PATCHED 1; PTCH1

修补，果蝇，同源物，1
PTCH
PTC

HGNC 批准的基因符号：PTCH1

细胞遗传学位置：9q22.32 基因组坐标（GRCh38）：9:95,442,980-95,516,971（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

果蝇“打补丁”（ptc）基因编码一种跨膜蛋白，该蛋白可抑制编码 TGF-β（参见 190180）和 Wnt（164820）信号蛋白家族成员的基因在特定细胞中的转录。已在小鼠、鸡和斑马鱼中鉴定出 ptc 的脊椎动物同源物。约翰逊等人（1996）报道了果蝇ptc基因的人类同源物的分离和作图。他们通过用小鼠 ptc cDNA 克隆筛选人肺 cDNA 文库，克隆了人类 PTC 基因。他们组装了 5.1 kb 的连续序列，其中包含编码 1,447 个氨基酸的蛋白质的 4.5 kb 开放解读码组。预测的氨基酸序列与小鼠有96%的同一性，与果蝇ptc蛋白有40%的同一性。人类 PTC 蛋白预计含有 12 个疏水性跨膜结构域和 2 个大的亲水性细胞外环。

哈恩等人（1996）同样分离出与果蝇节段极性基因“Patched”具有强同源性的人类序列。来自染色体 9q22.3 上痣基底细胞癌（NBCCS）区域的 YAC 和粘粒重叠群。

Nagao 等人使用 RT-PCR（2005）鉴定了 7 个人类 PTCH 转录本，它们的不同之处在于使用了 5 个可能的第一个外显子以及涉及 2 个可能的第一个外显子的选择性剪接。这些 mRNA 编码 4 个具有不同 N 末端的 PTCH 蛋白，其中一个称为 PTCH-S，其 N 末端被截短并且缺乏第一个跨膜结构域。 RT-PCR 检测到所有检查组织中 PTCH 的表达，其中心脏和肝脏中水平最低。各个 PTCH 转录物的表达具有组织特异性。长尾等人（2005）还在小鼠中鉴定了多个 Ptch 剪接变体。在小鼠胚胎发育过程中，Ptch的表达在胚胎第10.5天最高，此后下降。

▼ 基因功能

为了评估 Ptc 在细胞生理学和发育中的作用，Marigo 等人（1996）在非洲爪蟾卵母细胞中表达小鸡 Patched 基因（卵母细胞不表达内源性 Ptc）。注射后 48 小时检测到 Ptc 预期大小的蛋白质。然后，他们使用人 Sonic Hedgehog 蛋白（SHH；600725）的 N 末端片段（N-Shh）对注射、未注射和对照注射的卵母细胞进行结合测定。结合测定表明，标记的 N-Shh 蛋白可以与 Ptc 注射的卵母细胞结合，但不能与对照卵母细胞结合。注射的卵母细胞结合大肠杆菌产生的人 N-Shh 和杆状病毒系统产生的小鼠 N-Shh。马里戈等人（1996）使用免疫共沉淀研究证明了 Ptc 和 Shh 之间的直接相互作用。他们还表明，Ptc 蛋白的 2 个胞外环对于结合是必需的，并且结合还需要 Ptc 蛋白被糖基化。马里戈等人（1996）提出 Ptc 并不直接向细胞发出信号，而是涉及一个额外的分子，即 7 次跨膜蛋白“Smoothened”（SMO；601500）。

斯通等人孤立且同时地（1996）通过显示表位标记的 N-Shh 与表达小鼠 Ptc 的人胚胎肾 293 细胞特异性结合，得出结论认为 Ptc 基因编码 Shh 的候选受体。 Ptc 也可以通过 N-Shh-IgG 进行免疫沉淀。作者计算出 N-Shh 和小鼠 Ptc 结合的 K（d）为 460 picoM。通过在 293 细胞中表达基因并随后进行裂解和免疫沉淀，Stone 等人（1996）表明 Ptc、Smo 和 Shh 在体内形成物理复合物，并且在没有 Ptc 的情况下不会形成 Smo-Shh 复合物。他们提出刺猬系统可能在整个生命过程中向皮肤基底细胞提供有丝分裂或分化信号。他们还提出了 BCNS 和 BCC 可能是由 Smo 的组成型激活引起的可能性，Smo 在从 Ptc 的抑制中释放后变得致癌。

