 综合征的隐性遗传模式一致，这些结果预测突变 SPINK5 等位基因的无效表达是通过加速 mRNA 衰减或截短的 LEKTI 多肽（如果有的话）在患者中翻译的功能丧失而实现的。

斯普雷彻等人（2001）确定了 19 个不同种族背景的无关的 Comel-Netherton 综合征家族。突变分析揭示了 17 个不同的突变，其中 15 个是新的，分布在 14 个家族中。核苷酸变化包括 4 个无义突变、8 个导致移码的小缺失或插入以及 5 个剪接位点缺陷，所有这些预计都会导致 SPINK5 的提前终止或翻译改变。几乎一半的突变聚集在外显子 2 和 8 之间，其中包括 2 个复发突变。基因型-表型相关性表明，导致 LEKTI 早期截短的纯合核苷酸变化与严重的表型相关。斯普雷彻等人（2001）首次报道利用分子数据进行产前检测，从而证明了分子诊断Comel-Netherton综合征的可行性。

比图恩等人（2002）对来自 21 个不同地理起源家庭的 Netherton 综合征患者的 SPINK5 突变进行了表征，并鉴定了 18 个突变，其中 13 个是新突变，7 个（39%）是复发突变。大多数突变集中在外显子 1 至 8 和外显子 21 至 26 之间。它们包括 4 个无义突变（22%）、8 个移码插入或缺失（44%）和 6 个剪接位点缺陷（33%）。所有突变都预测过早终止密码子的形成。 Northern 印迹分析显示 SPINK5 突变体转录水平有不同程度的降低，表明无义介导的 mRNA 衰减的效率存在差异。 7名患者为纯合子，8名患者为复合杂合子，5名患者为杂合子。有 5 种突变与某些种族相关，其中 1 种突变导致 3 个家庭出现围产期致命疾病。比图恩等人（2002）还描述了所研究患者的 45 个基因内多态性。大多数受影响个体存在红皮病、内陷性毛发破裂和特应性表现的临床特征，24 名患者中有 12 名出现旋回线状鱼鳞病。突变和表型之间没有发现明显的相关性，这表明严重程度可能受到其他因素的影响。

Renner 等人对来自不同种族背景的 9 名患有 Netherton 综合征的无亲缘关系的儿童进行了研究（2009）对 SPINK5 基因进行测序并鉴定了 8 名患者的双等位基因突变（参见例如 605010.0005 和 605010.0006）；在 1 名患者中，仅检测到 1 个突变，而在另一名患者中，未发现突变。然而，在所有 9 名患者中，皮肤活检和/或颊粘膜中不到 2% 的上皮细胞中不存在 LEKTI 蛋白表达，或者以小的免疫反应灶形式存在。

Smigiel 等人对一名患有 Netherton 综合征的 8 个月大波兰男孩进行了研究（2017）鉴定了 SPINK5 基因突变的复合杂合性（605010.0005 和 605010.0007）。

Nevet 等人发现，一名患有 Netherton 综合征和肠闭锁的穆斯林阿拉伯女孩在 11 个月大时死于败血症（2017）鉴定了 SPINK5 基因（605010.0008）中 1 bp 缺失的纯合性。

SPINK5 多态性

沃利等人（2001）鉴定了 SPINK5 基因中的 6 个编码多态性，并发现 glu420-to-lys 变体（E420K; 605010.0004）在 2 中显示与特应性（参见 147050）、特应性皮炎（605845）和哮喘（参见 600807）显着相关。孤立的家庭小组。结果暗示了一种以前未被认识到的常见过敏性疾病的发展途径。

加藤等人（2003）分析了 124 名日本特应性皮炎患者和 110 名对照者 SPINK5 基因外显子 13 和 14 的 8 个多态性，发现 7 个多态性（包括 E420K（605010.0004））与特应性皮炎之间存在显着关联（p 小于 0.03）皮炎。他们发现血清 IgE 水平和 SPINK5 基因型之间没有显着差异。

