TSC 复合体亚基 1； TSC1

TSC1 基因
HAMARTIN

HGNC 批准的基因符号：TSC1

细胞遗传学位置：9q34.13 基因组坐标（GRCh38）：9:132,891,349-132,945,378（来自 NCBI）

▼ 说明

TSC1 基因编码错构蛋白，这是一种与马铃薯蛋白（TSC2; 191092）相互作用的蛋白质，形成蛋白质复合物，抑制信号转导到哺乳动物雷帕霉素靶标的下游效应器（MTOR; 601231）（Inoki 等人，2002）。

▼ 克隆与表达

作为识别结节性硬化症 1（191100）基因突变体综合策略的一部分，van Slegtenhorst 等人（1997）从 9 号染色体上 1.4 Mb TSC1 区域开发了一个重叠的克隆重叠群。多项技术表明该区域基因丰富，在 900 kb 片段中至少有 30 个基因。他们在 D9S1199 和 D9S114 之间鉴定出了 142 个外显子和 13 个基因。作者对来自 40 名散发性结节性硬化症病例和 20 名不相关的家族性结节性硬化症患者的 60 个 DNA 样本进行了 PCR 扩增，假定并确认了外显子，显示与 9q34 存在连锁。范·斯莱滕霍斯特等人（1997）鉴定了外显子中的突变，该外显子是早期基因发现工作所鉴定的转录单元的一部分（Nagase 等人，1996）。预测的 TSC1 蛋白被称为“hamartin”。范·斯莱滕霍斯特等人（1997），由 1,164 个氨基酸组成，计算质量为 130 kD。

▼ 基因结构

TSC1基因由23个外显子组成，其中最后21个包含编码序列，第二个是选择性剪接的（van Slegtenhorst等，1997）。

钱德尔等人（2000）描述了小鼠 Tsc1 基因座的基因组组织。

▼ 基因功能

Hamartin（TSC1）是结节性硬化症 1 中存在缺陷的蛋白质，与结节性硬化症 2 中存在缺陷的蛋白质 tuberin（TSC2; 191092）没有显着同源性，后者是 RAP1 的假定 GTP 酶激活蛋白（参见 600278））和 RAB5（179512）。范·斯莱滕霍斯特等人（1998）表明，错构蛋白和马铃薯蛋白在体内发生物理结合，并且这种相互作用是由预测的卷曲螺旋结构域介导的。这些数据向作者表明，错构蛋白和马铃薯蛋白在同一复合体中发挥作用，而不是在不同的途径中发挥作用。

本韦努托等人（2000）表明大鼠成纤维细胞中 TSC1 基因的过度表达会抑制生长并引起细胞形态的变化。生长抑制与马铃薯内源水平的增加有关。由于马铃薯蛋白的过度表达会抑制细胞生长，并且已知错构蛋白可结合马铃薯蛋白，因此这些结果表明错构蛋白可稳定马铃薯蛋白，这有助于抑制细胞生长。这种稳定性是通过以下发现来解释的：马铃薯球蛋白在细胞中高度泛素化，而与错构蛋白结合的部分马铃薯球蛋白并未泛素化。在瞬时转染的细胞中共表达马铃薯蛋白稳定的错构蛋白（弱泛素化）。马铃薯蛋白的氨基末端三分之二负责其泛素化和错构蛋白的稳定。来自 TSC2 基因错义突变患者的马铃薯蛋白突变体 N1658K 也高度泛素化，并且无法稳定错构蛋白。本韦努托等人（2000）得出结论，hamartin 是一种生长抑制蛋白，其生物效应可能取决于其与马铃薯蛋白的相互作用。

霍奇斯等人（2001）使用一系列错构蛋白和马铃薯构建体来测定酵母 2-杂交系统中的相互作用。错构瘤蛋白（氨基酸 302-430）和马铃薯蛋白（氨基酸 1-418）彼此强烈相互作用。编码推定卷曲螺旋（氨基酸 346-371）的马铃薯蛋白区域是必要的，但不足以介导与错构蛋白的相互作用，因为还需要更多的 N 端残基。预测编码卷曲螺旋的错构蛋白区域（氨基酸 719-998）能够寡聚化，但对于与马铃薯蛋白的相互作用并不重要。在结节性硬化症患者中发现的微妙的非截短突变位于错构蛋白或马铃薯蛋白的推定结合区域内，消除或显着减少了蛋白质的相互作用。

米洛洛扎等人（2000）表明，通过免疫印迹分析测定，在 G0 期停滞的细胞中，hamartin 的表达很高，尽管它在整个正在进行的细胞周期中都有表达。此外，高水平错构蛋白的异位表达减弱了细胞增殖。作者提出，hamartin 通过 G1 期的失调来影响细胞增殖。

激活的 ezrin（123900）、radixin（179410）和 moesin（309845）（ERM）家族蛋白促进整合膜蛋白和细胞骨架蛋白（例如 F-肌节蛋白）之间的连接（参见 ACTA1；102610）。在非活性形式下，ERM 蛋白的 N 和 C 末端相互作用，分别掩盖其膜相互作用和肌节蛋白相互作用活性。 ERM 蛋白的激活需要 RHO（参见 ARHA；165390），它诱导级联反应，导致 ERM 蛋白 C 末端苏氨酸磷酸化，并导致 N 和 C 末端之间的分子内键解离（Fukuhara 和 Gutkind， 2000）。兰姆等人（2000）使用酵母2-杂交分析以埃兹蛋白作为诱饵筛选小鼠成纤维细胞cDNA文库。狭缝印迹分析、免疫沉淀、免疫荧光显微镜和突变分析表明，ezrin 的 N 末端与 hamartin 的 C 末端相互作用，而与 merlin（607379）仅微弱相互作用，而与 Giantin（602500）完全不相互作用。 Hamartin 还与 radixin 和 moesin 的 N 末端相互作用。免疫荧光显微镜显示错构蛋白与 F-肌节蛋白相互作用，表明错构蛋白可能是 ERM 蛋白的直接结合伙伴。通过微型发色团辅助激光失活（micro-CALI）或反义错构蛋白失活，导致内皮细胞膜受影响区域明显回缩、粘附力丧失和细胞变圆。注射活性RHO可恢复细胞粘附。在没有组织的肌节蛋白丝的细胞中表达错构蛋白促进粘着斑的组装和肌节蛋白应力纤维的组装。该活性需要 RHO 和错构蛋白残基 145 至 510。错构蛋白 C 末端片段的引入抑制了溶血磷脂酸（一种激活 RHO 的血清因子）肌节蛋白应力纤维的组装，表明错构蛋白与 ERM 蛋白的相互作用是 RHO 上游所必需的。兰姆等人（2000）提出错构蛋白功能的丧失或扰动会导致细胞基质粘附力的丧失并引发 TSC 错构瘤的发展

塔彭等人（2001）描述了果蝇 Tsc1 和 Tsc2（gigas）基因的突变。任一基因的失活突变都会导致相同的表型，其特征是生长增强和细胞大小增加，而倍性没有变化。总体而言，突变细胞在 G1 期花费的时间较短。 Tsc1 和 Tsc2 的共表达限制了组织生长并减少了细胞大小和细胞增殖。这种表型是通过细胞周期蛋白水平的操纵来调节的。在有丝分裂后突变细胞中，细胞周期蛋白 E（123837）和细胞周期蛋白 A（123835）的水平升高。这与这些细胞不恰当地重新进入细胞周期的趋势相关，正如在人类病变中观察到的那样。

