CLN5 细胞内转运蛋白； CLN5

CLN5基因

HGNC 批准的基因符号：CLN5

细胞遗传学位置：13q22.3 基因组坐标（GRCh38）：13:76,992,081-77,005,117（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

萨武科斯基等人（1998） 报道了 CLN5 基因的定位克隆，该基因编码假定的 407 个氨基酸跨膜蛋白。 Northern 印迹分析显示，在所有测试的人体组织中，杂交信号相对较弱，约为 2.0、3.0 和 4.5 kb。此外，在骨骼肌中还发现了 5.5 kb 的信号。总体观察表明，CLN5 在所有人体组织中都有表达，表达水平差异高达 5 倍。

通过免疫荧光显微镜，Isosomppi 等人（2002） 证明野生型 CLN5 主要靶向溶酶体。免疫沉淀分析识别出 60-kD 的多肽，通过去糖基化将其降低至 38-40 kD。在培养基中也观察到糖基化多肽，表明CLN5多肽可能代表可溶性溶酶体糖蛋白，而不是之前预测的完整跨膜蛋白。

▼ 生化特征

拉金等人（2013） 鉴定了 2 个预计在 CLN5 N 和 C 末端附近充当跨膜结构域的疏水区域、一个位于假定的 N 末端跨膜结构域之后的信号肽切割位点以及 8 个假定的 N-糖基化位点。然而，对 HeLa 和 HEK293 细胞中表达的 CLN5 进行的蛋白酶消化、提取和溶解实验表明，C 端疏水区域采用两亲螺旋结构，不是跨膜结构域。研究结果提出了一种模型，其中 CLN5 作为前体合成，在其 N 末端附近有一个跨膜结构域。 CLN5 在跨膜结构域后的信号切割位点快速糖基化和切割，产生完全位于细胞内区室腔内的成熟 CLN5 蛋白。 C 末端附近的两亲性螺旋介导成熟糖基化蛋白与腔内膜的紧密结合。

▼ 基因功能

Schmiedt 等人通过 COS-1 和 HeLa 细胞的体外研究（2010） 发现 CLN5 蛋白在内质网（ER） 中被蛋白水解裂解，成熟的可溶性蛋白以孤立于 6-磷酸甘露糖机制的方式转运至溶酶体。该蛋白质是高度糖基化的。

▼ 基因结构

萨武科斯基等人（1998）确定CLN5基因含有4个外显子。

▼ 测绘

Gross（2014） 根据 CLN5 序列（GenBank BC146274） 与基因组序列（GRCh37） 的比对，将 CLN5 基因对应到染色体 13q22.3。

▼ 分子遗传学

Savukoski 等人在患有神经元蜡样质脂褐质沉积症 5（CLN5; 256731） 的患者中（1998） 鉴定了 CLN5 基因中的 3 个不同突变（608102.0001-608102.0003）。

伊索姆皮等人（2002） 指出，神经元蜡样质脂褐素沉着症芬兰变体患者中最常见的 CLN5 突变是 2-bp 缺失，导致蛋白截短（608102.0001）。基于免疫荧光的突变蛋白定位显示细胞内溶酶体靶向有缺陷。作者认为，这种类型的 CLN5 的发病机制可能与溶酶体转移缺陷和正常生物功能的阻止有关。

通过培养细胞的体外研究，Schmiedt 等人（2010） 证明与疾病相关的 CLN5 突变会扰乱细胞内向溶酶体的转移。例如，大约 90% 的 D279N（608102.0003） 突变体是在内质网中发现的，但只有 10% 能够进入溶酶体。 R112H（608102.0004） 突变体主要定位于内质网，可能定位于高尔基体，但在溶酶体中未发现。溶酶体靶向水平与疾病发作无关，表明 CLN5 也可能在溶酶体之外发挥作用。

Xin 等人在 47 名临床诊断为 NCL 的非芬兰患者中，有 10 名患者进行了研究（2010）鉴定了 CLN5 基因中的 14 个突变，其中包括 11 个新突变（参见例如 608102.0006-608102.0008）。 20 个疾病等位基因中有 12 个导致蛋白质过早终止。研究结果表明，CLN5突变可能比之前认为的更常见，可以在非芬兰患者中发现，并且可以在发病较晚的患者中发现。

拉金等人（2013） 确定具有导致其 C 末端两亲性螺旋丢失的突变的 CLN5，例如 glu352 变为 ter（E352X；608102.0005），与膜不紧密相关并且被降解。 Larkin 等人研究的所有突变（2013） 诱导 CLN5 重新定位到 ER。