▼ 动物模型

杨等人（2004）使小鼠的 Spink5 基因失活。杂合突变小鼠表型正常。纯合胚胎的皮肤发育在胚胎第 15.5 天时没有显着改变，但到第 17.5 天，角质层开始剥落，颗粒细胞出现局灶性脱离。出生时，角质层普遍脱落。细胞间粘附力的丧失和屏障功能的完全丧失导致围产期因脱水而死亡。突变的角质层表现出蛋白水解活性增加，细胞外桥粒成分过早降解。

休伊特等人（2005）创造了 Spink5 基因中带有 R820X 突变的小鼠。新生儿纯合子患上严重的鱼鳞病，导致皮肤屏障功能丧失和脱水，导致数小时内死亡。皮肤的生化分析显示，丝聚蛋白原（135940）蛋白水解加工成丝聚蛋白单体的过程显着增加。休伊特等人（2005）表明，在缺乏SPINK5的情况下，聚丝蛋白原的加工异常增加，这可能在观察到的角质层粘附缺陷和严重受损的表皮屏障功能中发挥直接作用。

笛卡尔等人（2005）发现 Spink5 -/- 小鼠忠实地复制了 Netherton 综合征的关键特征，包括脱屑改变、角化受损、毛发畸形和皮肤屏障缺陷。丝氨酸蛋白酶抑制剂 LEKTI 缺乏，由于角质层胰蛋白酶和角质层胰凝乳蛋白酶样过度活跃，导致桥粒芯糖蛋白-1（DSG1; 125670）降解，从而导致上颗粒层桥粒异常裂解。这导致角质层粘附缺陷并导致皮肤屏障功能丧失。丝聚合蛋白原（135940）加工量增加，表明 LEKTI 参与角化过程。 Descargues 等人的研究结果（2005）确定 LEKTI 是表皮蛋白酶活性的关键调节因子，桥粒芯糖蛋白-1 的降解是 Netherton 综合征的主要致病事件。

Sales 等人在 Spink5 -/- 小鼠模型中（2010）证明膜蛋白酶基质酶（606797）通过前激肽释放酶原（参见 147910）级联的过早激活引发 Netherton 综合征。与角质层脱离相关的促炎前激肽释放酶相关肽酶的自激活较低或无法检测到，但它们可以被基质酶有效激活。消除 Spink5 -/- 小鼠的 matriptase 可抑制炎症，消除异常的蛋白酶活性，防止角质层脱落，并改善表皮的屏障功能。

▼ 等位基因变异体（8 个精选示例）：

.0001 内瑟顿综合症
SPINK5、ARG790TER

Chavanas 等人在一名患有 Netherton 综合征（NETH; 256500）的患者中（2000）在 SPINK5 基因的外显子 25 中发现纯合的 C 到 T 转换，将密码子 790 从 CGA（arg）转换为 TGA（stop）。

.0002 内瑟顿综合症
SPINK5、IVS4AS、A-T、-2

Chavanas 等人在患有 Netherton 综合征（NETH; 256500）的家庭受影响成员中（2000）在 SPINK5 基因内含子 4 的 3 引物末端发现了 A 到 T 颠换的复合杂合性，将典型的 AG 转变为 TG。另一个等位基因的突变是外显子 26 中的单核苷酸插入（2468insA；605010.0003）。虽然第一个突变改变了剪接，但插入引起了移码，突变下游残基出现了提前终止密码子。

.0003 内瑟顿综合症
SPINK5，1-BP INS，2468A

Chavanas 等人在 3 个患有 Netherton 综合征（NETH; 256500）的克什米尔家庭的受影响成员中（2000）在 SPINK5 基因的外显子 26 中发现纯合单核苷酸插入，将 10 个腺嘌呤序列转换为 11 个腺嘌呤序列，导致移码和插入下游的提前终止密码子 4 残基。据了解，这三个克什米尔家庭中只有两个有亲属关系。在第四个不相关的家族中，在具有内含子 4 剪接位点突变（605010.0002）的复合杂合性中也发现了这种突变。