波特等人（2001）分离出果蝇 Tsc1 基因的突变。 Tsc1 突变细胞的大小显着增加，但分化正常。含有大部分突变细胞的组织的器官大小也增加了。成虫盘中 Tsc1 突变细胞的克隆经历了额外的分裂，但保留了正常的倍性。波特等人（2001）还表明 Tsc1 蛋白在体外与果蝇 Tsc2 结合。在翅膀和眼睛中单独过度表达 Tsc1 或 Tsc2 没有效果，但共同过度表达会导致细胞大小、细胞数量和器官大小的减小。遗传上位数据与 Tsc1 和 Tsc2 在胰岛素（INS; 176730）信号通路中共同发挥作用的模型一致。

猪木等人（2002）表明 Tsc1-Tsc2 复合物抑制雷帕霉素的哺乳动物靶标（MTOR; 601231），从而抑制 p70 核糖体 S6 激酶-1（608938）并激活真核翻译起始因子 4E 结合蛋白-1（EIF4EBP1）；602223）。

阿斯特里尼迪斯等人（2006）发现内源性 Polo 样激酶-1（PLK1; 602098）与几种人类和非人类细胞系中的错构瘤蛋白-马铃薯蛋白复合物相关，并且该复合物定位于中心体。磷酸化错构蛋白与 PLK1 不依赖马铃薯蛋白相互作用，并且该相互作用需要错构蛋白的 thr310。 Hamartin 负向调节 PLK1 的蛋白水平，并以 MTOR 依赖性方式调节中心体数量。 Hamartin 缺陷的小鼠胚胎成纤维细胞中心体数量增加，有丝分裂缺陷导致 DNA 含量增加，而这些缺陷可被雷帕霉素逆转。

TSC 基因的丢失会导致 MTOR 和下游信号元件的组成性激活，从而导致肿瘤发展、神经系统疾病和严重的胰岛素/IGF1（147440）抵抗。奥兹坎等人（2008）发现细胞系和小鼠或人类肿瘤中 TSC1 或 TSC2 的缺失会引起内质网（ER）应激并激活未折叠蛋白反应。由此产生的 ER 应激在 MTOR 介导的胰岛素作用负反馈抑制中发挥了重要作用，并增加了细胞凋亡的脆弱性。

崔等人（2008）表明 Tsc1 和 Tsc2 在小鼠轴突形成和生长中具有关键功能。 Tsc1/Tsc2 的过度表达抑制轴突形成，而 Tsc1 或 Tsc2 的缺乏会在体外和小鼠大脑中诱导异位轴突。 Tsc2 在轴突中被磷酸化并受到抑制，但在树突中则不然。 Tsc1/Tsc2 失活至少部分通过神经元极性 Sad 激酶的上调促进轴突生长（参见 BRSK2；609236），在 TSC 患者的皮质结节中该激酶也升高。崔等人（2008）得出结论，TSC1 和 TSC2 在神经元极性中起着关键作用，并且有一个共同的途径调节神经元的极化和生长以及其他组织中的细胞大小。

为了测试内在障碍对轴突再生的作用，Park 等人（2008）使用病毒辅助的体内条件敲除方法分析了细胞生长控制基因。在野生型成年小鼠中，轴突切除的视网膜神经节细胞中 mTOR 活性受到抑制，新蛋白质合成受损，这可能导致再生失败。通过条件性敲除 TSC1（mTOR 通路的负调节因子）来重新激活该通路，从而导致轴突再生。

迪贝拉等人（2009）表明，斑马鱼 Tsc1a 的吗啡啉敲低会导致纤毛表型，包括肾囊肿形成和左右不对称缺陷。 Tsc1a 定位于高尔基体，但针对它的吗啡啉却与纤毛基因共同作用，产生肾囊肿。与纤毛在与 Tsc 基因相同的途径中的作用一致，发现 TOR（FRAP1; 601231）途径在纤毛突变体中被异常激活，类似于 Tsc1a 敲低的效果。 Tor 抑制剂雷帕霉素可阻断纤毛突变体中肾囊肿的形成。迪贝拉等人（2009）提出了纤毛和 TOR 通路之间的信号网络，其中纤毛信号可以输入 TOR 通路，并且 Tsc1a 可以调节纤毛本身的长度。

哈特曼等人（2009）报道，hamartin（TSC1）定位于初级纤毛的基体，并且 Tsc1 缺失和 Tsc2 缺失的小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）比野生型对照更有可能含有初级纤毛。此外，Tsc1 和 Tsc2 缺失 MEF 的纤毛比野生型 MEF 的纤毛长 17% 至 27%。雷帕霉素并未消除 Tsc1 和 Tsc2 缺失 MEF 中增强的纤毛形成，这表明存在不依赖于 mTOR 的机制。已发现多囊蛋白-1（PC1；参见 601313）与 TSC2 相互作用，但 Pkd1 无效的 MEF 并未增强纤毛形成。虽然在 ADPKD 患者的肾囊肿中观察到 mTOR 的激活，但 Pkd1 缺失的 MEF 没有 mTOR 组成型激活的证据，从而强调了 TSC 蛋白和 PC1 在初级纤毛和 mTOR 调节中的孤立功能。

张等人（2014）表明，除了增加蛋白质合成外，小鼠和人类细胞中 mTORC1 的激活还会促进蛋白质降解能力的增加。具有激活的 mTORC1 的细胞通过编码蛋白酶体亚基的基因表达的整体增加而表现出完整和活性蛋白酶体水平的升高。蛋白酶体基因表达、细胞蛋白酶体含量和 mTORC1 下游蛋白质周转率的增加均依赖于转录因子 NRF1（NFE2L1; 163260）的诱导。通过失去结节性硬化症复合体肿瘤抑制因子 TSC1 或 TSC2（191092）来基因激活 mTORC1，或者响应生长因子或进食而生理激活 mTORC1，导致细胞和组织中 NRF1 表达增加。张等人（2014）发现这种 NRF1 依赖性蛋白酶体水平升高有助于增加细胞内氨基酸池，从而影响新蛋白质合成的速率。因此，作者得出结论，mTORC1 信号传导提高了蛋白酶体介导的蛋白质降解的效率，既可用于质量控制，又可作为持续蛋白质合成的底物供应机制。

▼ 分子遗传学

结节性硬化症

范·斯莱滕霍斯特等人（1997）在结节性硬化症患者中筛选了 9 号染色体 1.4 Mb TSC1 区域的外显子是否存在突变。对 60 份患者样本中的 10 份样本进行异源双链分析时，筛选突变的 TSC1 基因外显子之一显示出迁移率变化。序列分析显示7个小的移码突变（例如605284.0001）、1个无义突变（605284.0002）、1个错义突变（605284.0003）和1个不改变编码氨基酸的多态性。初筛时发现突变频率较高的是外显子15。外显子 15 长 559 bp，占编码区的 16%。在 55 个结节性硬化症家族中的 8 个（15%）中发现外显子 15 突变，显示与 9q34 连锁，而在 607 个散发患者或家族中仅 15 个（2.5%）没有连锁信息。对 20 名家族性病例和 152 名散发患者的所有编码外显子的突变进行筛查，发现每组有 8 个突变（分别为 40% 和 5%）。在 TSC1 中发现的 32 个不同突变中，有 30 个是截短的，并且在 6 名明显不相关的患者中发现了 1 个突变（2105delAAAG；605284.0001）。在这 6 个病例中，其中一个在结节性硬化症相关肾癌中发现了野生型等位基因的体细胞突变，这表明错构蛋白具有肿瘤抑制因子的作用。