El Haddad 等人在 2 名患有神经元蜡样质脂褐质沉着症的同胞中（2012） 鉴定了 CLN5 基因中的纯合截短突变（Q232X; 608102.0010）。通过纯合性作图和候选基因测序发现的突变与该家族中的疾病分离。 Schulz 等人最初将这些患者归类为 CLN9（609055）（2004, 2006） 他们观察到患者成纤维细胞表现出二氢神经酰胺合酶活性降低（参见例如 CERS1；606919）。舒尔茨等人（2006） 发现，当转染 CLN8（607837） 和几种人神经酰胺合酶基因时，患者细胞显示出部分纠正生长缺陷和细胞凋亡，所有这些基因都增加了二氢神经酰胺合酶活性。舒尔茨等人（2006） 得出结论，CLN9 涉及的蛋白质可能是二氢神经酰胺合酶的调节剂。埃尔·哈达德等人（2012） 发现与对照相比，CLN5 缺失细胞的生长速度加快，细胞凋亡增加，这些缺陷可以通过转染野生型 CLN5 来纠正。 CLN5 缺失细胞神经酰胺合酶下游的鞘脂水平也降低。 CLN5 缺失的患者成纤维细胞显示 CERS1 蛋白复合物中不存在 ACTG1（102560），也不存在 ACTG1 结合蛋白，包括波形蛋白和几种组蛋白，这可能解释了生长缺陷的细胞表型。研究结果表明，CLN8 与 CLN5 可能存在关联，例如 CLN8 和 CLN5 以协同方式发挥作用，激活神经酰胺合成。

▼ 动物模型

科普拉等人（2004） 通过靶向删除小鼠 Cln5 基因的外显子 3，开发了神经元蜡样质脂褐素沉着症 5 的小鼠模型。 Cln5 -/- 小鼠表现出视力丧失以及中枢神经系统和周围组织中自发荧光储存物质的积累，但没有明显的脑萎缩。存储材料的电子显微镜显示了层状轮廓的混合，包括指纹轮廓以及曲线和直线体。还发现几个大脑区域的 GABA 能中间神经元子集显着丢失。大脑转录谱分析显示，与神经退行性变以及防御和免疫反应有关的几个基因的表达发生了改变，这是中枢神经系统中与年龄相关的典型变化。检测到髓鞘结构成分下调，与人类 CLN5 患者中观察到的髓鞘形成低下一致。由于 Cln5 -/- 小鼠没有表现出明显的脑萎缩，Kopra 等人（2004）建议这些小鼠可以作为研究与晚期衰老相关的分子过程的模型。

▼ 等位基因变异体（10 个精选示例）：

.0001 Ceroid 脂褐素沉积症，神经元，5
CLN5、2-BP DEL、2467AT

Savukoski 等人在 17 个患有晚期婴儿神经元蜡样质脂褐素沉着症（CLN5；256731）芬兰变体的家庭中进行了研究（1998） 鉴定了 CLN5 基因外显子 4 中的 2 bp 缺失，导致 tyr392-to-ter（Y392X） 替换。预测的蛋白质有 391 个氨基酸，而不是对照中预测的 407 个氨基酸。该突变在 36 条疾病染色体中的 34 条中被发现，使其成为芬兰最常见的 CLN5 突变。在芬兰西海岸的一个高风险地区，1个社区发现了二十四分之一的携带者频率，其余地区的携带者频率约为百分之一。来自芬兰其他地方的 100 名对照个体中未观察到携带者。

.0002 Ceroid 脂褐素沉积症，神经元，5
CLN5、TRP75TER

在一个芬兰家族中，患有芬兰变异型晚期婴儿型神经元蜡样脂褐质沉积症（CLN5; 256731），Savukoski 等人（1998） 发现 CLN5 基因外显子 1 中 1517G-A 转变的纯合性，导致 trp75-to-ter（W75X） 无义变化和仅 74 个氨基酸的预测蛋白质。

.0003 Ceroid 脂褐素沉积症，神经元，5
CLN5、ASP279ASN

在一名荷兰患者中，患有芬兰变异型晚期婴儿型神经元蜡样质脂褐质沉积症 5（CLN5; 256731），Savukoski 等人（1998） 发现了 CLN5 基因中唯一的非芬兰突变：2127G-A 转变的纯合性，导致 asp279 到 asn（D279N） 氨基酸取代。