Chen 和 Struhl（1996）在果蝇研究的基础上提出了 Ptc 作为刺猬（Hh）蛋白受体的证据。他们提出了一种新的信号转导机制，其中 Hh 蛋白与 Ptc 或 Ptc-Smo 复合物结合，从而诱导 Smo 活性。他们的结果进一步表明，Ptc 限制了 Hh 的作用范围，并且 Hh 诱导的高水平 Ptc 可以隔离任何游离的 Hh，从而对其进一步运动形成障碍。

基底细胞癌、髓母细胞瘤、横纹肌肉瘤和其他人类肿瘤与激活原癌基因“Smoothened”基因的突变有关。或者使肿瘤抑制因子“Patched”失活。 Smoothened和Patched介导细胞对hedgehog分泌的蛋白质信号的反应，影响这些蛋白质的致癌突变会导致hedgehog反应途径的过度活性。泰帕莱等人（2000）表明，植物来源的致畸剂环杷明可以抑制刺猬反应，是治疗这些肿瘤的一种潜在的基于机制的治疗剂。泰帕莱等人（2000）表明，环杷明或具有改进效力的合成衍生物可以阻断刺猬反应途径的激活以及与两种致癌突变相关的异常细胞生长。泰帕莱等人（2000）得出结论，环巴明可能通过影响 Smoothened 的活性和非活性形式之间的平衡来发挥作用。

Bale 和 Yu（2001）回顾了刺猬通路及其破坏作为基底细胞癌的基础。

泰帕莱等人（2002）报道说，Ptc和Smo与hedgehog反应细胞没有显着相关性，并且游离Ptc（未与hedgehog结合）以亚化学计量抑制Smo活性，因此对于指定途径活性水平至关重要。 Patched 是一种 12 次跨膜蛋白，与细菌质子驱动的跨膜分子转运蛋白具有同源性。泰帕莱等人（2002）证明 Ptc 的功能因这些细菌转运蛋白中保守的残基和这些细菌转运蛋白功能所需的残基的改变而受到损害。泰帕莱等人（2002）表明Ptc肿瘤抑制因子通常作为跨膜分子转运蛋白发挥作用，其可能通过改变小分子的分布或浓度来间接抑制Smo活性。

在脊椎动物的早期发育过程中，SHH 由脊索和底板产生。 SHH 的腹背侧梯度指导神经管的腹背侧模式。然而，SHH 也是神经上皮细胞存活所必需的。蒂伯特等人（2003）证明 PTC 会诱导细胞凋亡，除非其配体 SHH 存在来阻断信号。此外，阻断 Ptc 诱导的细胞死亡可以部分挽救因“嘘”剥夺引起的小鸡脊髓缺陷。蒂伯特等人（2003）得出结论，未结合的 PTC 的促凋亡活性和 SHH 结合的 PTC 对细胞分化的积极作用可能协同作用以实现适当的脊髓发育。

Casali 和 Struhl（2004）证明，细胞对环境 Hh 浓度的测量不仅仅取决于活性（未配体）Ptc 分子的数量。相反，他们发现 Hh 结合的 Ptc 可以滴定未结合的 Ptc 的抑制作用。此外，这种效应足以在存在无法结合配体但保留其抑制 Smo 能力的 Ptc 形式的情况下正常读取 Hh 梯度。 Casali 和 Struhl（2004）得出结论，他们的结果支持了一个模型，其中结合与未结合的 Ptc 分子的比率决定了细胞对 Hh 的反应。

陈等人（2004）发现 2 个分子以激活依赖性方式与哺乳动物 Smo 相互作用：G 蛋白偶联受体激酶 2（GRK2; 109635）导致 Smo 磷酸化，而 β-arrestin-2（ARRB2; 107941）与 Smo 融合绿色荧光蛋白与 Smo 相互作用。这两个过程促进 Smo 在网格蛋白包被的凹坑中的内吞作用。 Ptc 抑制 Arrb2 与 Smo 的关联，并且这种抑制作用在经 Shh（600725）处理的细胞中得到缓解。 Smo 激动剂刺激，Smo 拮抗剂（环杷明）抑制 Grk2 对 Smo 的磷酸化以及 Arrb2 与 Smo 的相互作用。陈等人（2004）表明 Arrb2 和 Grk2 因此是激活的 Smo 信号传导的潜在介质。