琼斯等人（1997）通过 SSCP 和所有 21 个编码外显子的异源双链分析，并通过分析跨越整个基因座的限制性片段，全面定义了 171 名顺序确定的无关 TSC 患者的 TSC1 突变谱。 24 个家族性病例中有 9 个发现了突变，但 147 个散发病例中只有 13 个发现了突变。相比之下，有限的筛查显示 24 例家族性病例中的 2 例和 147 例散发病例中的 45 例存在 TSC2 基因突变。因此，TSC1 突变在散发病例中明显不足。大缺失和错义突变在 TSC2 基因座上都很常见，而大多数 TSC1 突变都是小截断病变。 TSC1 突变携带者中精神发育迟滞的发生率明显低于 TSC2 突变携带者（比值比，仅对于散发病例为 5.54；当每个多代家庭随机选择一名患者也包括在内时，比值比为 6.78 +/- 1.54）。没有发现智力低下与突变类型之间的相关性。琼斯等人（1997）得出的结论是，与结节性硬化症 2 相比，结节性硬化症 1 的智力低下风险降低，由此产生的确定偏差至少部分解释了散发性 TSC 中 TSC1 突变的相对较少。

奎特科斯卡等人（1998）使用 Southern blot 分析、SSCP 和异源双链体分析对 13 个与 TSC1 区域有遗传连锁的家族、22 个没有连锁信息的小家族和 126 名散发患者的扩增外显子进行了 TSC1 基因突变的综合分析。在 21 名患者中发现了 17 种独特的突变。在 13 个结节性硬化症 1 相关家庭中的 7 个（54%）、22 个无连锁小家庭中的 1 个（5%）以及 126 个散发病例中的 13 个（10%）中发现了突变。这些突变都是链终止的，有 14 个小缺失、1 个小插入和 6 个无义突变。 van Slegtenhorst 等人先前报道了 21 个突变中的 12 个（1997），其中 9 个是新的。在携带突变的家庭中，所有携带突变的个体都符合结节性硬化症的正式诊断标准，除了一名遗传了缺失突变且没有癫痫发作、智力正常、腹部超声检查正常、仅出现黑色素减少性斑疹的 3 岁女孩之外。关于体检。她7岁的妹妹也有同样的TSC1突变，患有严重的智力低下。他们发现 13 名 TSC1 突变的散发患者与整个散发人群相比，精神发育迟滞的发生率和严重程度没有显着差异。观察结果表明，TSC1突变全部失活，表明结节性硬化症-1仅发生在散发性结节性硬化症人群中的15%至20%，并证明症状前结节性硬化症发生。

琼斯等人（1999）报道了对 150 名不相关的结节性硬化症患者及其家属的 TSC1 和 TSC2 基因进行了全面的突变分析，使用所有编码外显子的异源双链和 SSCP 分析，以及脉冲场凝胶电泳、Southern 印迹分析和长 PCR筛选大的重排。 150 例中有 120 例（80%）检测到突变，其中 22 例影响 TSC1 基因，98 例影响 TSC2 基因。 TSC1 突变在散发病例中明显不足。所有 TSC1 突变都被预测为截短，与编码蛋白的结构或接头作用一致。相比之下，22 名患者存在 TSC2 错义突变，这些突变主要存在于 GAP 相关结构域（8 例）以及外显子 16 和 17 编码的小区域（位于核苷酸 1849 和 1859 之间）（8 例），这与存在在这些位点发挥关键功能的残基。结节性硬化症 2 散发病例中智力障碍的发生率明显高于结节性硬化症 1 散发病例。

杨等人（1998）对 79 名结节性硬化症患者进行了 TSC1 基因突变筛查。其中 12 名患者来自显示与 9q34 标记连锁的家庭。在其中 27 名患者中发现了 TSC1 基因的致病突变，并且还发现了该基因的其他 5 种变异。预测其中 26 个突变会导致该基因的蛋白质产物过早终止，其中一个突变位于剪接位点。突变筛查显示，散发性结节性硬化症患者中的 TSC1 突变比家族性病例中更为罕见。这与预期较大比例的结节性硬化症2型患者是散发性的是一致的，因为与TSC1相比，TSC2的性质更严重。杨等人（1998）发现在 Povey 等人的 214 个家庭中（1994）一个家庭分支中一名受到严重影响的男孩的一位推测为非渗透性的母亲并不携带在家庭其他分支中受影响的个体中存在的无义突变 leu250-to-ter。此外，受影响严重的男孩的祖母是孩子的“承上启下”。家庭中的其他成员不携带突变，从而得出这样的结论：被认为意味着她受到影响的单一指甲纤维瘤实际上并不是结节性硬化症的诊断。

阿里等人（1998）对 83 名不相关的结节性硬化症患者进行了 TSC1 突变筛查。 83 例中有 16 例（19%）发现了突变。这些突变包括碱基取代、小插入或小缺失，产生 6 个无义突变、8 个移码和 2 个剪接位点突变，所有这些都预计会导致蛋白质被截短或缺失。在显示与 TSC1 位点连锁的 10 个病例中，有 8 个发现了突变。在其余 73 个未分配的病例中，仅发现 8 个突变（11%）。根据这些数据，阿里等人（1998）估计 TSC1 突变占结节性硬化症病例的 22%。

梅耶尔等人（1999）指出所有已知的 TSC1 突变以及大多数 TSC2 突变都会分别截短错构蛋白和马铃薯蛋白。梅耶尔等人（1999）描述了应用蛋白质截短测试（PTT）对两个 TSC 基因的整个编码区进行截短突变的基于 RNA 的筛选。对 48 名未分配的 TSC 患者中的两个 TSC 基因进行同时研究，这些患者先前已进行测试以排除大的基因内 TSC2 重排，结果发现 9 例 TSC1 病例和 16 例 TSC2 病例中因截短突变而导致异常迁移多肽，而 3 例 TSC2 病例则显示扩大的突变蛋白质。 TSC1突变包括2个无义突变、4个插入突变和3个剪接突变。 TSC2 中鉴定出的 19 个突变包括 5 名患者中的 4 种不同的无义突变、1 种缺失、1 种插入以及由于 12 名患者中发现的至少 8 种不同突变而导致的 7 种不同的剪接畸变。根据 PTT 的额外预测截短突变，但无法识别致病性改变，因此可以将 1 例分配给 TSC1，将 7 例分配给 TSC2。 12 名 PTT 没有异常的患者被认为携带错义突变，可能是在 TSC2 中。 TSC2 剪接畸变的高比例强化了内含子致病突变的重要性以及应用基于 RNA 的筛选方法来确认其后果。贝尼特等人（1999）同样设计了一种蛋白质截断测试来分析 TSC1 的全长编码序列。在通过 PTT 和 SSCP 组合对 15 个病例（12 个散发病例和 3 个家族病例）进行的研究中，他们发现了 15 个突变中的 5 个，而单独 PTT 检测到了 15 个截短突变中的 4 个，其中 2 个逃脱了 SSCP 分析。

新田等人（1999）报道了通过 SSCP 和直接测序对 126 名无关 TSC 患者（包括 40 名家族性病例和 86 名散发病例）的 TSC1 和 TSC2 基因的整个编码区进行突变分析。总共 74 例（59%）病例中发现了突变，其中包括 16 例 TSC1 突变（5 例散发性和 11 例家族性）和 58 例 TSC2 突变（42 例散发性和 16 例家族性）。总体而言，在该人群中发现了明显更多的 TSC2 突变，家族性病例中 TSC1 和 TSC2 之间的突变分布相对均匀，但散发病例中 TSC1 突变的代表性明显不足（p = 0.0035，Fisher 精确检验）。所有 TSC1 突变均被预测为蛋白质截短；然而，在 TSC2 中发现了 13 个错义突变，其中 5 个聚集在 GAP 相关结构域，另外 3 个发生在外显子 16。通过比较临床表现，包括智力障碍的发生率，他们没有发现 TSC1 和 TSC2 之间有任何可观察到的差异。患者。