.0004 Ceroid 脂褐素沉积症，神经元，5
CLN5、ARG112HIS

Pineda-Trujillo 等人在患有青少年发病的神经元蜡样质脂褐质沉积症 5（CLN5; 256731） 的一个哥伦比亚近亲大家庭的受影响成员中（2005） 鉴定了 CLN5 基因中的纯合 1627G-A 转变，导致 arg112 到 his（R112H） 取代。该突变发生在啮齿动物、两栖动物和鸟类物种中保守的残基中，并且在 58 条对照染色体中未发现。该疾病于 9 岁时发病，与青少年发病一致。研究结果表明，这种疾病发生在北欧以外的地区。

.0005 Ceroid 脂褐素沉积症，神经元，5
CLN5、GLU352TER

Moore 等人在来自纽芬兰的 2 名患有神经元蜡样质脂褐质沉积症（CLN5; 256731） 的家庭成员中（2008） 鉴定了 CLN5 基因中的纯合 1054G-T 颠换，导致 glu352-to-ter（E352X） 取代。这个家族起源于英格兰西南部。

.0006 Ceroid 脂褐素沉积症，神经元，5
CLN5、CYS126TYR

Xin 等人在一名迟发性神经元蜡样质脂褐质沉积症 5（CLN5; 256731） 的非芬兰白种人患者中进行了研究（2010） 鉴定了 CLN5 基因中 2 个错义突变的复合杂合性：外显子 2 中的 377G-A 转换，导致高度保守残基中的 cys126 到 tyr（C126Y） 取代，以及 Y374C 突变（608102.0007）。患者在 17 岁时出现认知衰退和视力丧失，并在接下来的几年中发展为癫痫发作和运动困难。

.0007 CEROID 脂褐素沉积症，神经元，5
CLN5、TYR374CYS

Xin 等人在 2 名无关的非芬兰白人患者中发现了迟发性神经元蜡样质脂褐质沉积症 5（CLN5; 256731）（2010） 鉴定了 CLN5 基因外显子 4 中的 1121A-G 转变，导致高度保守残基中的 tyr374 至 cys（Y374C） 取代。一名患者为 Y374C 和 C126Y（608102.0006） 突变的复合杂合子，另一名患者为 Y374C 突变和外显子 4（608102.0008） 的基因内缺失的复合杂合子，至少涵盖核苷酸 907 至 1094。两名患者均出现症状17 岁时，最终出现视力丧失、运动困难、癫痫发作和认知衰退。辛等人（2010） 假设 Y374C 突变蛋白保留了一些残余功能，这可能解释了这些患者较晚发病的原因。

.0008 CEROID 脂褐素沉积症，神经元，5
CLN5、EX4DEL

Xin 等人讨论了 CLN5 基因中至少包含核苷酸 907 至 1094 的外显子 4 缺失，该基因在晚发性神经元蜡质脂褐质沉积症 5（CLN5; 256731） 患者中以复合杂合状态被发现（2010），参见 608102.0007。

.0009 CEROID 脂褐素沉积症，神经元，5
CLN5、SER312ASN

Mancini 等人发现，2 名同胞的父母是意大利近亲，在 50 多岁的时候患上了神经元蜡样质脂褐质沉积症 5（CLN5；256731）（2015） 鉴定了 CLN5 基因中的纯合 c.935G-A 转变，导致高度保守的残基处发生 Ser312 到 asn（S312N） 的取代。该突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实；未受影响的兄弟是该变异的杂合子。 HEK293细胞的体外功能表达研究表明，突变蛋白异常保留在内质网中，没有到达溶酶体。与野生型相比，突变蛋白也不稳定。患者的症状出现得异常晚，并表现为小脑性共济失调和进行性认知能力下降。曼奇尼等人（2015） 假设 S312N 变体是一个亚等位基因。

.0010 Ceroid 脂褐素沉积，神经元，5
CLN5、GLN232TER

El Haddad 等人在 2 名患有神经元蜡样质脂褐质沉积症 5（CLN5; 256731） 的同胞中（2012） 鉴定了 CLN5 基因中的纯合 c.694C-T 转换，导致 gln232 到 ter（Q232X） 的替换。通过纯合性作图和候选基因测序发现的突变与该家族中的疾病分离。对患者成纤维细胞的蛋白质印迹分析证实存在截短的 CLN5 蛋白。 Schulz 等人之前曾报道过这些患者（2004） 患有神经元蜡质脂褐素沉着症 9（CLN9; 609055）。