长尾等人（2005）证明 GLI1（165220）调节 PTCH 表达。 GLI1 以细胞类型特异性方式诱导单个 PTCH 转录物的表达。长尾等人（2005）在 PTCH 启动子区域鉴定了几个 GLI1 结合位点，并通过电泳迁移率变动分析和染色质免疫沉淀表明 GLI1 直接与启动子区域相互作用。较长的 PTCH 异构体在体外与 GLI1 强烈相互作用，可诱导转染的人胚胎肾细胞凋亡，但最短的异构体 PTCH-S 则不会。长尾等人（2005）确定 PTCH-S 的稳定性远低于较长的亚型。

罗哈吉等人（2007）研究了初级纤毛在 PTCH1（SHH 受体）调节中的作用。在哺乳动物细胞中，PTCH1 定位于纤毛并通过阻止 Smoothened（SMO; 601500）在纤毛内积累来抑制 Smoothened。当SHH与PTCH1结合时，PTCH1离开纤毛，导致SMO积累并激活信号传导。因此，Rohatgi 等人（2007）得出结论，初级纤毛感知 SHH 并转导在发育、癌变和干细胞功能中发挥关键作用的信号。

通过对携带 Ptch1 LacZ 敲入无效等位基因的 Ptch1 +/- 小鼠进行 X-gal 染色，Mak 等人（2008）发现Ptch1在出生后第5天在软骨膜中表达，并且随着皮质骨和骨小梁中的成骨细胞变得更加成熟，表达逐渐减少。骨细胞中没有检测到染色。 Ptch1 也在出生后第 5 天和 1 岁 Ptch1 +/- 小鼠的颅骨成骨细胞中表达，并且随着成骨细胞的成熟和距离缝合线的进一步生长，表达量减少。

高等人（2009）表明 IHH（600726.0001）中的 E95K 突变导致 1 型短指畸形（BDA1; 112500）损害 IHH 与 PTCH1 和 HIP1 的相互作用（HHIP; 606178）。这与 McLellan 等人的研究结果一致（2008）表明 IHH 突变导致 BDA1 聚集在钙结合位点，这对于与其受体和细胞表面伴侣的相互作用至关重要。此外，高等人（2009）表明，在重现 E95K 突变的小鼠模型中，信号传导的效力和范围发生了变化。小鼠的指趾异常与人类疾病一致。

Znf431（619505）通过与小鼠 MPLB 细胞中 Ptch1 变体 1b 启动子中的 3 个响应元件结合，直接抑制 Ptch1 基础表达。 Znf431 还通过抑制 Hh 信号成分的表达来抑制细胞对 Hh 信号的反应。 Hh 信号反应在 Znf431 过表达细胞中降低，而在 Znf431 敲低细胞中升高。

在他们的评论中，黄等人（2012）指出 Znf431（他们称之为 Zfp932）通过其锌指与 Ptch1 变体 1b 的启动子区域结合。晶体学研究表明，每个锌指与 DNA 序列中的 3 bp 结合，并且 Zfp932 在与 Ptch1 启动子结合时使用其 15 个锌指中的 2 个。

中心体对于细胞毒性 T 淋巴细胞功能至关重要，它接触质膜并引导细胞毒性颗粒在免疫突触处分泌。中心体与质膜的对接也发生在纤毛形成过程中。在非造血细胞中形成的初级纤毛对于脊椎动物 Hedgehog 信号传导至关重要。淋巴细胞不形成初级纤毛，但 de la Roche 等人（2013）发现 Hedgehog 信号在细胞毒性 T 淋巴细胞杀伤中发挥重要作用。 T 细胞受体激活，“预武装”具有细胞毒性颗粒的细胞毒性 T 淋巴细胞还通过 IHH、PTCH1 和 SMOH（601500）启动 Hedgehog 信号传导，这些信号位于向免疫突触极化的细胞内囊泡上。 Hedgehog 通路激活发生在细胞内并触发 RAC1（602048）合成。这些事件是“预先准备好的”。细胞毒性 T 淋巴细胞通过促进中心体极化和颗粒释放所需的肌节蛋白重塑来发挥作用。德拉罗什等人（2013）得出结论，Hedgehog 信号在细胞毒性 T 淋巴细胞功能中发挥作用，并且免疫突触可能代表修饰的纤毛。