卡博纳拉等人（1996）研究了 TSC1 和 TSC2 基因座以及 7 个肿瘤抑制基因含有区域的 LOH，p53（191170）、NF1（613113）、NF2（607379）、BRCA1（113705）、APC（611731）、VHL（608537）和 MLM（155600），研究来自 18 名结节性硬化症患者的 20 个错构瘤。总体而言，分析了 8 例血管平滑肌脂肪瘤、8 例巨细胞星形细胞瘤、1 例皮质结节和 3 例横纹肌瘤。在大部分信息丰富的患者中发现任一 TSC 基因座的 LOH，包括散发性（7/14）和家族性（1/4）。在散发组中观察到 TSC2 的 LOH 具有统计学意义（P 小于 0.01）。卡博纳拉等人（1996）怀疑对器官损伤最严重的 TSC 患者的选择存在偏差是造成这一结果的原因。根据这一建议，TSC2 缺陷可能会增加早期肾衰竭的风险，或者可能导致巨细胞星形细胞瘤生长更快。测试的 7 个抑癌基因均未显示 LOH，表明任一 TSC 基因产物的丢失可能足以促进错构瘤细胞生长。作者在同一患者的星形细胞瘤和血管平滑肌脂肪瘤中观察到不同标记物的 LOH，这表明二次突变的多灶性起源。

范·斯莱滕霍斯特等人（1999）报告了对 225 名无关患者的 TSC1 基因突变分析。在检测到的 29 个突变中，除了剪接位点突变和外显子 7 和 15 中的 2 个框内缺失外，所有突变都是导致蛋白截短的小变化。在具有框内缺失或框内缺失的患者的临床表型中没有观察到明显差异。移码或无义突变。范·斯莱滕霍斯特等人（1999）发现散发病例中的突变没有明显的代表性不足，这与 Jones 等人的发现相反（1999）。范·斯莱滕霍斯特等人（1999）发现与结节性硬化症患者总体相比，TSC1 突变患者没有基因型-表型相关性。

山下等人（2000）使用基因组 DNA 的 SSCP 分析，检查了 27 名不相关的日本结节性硬化症患者的 TSC1 和 TSC2 基因突变。他们在 TSC1 中发现了 4 个他们认为具有致病性的突变，其中包括 3 个移码突变和 1 个无义突变。预计所有这些都会产生截短的错构蛋白基因产物。作者发现结节性硬化症 1 型和结节性硬化症 2 型患者的智力低下风险没有差异。此外，突变预期的蛋白质截短程度与临床症状的严重程度无关。

卡博纳拉等人（1994）提出了家族性结节性硬化症患者巨细胞星形细胞瘤中结节性硬化症 1 关键区域杂合性缺失（LOH）的证据。分离分析表明，肿瘤中丢失的 9q34 单倍型携带假定的正常 TSC1 基因。这些数据支持了结节性硬化错构瘤发生所必需的种系和体细胞功能丧失突变的假设，并表明 TSC1 基因产物具有肿瘤抑制活性（在同一星形细胞瘤中，在 9p21 处发现了第二个 LOH 小区域。）Green 等人（1994）同样发现等位基因丢失与 TSC1 基因的肿瘤抑制作用一致。他们研究了来自 4 例散发性和 2 例家族性结节性硬化症病例的 6 个错构瘤，没有一个病例显示 16p13.3 标记等位基因丢失。错构瘤是 3 个肾血管平滑肌脂肪瘤、2 个巨细胞星形细胞瘤和 1 个心脏横纹肌瘤的石蜡包埋切片。一种血管平滑肌脂肪瘤显示标记物 ABO、DBH 和 D9S66 等位基因丢失。家族结构不允许确定疾病的阶段和标记等位基因。研究结果支持将结节性硬化症-1 分配给 9q34，并将该基因置于 D9S149 和 D9S67 之间。类似的证据也支持 TSC2 基因的生长抑制作用。

格林等人（1996）使用非随机 X 染色体失活研究来证明结节性硬化错构瘤的克隆性。此前，9q34 上的 TSC1 基因或 16p13.3 上的 TSC2 基因区域中 DNA 标记的 LOH 支持了这些病变确实是克隆性的结论。在 X 染色体失活的研究中，Green 等人（1996）通过分析从档案石蜡包埋肿瘤中提取的 DNA 与来自同一患者的正常组织相比，X 染色体失活情况，检查了 13 例女性 TSC 错构瘤的克隆性。其中七例为散发病例； 2 个来自与 9q34 相关的家族，1 个来自与 16p13.3 相关的家族，3 个来自太小而无法通过连锁分配的家族。 13 个错构瘤中只有 4 个先前显示出 LOH，其中 1 个位于 TSC1 基因区域，3 个位于 TSC2 基因区域。 PCR 测定用于分析 Xq11-q12 上雄激素受体三联重复多态性附近的 HpaII 限制位点的差异甲基化。在其中 12 个病变中，存在倾斜的失活模式，一条 X 染色体完全甲基化，另一条未甲基化。正常组织表现出随机的失活模式。作者认为这一发现特别有趣，因为病变由一种以上的细胞类型组成。

亨斯克等人（1996）分析了 47 名 TSC 患者的 87 个病变的 TSC1 和 TSC2 区域的 LOH。在 28 名血管平滑肌脂肪瘤或横纹肌瘤患者中，12 名患者（57%）的病变中检测到了 16p13 的 LOH。仅在 1 名患者中检测到 9q34 的 LOH。作者指出，LOH 只发生在 4% 的 TSC 脑部病变中，并表明 TSC 脑部病变可能由与 TSC 肾脏或横纹肌瘤病变不同的发病机制引起。

新田等人（2001）通过 LOH 分析、TSC1 和 TSC2 的 SSCP 筛选、TSC2 启动子甲基化研究和克隆性分析等多种方法分析了 10 名患者的 24 个错构瘤的二次突变。结果证明，TSC 基因完全失活是肾血管平滑肌脂肪瘤的特征，但不是其他 TSC 病变的特征。

塞普等人（1996）描述了来自 34 例结节性硬化症病例的 51 个错构瘤中的 LOH 谱。在分析的 51 个错构瘤中，21 个（41%）显示 LOH； 16 个错构瘤在 TSC2 周围显示 LOH，5 个错构瘤在 TSC1 附近显示 LOH。没有错构瘤显示两个基因座周围的标记物存在 LOH。塞普等人（1996）报道说，不同类型的错构瘤之间的 LOH 频率似乎没有任何重大差异。在 17 个血管平滑肌脂肪瘤中的 7 个、9 个巨细胞星形细胞瘤中的 5 个、8 个纤维瘤中的 3 个、5 个皮质结节中的 3 个以及鲨鱼皮斑、心脏横纹肌瘤和肾癌中观察到 LOH。塞普等人（1996）指出，染色体 16p13.3 上 TSC2 区域的 LOH 过多可能只是反映了 TSC1 基因座的定义不太明确，因此 9q34 的 LOH 更难找到。

比约恩森等人（1996）研究了 6 个与 TSC 相关的 RCC。他们的研究结果表明，一些 TSC 相关的 RCC 具有与散发性 RCC 不同的临床、病理和遗传特征。临床上，TSC 相关的 RCC 比散发性肿瘤发生的年龄更年轻（36 岁），并且主要发生在女性中（6 例中有 5 例）。比约恩森等人（1996）报道，5 个肿瘤显示出清晰的细胞形态，其中 5 个肿瘤除了颗粒细胞组织学外，还具有高级梭形细胞区域。在所研究的 6 名患者中，4 名死于癌症，3 名除腹膜后扩散外还出现肺转移。两名幸存患者的肿瘤是偶然发现的（一名在血管平滑肌脂肪瘤和肾出血手术中，另一名在肾囊肿手术中）。 6 例中有 4 例黑素细胞相关标记物 HMB-45 的免疫染色呈阳性。 LOH 在 9q34、16p13.3 和 2 例染色体 3p 上观察到。比约恩森等人（1996）指出，仅具有 9q34 LOH 的肿瘤是偶然发现的，并且缺乏间变性特征。相比之下，9q34 和 3p 上 LOH 的肿瘤具有间变特征并发生转移。