.0004 SPINK5 多态性
SPINK5、GLU420LYS

该变体以前的标题为特应性敏感度、特应性皮炎敏感度 6 和哮喘敏感度，已根据其在 ExAC 数据库中的频率重新分类为多态性（Hamosh，2017）。

Walley 等人在 SPINK5 基因的外显子 14 中（2001）发现了一个单核苷酸多态性（SNP），即 1258G-A 转换，它导致错义变化，从 glu420 变为 lys。他们发现母源等位基因在特应性（147050）、特应性皮炎（605845）、哮喘（600807）以及血清总 IgE 和 lys420 之间存在显着关联。与母系等位基因相比，父系衍生等位基因与疾病的关联性较小。 SPINK5 位于细胞因子簇的远端，该细胞因子簇从 D5S490（距染色体“顶部”134 cM）延伸至位置 153 cM 的 CSF1R（164770）。沃利等人（2001）强调，他们的研究并不清楚 SPINK5 多态性是否主要与特应性皮炎、哮喘或一般特应性状态相关。

加藤等人（2003）分析了 124 名日本特应性皮炎患者和 110 名对照者的 E420K 多态性，发现特应性皮炎组中 GG 基因型（E/E）的频率明显较低（p = 0.023）。

Hamosh（2017）指出，ExAC 数据库中 120,144 个等位基因中的 61,019 个等位基因和 16,138 个纯合子中发现了 1258G-A 变异，等位基因频率为 0.5079（2017 年 7 月 31 日）。

.0005 内瑟顿综合症
SPINK5、IVS15AS、G-A、-12

Renner 等人在一名患有 Netherton 综合征（NETH; 256500）的 6 个月大女孩（患者 1）中进行了研究（2009）鉴定了 SPINK5 基因内含子 15 中的剪接突变（c.1431-12G-A）和 4 bp 缺失（c.354_357delTTGT; 605010.0006）的复合杂合性。在一名患有 Netherton 综合征的 9 岁男孩（患者 4）中，他们鉴定出了杂合性剪接位点突变，但没有检测到 SPINK5 中的另一个突变。然而，在这两名患者中，LEKTI 蛋白表达不存在或仅在不到 2% 的上皮细胞中以小的免疫反应灶形式存在。尚未报道突变与疾病的分离。两名患者均患有反复/持续性皮肤、胃肠道和呼吸道感染，并伴有败血症和高钠性脱水。

Smigiel 等人对一名患有 Netherton 综合征的 8 个月大波兰男孩进行了研究，该男孩反复发作高钠性脱水（2017）鉴定了 SPINK5 c.1431-12G-A（c.1431-12G-A, NM_001127698.1）剪接突变和另一个剪接突变 c.1816_1820+21delinsCT（605010.0007）的复合杂合性。 c.1816_1820+21delinsCT突变遗传自他的母亲，他的母亲自幼就有脱发史；然而，观察到她的皮肤光滑且没有角化变化。无法从父亲那里获得 DNA。

.0006 内瑟顿综合症
SPINK5、4-BP DEL、354TTGT

Renner 等人在 6 个月大的患有 Netherton 综合征（NETH; 256500）的女孩中以复合杂合状态发现了 SPINK5 基因中的 4 bp 缺失（c.354_357delTTGT）（2009），参见 605010.0005。

.0007 内瑟顿综合症
SPINK5、IVS19AS、DEL/INS、+21CT

用于讨论 SPINK5 基因内含子 19 中的删除/插入（c.1816_1820+21delinsCT, NM_001127698.1），该基因在患有 Netherton 综合征的 8 个月大波兰男孩中以复合杂合状态被发现（NETH; 256500）由斯米吉尔等人撰写（2017），参见 605010.0005。

.0008 内瑟顿综合症
SPINK5，1-BP DEL，995T

Nevet 等人发现，一名患有 Netherton 综合征和肠闭锁（NETH; 256500）的穆斯林阿拉伯女孩在 11 个月大时死于败血症（2017）鉴定了 SPINK5 基因外显子 11 中 1 bp 缺失（c.995delT）的纯合性，导致移码，预计会导致提前终止密码子（Met332SerfsTer43）。她未受影响的父母是该突变的杂合子。