库珀等人（2014）表明，手指缺失可能发生在肢体形成的早期阶段和软骨形成的后期形成阶段。在奇趾跳鼠（Dipus sagitta）、马和偶趾骆驼中，广泛的细胞死亡塑造了剩余脚趾周围的组织。相比之下，猪的手指缺失是由早期的肢体模式机制精心策划的，包括 Ptch1 表达的下调，但细胞死亡并未增加。库珀等人（2014）得出的结论是，这些数据证明了脊椎动物肢体进化机制的显着可塑性，并揭示了形态趋同的复杂性，特别是在偶蹄类谱系中。

洛佩兹-里奥斯等人（2014）分析了牛胚胎，发现与小鼠相比，极化基因表达在肢体发育过程中逐渐丧失。值得注意的是，编码 Sonic Hedgehog（SHH; 600725）受体的 Ptch1 基因的转录上调在牛肢芽间充质中被特异性破坏。这是由于 Ptch1 顺式调节模块的进化改变，该模块在牛手板发育过程中不再对分级 Shh 信号做出反应。洛佩兹-里奥斯等人（2014）得出的结论是，他们的研究为牛肢芽中手指不对称性的丧失提供了分子解释，并表明影响 Ptch1 顺式调控景观的修饰有助于偶蹄类肢体的进化多样化。

Chassaing 等人使用染色质免疫沉淀分析（2016）发现 Sox2（184429）与小鼠 Ptch1 基因内含子 15 内的序列结合。抑制斑马鱼中 sox2 的表达会上调 ptch1 的表达，并导致眼睛和视网膜尺寸减小。斑马鱼中 ptch1 的敲低也会导致眼部缺陷，包括眼睛尺寸缩小。斑马鱼中 ptch1 蛋白的减少导致 SHH 信号过度活跃。

▼ 基因结构

哈恩等人（1996）定义了 PTC 基因的内含子-外显子边界，并报道 PTC 基因包含 23 个外显子，跨度约为 34 kb。他们指出，哺乳动物细胞中至少存在 3 种不同形式的 PTC 蛋白；祖先形态和2种人类形态。其中一种形式的第一个框内甲硫氨酸密码子位于第三外显子中。另一种人类形式的 PTC 包含一个开放解读码组，该阅读框延伸至 5 素末端，并且可能由上游序列启动。哈恩等人（1996）指出，PTC 蛋白的几种潜在形式的鉴定提供了一种机制，使单个 PTC 基因可以在不同的途径中发挥作用。他们强调，确定 PTC mRNA 不同剪接形式的调节可能有助于阐明该基因在胚胎发育和成体细胞生长控制中的明显作用。

长尾等人（2005）确定 PTCH 基因除了其他 22 个外显子之外还包含 5 个替代的第一个外显子。 PTCH基因大约70 kb。

▼ 生化特征

冷冻电子显微镜

龚等人（2018）报道了人 PTCH1 单独和与人 Sonic Hedgehog（SHH; 600725） N 端结构域复合的冷冻电镜结构，分辨率分别为 3.9 和 3.6 埃。 PTCH1 包含 2 个相互作用的胞外结构域 ECD1 和 ECD2，以及 12 个跨膜片段，其中跨膜片段 2 至 6 构成甾醇感应结构域。两种结构中都解析出了两种类固醇形状的密度，一种由 ECD1/2 包围，另一种位于甾醇传感结构域的面向膜的空腔中。结构引导突变分析表明 SHH 的 N 末端和 PTCH1 之间的相互作用是类固醇依赖性的。