钱德尔等人（2000）回顾了结节性硬化症的分子遗传学进展。他们发现了 154 例 TSC1 基因突变病例和 292 例 TSC2 基因突变病例报告。 47%（73/154）的 TSC1 突变是单碱基替换，其中 82% 是无义突变。

Dabora 等人在一项针对 224 名结节性硬化症患者的研究中（2001）发现了186个（83%）突变，其中包括138个小TSC2突变、20个大TSC2突变和28个小TSC1突变。临床评估表明，尽管年龄相似，但患有 TSC1 突变的散发患者平均比患有 TSC2 突变的患者病情更轻。他们的癫痫发作频率较低，中度至重度智力低下，室管膜下结节和皮质结节较少，肾脏受累较轻，无视网膜错构瘤，面部血管纤维瘤较轻。平均而言，未发现突变的患者的病情也比 TSC2 突变患者的病情更轻。尽管 TSC1 与 TSC2 突变患者的许多临床特征存在重叠，但某些特征（2-4 级肾囊肿或血管平滑肌脂肪瘤、前额斑块、视网膜错构瘤和肝血管平滑肌脂肪瘤）在患者中非常罕见或根本未见。 TSC1 患者。因此，种系突变和体细胞突变在 TSC1 中似乎比在 TSC2 中不太常见。没有明确突变的患者疾病严重程度的降低表明，这些患者中有许多是 TSC2 突变的嵌合体和/或由于尚未明确的基因座发生突变而患有 TSC，且临床表型相对较轻。

兰考等人（2002）对 68 名无关且未经选择的临床确诊 TSC 患者（59 名散发患者和 9 名家族患者）进行了基因分型，并鉴定了 TSC2 基因中的 29 个突变和 TSC1 基因中的 2 个突变。他们指出，这组患者的 TSC1-TSC2 突变比率与之前基于连锁研究预测的 1:1 比率存在显着差异。他们认为，较温和的表型更常与 TSC1 突变相关，并且可能无法确定。

许多携带编码截短蛋白突变的 mRNA 会遭受无义介导的 mRNA 衰减（NMD），从而导致突变转录物水平降低。事实上，所有 TSC1 突变都会截短蛋白质产物。杰加纳坦等人（2002）使用 TSC1 中的编码区和 3-prime 非翻译区多态性开发转录失衡测定法来研究患者中的 TSC1 转录水平。这种方法可以从一组 TSC1 和 TSC2 患者中正确识别出盲测的 7 名 TSC1 患者中的 6 名，没有出现假阳性。 TSC1 中 NMD 的程度与每个个体突变相关，无论临床特征的家族内变异如何，并且没有强有力的证据表明位置偏差。

欧等人（2007）对 325 名具有明确结节性硬化症诊断状态的个体进行了突变分析。作者在 72%（257 例中的 199 例）新发病例和 77%（68 例中的 53 例）家族性病例中发现了突变，其中 17% 的突变位于 TSC1 基因，50% 的突变位于 TSC2 基因。有 4% 的变异未分类，29% 的变异未发现突变。对先证者中所有观察到的结节性硬化症表现进行了基因型/表型分析，包括之前 2 项大型研究中未分析的一些临床特征（参见 Sancak 等，2005）。欧等人（2007）表明，与 TSC1 突变的患者相比，TSC2 突变的患者有明显更多的黑斑减少和学习障碍，这一发现在之前的研究中没有指出。作者还观察到与 2 项类似研究一致的结果，表明 TSC2 突变的个体有更严重的症状。

内利斯特等人（2009）在 TSC1 基因中鉴定出 8 种与结节性硬化症分离的不同错义突变（参见例如 M224R；605284.0008 和 L180P；605284.0009）。体外功能表达研究表明，这些变化导致 TSC1 水平降低，并通过免疫印迹检测到 TSC1 依赖性 mTOR 活性抑制减少。在每种情况下，功能特征都与遗传和表型发现一致，表明错义变化是致病性的。内利斯特等人（2009）得出结论，靠近 TSC1 N 末端（氨基酸 117 至 224）的突变会降低 TSC1 的稳态水平。

肺淋巴管平滑肌瘤病

肺淋巴管平滑肌瘤病（LAM；606690）是一种破坏性肺部疾病，其特征是肺部平滑肌细胞的弥漫性错构瘤性增殖。肺 LAM 可以以孤立形式（散发性 LAM）或与结节性硬化症（TSC-LAM）相关的形式出现。佐藤等人（2002）研究了 6 名日本 TSC-LAM 患者和 22 名散发性 LAM 患者的 TSC1 和 TSC2 基因，并鉴定了 6 个新突变。 6 名 TSC-LAM 患者中的 2 名（33.3%）检测到 TSC2 种系突变，22 名散发性 LAM 患者中的 1 名（4.5%）检测到 TSC1 种系突变。根据肿瘤抑制模型，在 4 名 TSC-LAM 患者中的 3 名和 8 名散发性 LAM 患者中的 4 名 LAM 细胞中检测到 LOH。此外，在从多个组织中显微解剖的 LAM 细胞中发现了相同的 LOH 或 2 个相同的体细胞突变，这表明 LAM 细胞可以从一个病变扩散到另一个病变。这些结果证实了LAM发病机制的流行观念：TSC-LAM具有种系突变，而散发性LAM则没有；散发性 LAM 是一种 TSC2 疾病，具有 2 个体细胞突变；而多种TSC突变均可引起LAM。然而，这项研究表明，一小部分散发性 LAM 可能是一种 TSC1 疾病；因此，即使是散发性 LAM 患者，也应检查这两种 TSC 基因。

局灶性皮质发育不良，II 型，体细胞

II 型局灶性皮质发育不良（FCORD2；607341）的特征是新皮质和下方白质的局部畸形。 Becker 等人提到，许多情况下都存在与 TSC 中观察到的球囊细胞类似的情况（2002）作为 FCD（bc）。贝克尔等人（2002）研究了 48 名患有慢性局灶性癫痫和组织学记录的 FCD（bc）患者的队列中 TSC1 和 TSC2 基因的改变。对邻近正常脑组织的气球细胞、发育异常神经元和非病变细胞进行显微切割和激光辅助分离后获得 DNA。与 200 名对照相比，FCD（bc）患者中导致影响外显子 5 和 17 的 TSC1 基因产物的氨基酸交换以及外显子 14 和 22 中沉默碱基交换的序列改变增加。在 FCD（bc）和邻近正常细胞中检测到序列改变。在 24 名患者中，与对照组织相比，DNA 适合研究显微切割 FCD（bc）样本中 TSC1 基因位点的 LOH。 11 例 FCD（bc）病例中发现 LOH。在 TSC2 基因中，仅以与对照相似的频率检测到沉默多态性。贝克尔等人（2002）得出结论，FCD（bc）构成了一个具有独特神经放射学、神经病理学和分子遗传学特征的临床病理学实体，并表明 TSC1 基因在其发展中发挥作用，并与 TSC 复合体之间存在致病关系。

贝克尔等人（2002）指出，在 TSC 脑损伤中观察到 16p13.3（TSC2 基因所在位置）等位基因的 LOH，在 TSC 脑外损伤中观察到 9q34（TSC1 基因所在位置）等位基因的 LOH。他们发现局灶性皮质发育不良中与 TSC1 基因相关的 LOH 可能与肿瘤抑制基因失活的 2 次打击假说相关。观察到的 TSC1 基因座内的 LOH 与其他等位基因的序列多态性的组合表明，后者作为一种易感种系变异，具有低外显率和严重受限的表现模式。鉴于 TSC1 和 TSC2 可能充当细胞周期调节复合体（Potter 等人，2001；Tapon 等人，2001），此类变异等位基因可能在大脑发育过程中的有限时间内诱导增殖活动。