齐等人（2018）报道了人类 PTCH1 单独和与“天然”N 端结构域复合的冷冻电子显微镜结构。 SHH（SHH-N）具有 C 端胆固醇和 N 端脂肪酸修饰，分辨率分别为 3.5 和 3.8 埃。 PTCH1 的结构在跨膜核心中具有内部 2 重假对称性，其特征是一个甾醇感应结构域和 2 个同源的胞外结构域，类似于 Niemann-Pick C1 蛋白（NPC1; 607623）的结构。 SHH-N 的棕榈酰化 N 末端插入 PTCH1 胞外域之间的空腔，并主导 PTCH1-SHH-N 界面，这与报道的 SHH-N 辅助受体不同。齐等人（2018）指出，他们的生化测定表明，SHH-N 可能使用另一种界面（其辅助受体结合所需的界面）在没有共价连接的棕榈酸酯的情况下招募 PTCH1。

Qi等人报道的1:1 PTCH1-HH复合物结构（2018）可视化了 Hedgehog（HH）上的棕榈酸介导的结合位点，这与之前的研究不一致，之前的研究表明 PTCH1 和 HH 辅助受体存在独特的钙介导的结合位点。齐等人（2018）报道了在生理钙浓度下与 PTCH1 复合的 SHH-N 的 3.5 埃分辨率冷冻电子显微镜结构，该结构协调了这些不同的发现，并证明 1 个 SHH-N 分子与两个表位以不对称方式结合 2 个 PTCH1 受体。使用破坏各个界面的 PTCH1 或 SHH-N 突变体进行的功能测定表明，细胞中有效的信号传导需要两个界面的同时参与。

▼ 测绘

约翰逊等人（1996）通过辐射杂交分析将 PTC 基因定位到染色体 9q22.3。

Hahn 等人的绘图数据（1996）将 PTC 基因置于 FACC（227645）和 9q22.3 上的标记 D9S287 之间。 FACC和PTC之间的物理图谱距离小于650kb，PTC和D9S287之间的图谱距离小于290kb。

奇丹巴拉姆等人（1996）使用 Jackson Laboratory Backcross DNA panel 图服务将小鼠 Ptc 基因定位到 13 号染色体。Ptc 图谱接近小鼠 Facc 基因座（188 个减数分裂中有 0 个重组体）。他们指出，涉及骨骼和神经组织发育异常的小鼠突变，例如屈尾（f）、浦肯野细胞变性（pcd）和间充质发育不良（mes）也位于13号染色体的这一区域，并且可能是等位基因至 PTC。

▼ 细胞遗传学

Prontera 等人在患有 Schilbach-Rott 综合征（SBRS; 164220）的父女中进行了研究（2019）进行了阵列 CGH 并鉴定了染色体 9q22.32-q22.33 的 1.2 Mb 重复的杂合性 [arr 9q22.32（98,049,611_98,049,636）x3, 9q22.33（99,301,483_99,301,508）x3； GRCh37] 在两个受影响的个体中。重复涉及 8 个基因，包括 PTCH1。对健康祖父母的定量PCR分析未显示微重复。作者认为这种情况属于前脑无裂畸形微形亚组。

▼ 分子遗传学

基底细胞痣综合症1

约翰逊等人（1996）鉴定了 PTC 编码序列中的 2 个突变（601309.0001 和 610309.0002）与基底细胞痣综合征（BCNS1; 109400）（也称为 Gorlin 综合征）相关。他们还检查了 12 种散发性基底细胞癌（BCC；参见 605462）的 DNA，发现了一个点突变，导致预测的蛋白质第一个细胞外环中 leu175 被替换为 phe。 Leucine-175 位于外显子 3 中，在所有报道的小鼠、果蝇和鸡的 ptc 序列中都是保守的。

哈恩等人（1996）使用外显子序列和 SSCP 来寻找痣样基底细胞癌综合征（NBCCS）患者的 PTC 基因突变。他们在无关的 NBCCS 家族病例中发现了 4 种不同的杂合种系突变（601309.0003-601309.0006）。他们还在散发的 NBCCS 病例中发现了 2 种种系突变（601309.0007-601309.0008）。此外，他们还在基底细胞癌的肿瘤 DNA 中发现了 2 个体细胞突变。这两种癌都存在 9q22.3 NBCCS 区域的等位基因缺失。