Gumbinger 等人对 33 名局灶性皮质发育不良患者（其中 23 名 FCD II 型）进行了详细的基因型-表型分析（2009）在患者病变脑组织和血液中发现了 TSC1 和 TSC2 基因的几种序列变异，但频率与正常人群相似。大多数序列改变是沉默的。古宾格等人（2009）得出结论，局灶性皮质发育不良不是由 TSC 基因突变引起的，并且似乎不是由 TSC 多态性促进的。

Lim 等人在从 4 名因 FCD II 型（FCORD2；607341）引起癫痫发作的无关儿童身上切除的脑组织中，其中包括 3 名 IIa 型和 1 名 IIb 型（2017）鉴定了 TSC1 基因的从头体细胞错义突变（R22W, 605284.0010 和 R204C, 605284.0011）。这些突变是通过对 MTOR 通路中的基因进行靶向测序发现的，在脑组织中的频率非常低，低于 3%。这些患者属于由 40 名 FCD II 型患者组成的队列，其脑组织体细胞 mTOR 突变呈阴性。与野生型相比，患者营养不良的脑细胞和 TSC1 突变体转染的细胞显示出 S6K 磷酸化增加（RPS6KB1；608938），这与 mTOR 通路的过度激活一致。突变体 TSC1 也显示出与 TSC2 的结合受损，表明 TSC1-TSC2 复合物被破坏。雷帕霉素处理可抑制转染细胞中异常的 S6K 磷酸化。

依维莫司敏感性

艾耶等人（2012）研究了一名转移性膀胱癌患者的肿瘤基因组，该患者对依维莫司（一种针对 mTORC1 复合物的药物）取得了持久（超过 2 年）且持续的完全缓解（参见 601231）。艾耶等人（2012）鉴定出 TSC1 基因中的 2 bp 缺失导致移码截短，以及 NF2（607379）基因中的无义突变。艾耶等人（2012）对第二组 96 例高级别膀胱癌中的两个基因进行了测序，并确定了 5 个额外的体细胞 TSC1 突变，但没有检测到额外的 NF2 突变。随后，艾尔等人（2012）探讨了 TSC1 突变是否是膀胱癌依维莫司治疗临床获益的生物标志物，并研究了另外 13 名接受依维莫司治疗的膀胱癌患者。另外三个肿瘤在 TSC1 中存在无义突变，其中 2 名患者对依维莫司反应轻微（肿瘤消退分别为 17% 和 24%）。显示疾病进展的 9 名患者中有 8 名的肿瘤为 TSC1 野生型。 TSC1 突变肿瘤患者比野生型肿瘤患者保留依维莫司的时间更长（7.7 个月与 2.0 个月，p = 0.004），复发时间显着改善（4.1 个月与 1.8 个月；风险比 = 18.5，95% 置信区间 2.1 至162，p = 0.001）。艾耶等人（2012）得出结论，mTORC1 定向疗法可能对肿瘤含有 TSC1 体细胞突变的癌症患者最有效。

▼ 动物模型

小林等人（2001）通过基因打靶建立了 Tsc1 敲除小鼠品系。杂合突变小鼠（Tsc1+/-）出现肾和肾外肿瘤，例如肝血管瘤。在这些肿瘤中，观察到野生型 Tsc1 等位基因的丢失。纯合 Tsc1 突变体在胚胎 10.5 至 11.5 天左右死亡，通常与神经管未闭合有关。总体而言，Tsc1-KO 小鼠的表型与之前报道的 Tsc2-KO 小鼠的表型相似，这表明 Tsc1 和 Tsc2 产物的假定共同途径可能存在于小鼠中，正如人们认为的人类情况一样。然而值得注意的是，Tsc1+/-小鼠中肾肿瘤的发展明显慢于Tsc2+/-小鼠。

科维亚特科夫斯基等人（2002）开发了 TSC1 疾病的小鼠模型，其中突变等位基因缺乏外显子 17 和 18，这导致过早终止。 Tsc1缺失的胚胎在妊娠中期因肝脏发育失败而死亡。 Tsc1杂合子小鼠出现肾脏囊腺瘤和肝血管瘤的频率较高，但肾脏肿瘤的发生率略低于Tsc2杂合子小鼠。与男性 Tsc1 杂合子相比，女性肝血管瘤更常见、更严重，死亡率更高。 Tsc1 缺失的胚胎成纤维细胞系表现出 p70-S6K 及其底物 S6 的持续磷酸化，对雷帕霉素处理敏感，表明由于 Tsc1 蛋白 Hamartin 的丢失而导致 MTOR-S6K 通路的组成型激活。在杂合子小鼠的肾肿瘤中也发现了 S6 的过度磷酸化，这表明抑制该途径可能有助于控制 TSC 错构瘤。

乌尔曼等人（2002）证明杂合 Tsc1 和 Tsc2 小鼠的星形胶质细胞数量增加，表明错构蛋白和马铃薯蛋白是星形胶质细胞重要的生长调节剂。为了研究错构蛋白缺失对星形胶质细胞功能的影响，Uhlmann 等人（2002）培育出星形胶质细胞中 Tsc1 基因被特异性失活的小鼠。小鼠表现出星形胶质细胞增殖增加、海马神经元组织异常、癫痫发作和死亡的年龄依赖性进展。研究结果表明，星形胶质细胞增殖的增加先于神经元异常，导致质量效应变化或复杂星形胶质细胞-神经元相互作用的干扰。在培养中，Tsc1 缺失的星形胶质细胞的生长与细胞周期调节因子 p27（KIP1）（600778）的表达减少相关，表明涉及 p27（KIP1）的 TSC 介导的生长调节复合物受到破坏。

米克尔等人（2005）开发了 Tsc1 的条件小鼠突变体。心室缺失 Tsc1 的小鼠的中位生存期为 6 个月，并出现扩张型心肌病，并出现散在的心室肌细胞扩大病灶。增大的细胞呈 PAS 阳性，表明存在过量的糖原，并表达升高水平的磷酸-S6（RPS6；180460），与患者横纹肌瘤细胞中的发现相似。这些观察结果与横纹肌瘤形成的二次命中机制一致。然而，小鼠没有表现出胎儿/新生儿死亡的证据，也没有病变处增殖的证据。米克尔等人（2005）提出，这些差异可能是由于与人类相比，小鼠心室肌细胞中 Tsc1 丢失的时间和/或妊娠期缩短所致。

威尔逊等人（2005）表明，大约 27% 的 C57BL/6 背景 Tsc1 +/- 小鼠在 1 至 2 天内因不明原因死亡。 44% 的 C3H 背景 Tsc1 +/- 小鼠早在 3 至 6 个月时就出现肉眼可见的肾脏病变，到 15 至 18 个月时增加至 95%。肾脏病变从囊肿、囊腺瘤发展到实体癌。 Balb/c 背景下 80% 的 Tsc1 +/- 小鼠在 15 至 18 个月时表现出实体肾细胞癌，病变显示野生型 Tsc1 等位基因缺失，MTOR 和 RPS6 蛋白水平升高。

古登等人（2007）发现 Tsc1 +/- 小鼠没有自发性癫痫发作或脑损伤，但表现出海马体敏感学习任务版本的学习受损和社交行为受损。研究结果表明，在没有明显脑病理学的情况下，Tsc1 的单倍体不足会导致功能性神经元缺陷。

曾等人（2008）观察到，主要在神经胶质细胞中条件性 Tsc1 失活的小鼠出现神经胶质细胞增殖、脑体积增大、进行性癫痫和过早死亡。出生后第 14 天神经系统症状出现前接受雷帕霉素治疗可预防癫痫的发展和过早死亡。症状出现后 6 周进行治疗，可抑制癫痫发作并延长生存期。脑组织学显示，与未治疗的小鼠相比，雷帕霉素治疗导致异常星形胶质细胞增殖减少，神经元组织增加，甚至在治疗后期也是如此。雷帕霉素导致 S6 磷酸化呈剂量依赖性下降，表明 MTOR 通路受到抑制。停止雷帕霉素治疗会导致癫痫再次出现、进行性脑增大和过早死亡，与未治疗的小鼠类似。曾等人（2008）得出结论，雷帕霉素对于预防这些转基因小鼠的癫痫发作和延长生存期具有很强的功效。

Abs 等人孤立地（2013）发现成年小鼠 Tsc1 的诱导缺失会导致 MTOR 复合物-1（TORC1）通路的激活和癫痫。在癫痫发作之前，突变小鼠表现出神经元兴奋性增强和长时程增强阈值降低。雷帕霉素治疗降低了 TORC1 活性并消除了癫痫发作。

结节性硬化症患者通常会出现肾囊肿，而具有 PKD1 基因（601313）遗传性共缺失的患者会出现严重的早发性多囊肾。 Bonnet 等人使用小鼠模型（2009）表明，Tsc1 +/-、Tsc2 +/- 和 Pkd1 +/- 小鼠的许多最早病变并未表现出 mTOR 的激活（601231），证实了肾囊肿发生的不依赖于 mTOR 的途径。作者利用 Tsc1/Pkd1 和 Tsc2/Pkd1 杂合双突变体，显示了 hamartin 和 tuberin 与多囊蛋白-1 之间的功能配合以及对肾初级纤毛长度的影响。 Tsc1、Tsc2 和 Pkd1 基因产物有助于调节肾小管、肾上皮细胞和囊前肝胆管细胞中的初级纤毛长度。 Bonnet 等人与纤毛调节细胞极性的功能一致（2009）发现许多来自 Tsc1、Tsc2 和 Pkd1 杂合小鼠的分裂前肾小管和肝胆管细胞高度错误定向。邦内特等人（2009）提出细胞极性缺陷可能是与 TSC1、TSC2 和 PKD1 相关的囊性疾病的基础，并且靶向该途径可能具有关键的治疗益处。

周等人（2009）通过敲除肾小管细胞亚群中的 Tsc1，开发了多囊肾病（PKD）小鼠模型。这些小鼠中广泛的肾囊肿形成伴随着细胞自主区室和非细胞自主区室中哺乳动物雷帕霉素靶复合物1（mTORC1；607536）活性的广泛升高。囊肿的形成需要 mTORC1 激活，因为低剂量的雷帕霉素给药可有效阻止囊肿的形成。在同一细胞中，Tsc1/Tsc2 的上游调节因子 Pten（601728）的破坏并未导致 PKD，这似乎是由于 mTORC1 的激活有限，这表明 PTEN 可能不是 TSC/mTORC1 的主要上游调节因子在出生后早期肾脏发育期间。

Adhikari 等人在卵母细胞中缺乏 Tsc1 基因的突变小鼠中（2010）表明，由于卵母细胞中 mTORC1 活性升高，整个原始卵泡池被过早激活，导致成年早期卵泡耗竭和卵巢早衰（POF）。维持原始卵泡的静止需要 Tsc1 和 Pten 的协同、协作功能，这两种分子通过不同的方式抑制卵泡活化。阿迪卡里等人（2010）得出结论，Tsc/mTORC1信号和PTEN/PI3K（见171834）信号协同调节原始卵泡的休眠和激活，并共同确保女性生殖寿命的适当长度。

蔡等人（2012）表明，小鼠小脑浦肯野细胞中 Tsc1 的杂合和纯合缺失都会导致自闭症样行为，包括异常的社交互动、重复行为和发声，以及浦肯野细胞兴奋性的降低。用 mTOR 抑制剂雷帕霉素治疗突变小鼠可预防病理和行为缺陷。蔡等人（2012）得出的结论是，他们的发现证明了 Tsc1 在浦肯野细胞功能中的新作用，并确定了小脑对自闭症等认知障碍的影响的分子基础。

林等人（2017）证明，在子宫内使用 CRISPR/CASP9 体细胞基因组编辑方法敲低正在发育的小鼠神经元中的 Tsc1 基因，会导致类似于人类 II 型局灶性皮质发育不良的异常神经元表型、mTOR 通路过度激活和癫痫发作在小鼠中。还有证据表明，经过 CRISPR 处理的神经元中，皮质神经元存在异常径向迁移。

埃肯等人（2017）发现小鼠神经元中 Tsc1/Tsc2 的缺失会导致体外少突胶质细胞发育受阻，以及体内少突胶质细胞髓鞘形成不足。这些过程由神经元 Ctgf（121009）介导，Ctgf 在 Tsc 缺陷的神经元中高度表达和分泌，并阻碍少突胶质细胞的发育。在 Tsc 缺陷的神经元中，Ctgf 的转录调节因子 Srf（600589）的表达也降低。缺乏 Tsc1 的神经元中的 Ctgf 基因消融可以改善髓鞘形成。电子显微镜分析表明，这种髓鞘形成的挽救是由有髓鞘轴突数量的挽救引起的，而不是髓鞘厚度的变化。

▼ 等位基因变异体（11 个选定示例）：

.0001 结节性硬化症 1
TSC1、4-BP DEL、2105AAAG

范·斯莱滕霍斯特等人（1997）在 6 名明显不相关的结节性硬化症个体（191100）中发现 TSC1 基因（2105delAAAG）的外显子 15 存在 4-bp 缺失。 4 例为家族性，2 例为散发性。在 2 个具有缺失的家族病例和一个散发病例中，使用侧翼标记的单倍型分析证实了 3 个突变的孤立起源。

.0002 结节性硬化症 1
TSC1、LEU250TER

van Slegtenhorst 等人在患有结节性硬化症 1（191100）的患者中（1997）鉴定了 TSC1 基因中的无义突变，即 970 号核苷酸的 T 到 G 颠换，导致在 250 号氨基酸处终止。

.0003 重新分类 - 意义未知的变体
TSC1、LYS587ARG

这种变体以前称为结节性硬化症 1，现已根据 Kwiatkowska 等人的研究结果重新分类（1998）。

在结节性硬化症-1（191100）患者中，van Slegtenhorst等人发现的32个突变中唯一的错义突变（1997） TSC1 基因中的核苷酸 1981 处发生 A 到 G 的转变，导致 lys585 到 arg（K585R）氨基酸的变化。

奎特科斯卡等人（1998）在一名散发性 TSC 患者及其未受影响的父母中鉴定出 TSC1 基因中的 c.1981A-G 突变，他们称该突变导致 K587R 替换，表明该变异是非致病性的。

.0004 结节性硬化症 1
TSC1、2-BP DEL、2122AC

奎特科斯卡等人（1999）描述了一名患有严重结节性硬化症的患者（191100），该患者仅三分之一的白细胞中存在突变的 TSC1 等位基因，而在其他组织中的比例也不同。该案例说明了考虑镶嵌现象的重要性和分子诊断方法的局限性。这个女婴是由年轻健康的父母所生。她的发育一直正常，直到 18 个月大时出现肌阵挛发作。尽管通过促肾上腺皮质激素治疗，癫痫发作停止了，但孩子随后学会了一些额外的单词，并退出了与父母和其他人的互动。 12岁时，她开始失神发作。评估显示身体状况正常，但活动有限且社交互动减少。正式测试显示智商分数低于 40。面部颧骨区域存在多个血管纤维瘤。大脑 MRI 和 CT 显示多个钙化室管膜下结节、2 个大皮质结节（其中 1 个已钙化）和许多较小的皮质结节。肾脏超声检查、超声心动图和视网膜检查结果均正常。在 TSC1 基因的第 15 号外显子中，发现了 2 bp 缺失 2122delAC。这种缺失改变了TSC1蛋白序列第634位氨基酸残基后的位置，并在第685位残基处将其截短；相比之下，正常的TSC1蛋白有1164个残基。来自尿液和发根的 DNA 形成异源双链体，表明它们含有突变等位基因。然而，口腔粘膜 DNA 样本没有异源双链产物，表明该样本中不存在突变等位基因。

.0005 结节性硬化症 1
TSC1，23-BP DUP

Smith 和 Sperling（1999）报告了对散发性结节性硬化症（191100）病例的突变分析结果，该病例首次在宫内生活中根据心脏横纹肌瘤的存在而被识别。出生后，该婴儿的脑部计算机断层扫描也发现有室管膜下结节。新生儿或 12 个月大时未检测到黑色素减少的斑疹。在该患者中发现的特定突变是 TSC1 基因外显子 15 内两个 9 bp 重复序列元件之间的 23 bp DNA 片段的重复。这些重复元件位于核苷酸 1892 和 1900 之间以及核苷酸 1915 和 1923 之间。Smith 和 Sperling（1999）认为这 2 个重复元件的存在很可能导致 DNA 链错位和不等交换。对结节性硬化症横纹肌瘤的起源机制进行了综述。据报道，心脏横纹肌瘤中结节性硬化症基因区域杂合性缺失；然而，这些病变的生长是自我限制的。这种自我限制扩散的基础尚不清楚。一个有趣的假设是，心脏横纹肌瘤可能是由于细胞凋亡延迟或失败所致，细胞凋亡是心脏正常重塑过程的一部分。

.0006 淋巴管平滑肌瘤病
TSC1、CYS165TER

Sato 等人在一名患有孤立性肺淋巴管平滑肌瘤病（LAM; 606690）的日本患者中（2002）鉴定出 TSC1 基因外显子 6 中核苷酸 716 处的 C 到 A 颠换，导致 cys165 到 ter 突变。在该患者中观察到与 Knudson 肿瘤抑制模型（Knudson，1971）一致的 TSC1 基因完全失活，该患者具有 TSC1 种系突变和 2 个 9 号染色体标记 D9S149 和 D9S1198 的 TSC1 LOH。由于该病例存在种系突变，孤立出的肺部 LAM 可被视为单症状 TSC；然而，该患者没有 TSC 的临床特征。

.0007 重新分类 - 意义未知的变体
TSC1、HIS732TYR

这种变体以前称为“泰勒局灶性皮质发育不良，IIB 型和结节性硬化症 1”，已根据 Gumbinger 等人的研究结果重新分类（2009）和 Rendtorff 等人（2005）。

贝克尔等人（2002）表明，在 40 例泰勒球囊细胞型局灶性皮质发育不良病例中，有 14 例（35%）存在错构蛋白残基 732 的氨基酸变化，从组氨酸变为酪氨酸（H732Y）（见 607341），而 2 例则存在这种变化。 200（1%）个控制。这种变化是由 TSC1 基因外显子 17 中核苷酸 2415 处的 C 到 T 转变产生的。外显子 17 是与局灶性皮质发育不良相关的许多其他多态性的位点，外显子 14 和 22 也是如此。H732Y 突变以前曾在结节性硬化症（191100）和未受影响的个体中以低频率观察到（Jones 等人， 1997 年；van Slegtenhorst 等人，1999 年）。贝克尔等人（2002）将这种变化和其他变化解释为种系多态性，当与另一个等位基因中的 LOH 结合时，这些多态性容易导致脑损伤。 H732T 取代位于错构蛋白的一个区域，该区域涉及与 TSC2 基因（191092）的产物马铃薯蛋白的相互作用结构域。

.0008 结节性硬化症 1
TSC1、MET224ARG

Nellist 等人在来自结节性硬化症家族（191100）的 4 名受影响个体中（2009）鉴定了 TSC1 基因中的杂合 671T-G 颠换，导致 met224 到 arg（M224R）的取代。先证者有明确的 TSC，伴有多发鲨鱼皮斑、黑色素减少斑、指甲纤维瘤、牙坑、癫痫和严重精神障碍。父母之一和兄弟姐妹也符合明确 TSC 的诊断标准，包括癫痫发作、皮质结节和智力低于平均水平。所有受影响的个体还携带与 M224R 突变顺式的中性 3103G-A 多态性（gly1035 至 ser；G1035S）。体外功能表达研究表明，M224R 突变蛋白不会降低 p70-S6K（608938）的磷酸化，表明 MTOR（FRAP1; 601231）-S6K 通路的组成型激活，而 G1035S 变体和野生型蛋白会降低 S6K 磷酸化。这些发现表明 M224R 突变是造成该家族表型的原因。

.0009 结节性硬化症 1
TSC1、LEU180PRO

Nellist 等人在来自 3 代结节性硬化症家族（191100）的 5 名受影响个体中（2009）鉴定了 TSC1 基因中的杂合 539T-C 转变，导致 leu180 到 pro（L180P）的取代。体外功能表达研究检测到低水平的突变蛋白，并表明突变蛋白不抑制S6K（608938）磷酸化。

.0010 局灶性皮质发育不良，II 型，体细胞
TSC1、ARG22TRP

Lim 等人在从 3 名因局灶性皮质发育不良 II 型（FCORD2; 607341）导致癫痫发作的无关儿童（FCD81、FCD98、FCD123）切除的脑组织中，（2017）在 TSC1 基因中发现了一个从头体细胞 c.64C-T 转变（c.64C-T, NM_000368.4），导致高度保守残基处的 arg22 到 trp（R22W）取代。该突变是通过对 MTOR 通路中的基因进行靶向测序发现的，在千人基因组计划数据库中未发现，但在 ExAC 数据库中以非常低的频率（1.65 x 10（-5））出现。脑组织中突变等位基因频率很低，约为1%~2.8%。与野生型相比，患者营养不良的脑细胞和 R22W 转染的细胞显示出 S6K 磷酸化增加（RPS6KB1；608938），这与 mTOR 通路的过度激活一致。突变体 TSC1 也显示出与 TSC2 的结合受损，表明 TSC1-TSC2 复合物被破坏。雷帕霉素处理可抑制转染细胞中异常的 S6K 磷酸化。

.0011 局灶性皮质发育不良，II 型，体细胞
TSC1、ARG204CYS

在从一名 6 岁女孩（FCD64）切除的脑组织中，该女孩因局灶性皮质发育不良 II 型（FCORD2; 607341）导致癫痫发作，Lim 等人（2017）鉴定了 TSC1 基因中的从头体细胞 c.610C-T 转变（c.610C-T, NM_000368.4），导致高度保守残基处的 arg204 到 cys（R204C）取代。该突变是通过对 MTOR 通路中的基因进行靶向测序发现的，在 1000 个基因组计划或 ExAC 数据库中未发现该突变。脑组织中突变等位基因频率很低，不到2%。与野生型相比，患者营养不良的脑细胞和 R204C 转染的细胞显示出 S6K 磷酸化增加（RPS6KB1；608938），这与 mTOR 通路的过度激活一致。突变体 TSC1 也显示出与 TSC2 的结合受损，表明 TSC1-TSC2 复合物被破坏。雷帕霉素处理可抑制转染细胞中异常的 S6K 磷酸化。