使用 SSCP 筛选人类“打补丁”的人Gailani 等人在人类 37 例散发性 BCC 中发现（1996）检测到三分之一的肿瘤存在突变。对没有 SSCP 变异的 2 个 BCC 进行直接测序也揭示了这些肿瘤中的突变，这向研究人员表明“Patched”的失活可能会导致肿瘤发生突变。可能是BCC开发的必要步骤。通过 Northern 印迹和 RNA 原位杂交 Gailani 等人（1996）表明“打补丁”在肿瘤细胞中高水平表达，但在正常皮肤中不表达，表明该基因的突变失活导致由于负反馈机制失败而导致突变转录物的过度表达。 9 个杂合性缺失（LOH）的肿瘤具有剩余等位基因的突变，而 2 个没有 LOH 的肿瘤则具有 2 个失活突变。基底细胞癌是人类最常见的癌症。流行病学研究表明，暴露在阳光下与基底细胞癌之间存在相关性，但这种关联不如皮肤鳞状细胞癌和阳光照射之间的关联那么显着。在本研究中发现的 16 种突变中，有 15 种肿瘤来自阳光照射部位。七种突变是 UV-B 损伤的典型突变：二嘧啶位点的 C-T 取代，包括 2 个 CC 到 TT 双碱基突变。盖拉尼等人（1996）指出，其他 8 种突变，包括缺失、颠换点突变和除 CC 到 TT 之外的双碱基取代，可能是由 UVB 引起的，但不是 UVB 特异性的。

威金等人（1997）对 71 名无关的 NBCCS 个体进行了 PTCH 外显子突变筛查。他们确定了分布在整个基因中的 28 个突变，并预测其中 86% 会导致蛋白质截短。威金等人（1997）鉴定出 3 个具有相同基因型但表型不同的家族。由此他们得出结论，NBCCS 的表型变异是一个复杂的遗传事件。截短突变的位置和主要临床特征之间没有明显的表型/基因型相关性。威金等人（1997）得出结论，NBCCS 患者种系中截短突变的优势表明，与 NBCCS 相关的发育缺陷可能是由于单倍体不足所致。他们指出，果蝇研究表明，发育途径对剂量效应特别敏感，某些蛋白质的绝对水平对于此类途径的正确运作至关重要。

Bale（1997）回顾了 NBCCS 中 PTCH 突变表达可变性的影响因素。他报告说，NBCCS 综合征的临床特征在家庭之间的差异大于家庭之间的差异。希姆基茨等人（1996）报道了 2 例患者的 9q 染色体上有小的间质性缺失，其中涉及 PTCH 基因。两名患者的表型在几个关键发现方面存在差异（例如，颌骨囊肿、手掌凹陷和骨骼异常）。 Bale（1997）指出，发育缺陷也可能通过 2-hit 机制出现，他回顾了颌囊肿内衬上皮细胞中正常等位基因丢失的证据。 Bale（1997）指出 NBCCS 中不存在基因型/表型相关性，并得出结论，修改基因和种系变异导致低等位或高等位基因可能在确定表型中发挥重要作用。

大约 5% 的 Gorlin 综合征患者在生命的最初几年内出现髓母细胞瘤，10% 在 2 岁或以下诊断出的髓母细胞瘤患者患有 Gorlin 综合征。考恩等人（1997）发现，患有 Gorlin 综合征的无亲缘关系的髓母细胞瘤患者中，有三分之一的人在 9q 上丢失了野生型等位基因，表明 Gorlin 位点可能在该肿瘤的发展中充当肿瘤抑制因子。他们还在同一个体的基底细胞癌中证实了这一作用。他们认为，戈林综合征比以前认识到的更为常见，即使在中年也可能无法仅根据临床症状进行诊断。他们在表 1 中提供了 Gorlin 综合征的诊断标准。列出了 5 项主要标准和 6 项次要标准。他们建议，根据 2 个主要标准或 1 个主要标准和 2 个次要标准，可以做出阳性诊断。主要标准包括多个（2个以上）BCC或30岁之前1个，或10个以上基底细胞痣；任何牙源性角化囊肿或多骨性骨囊肿；手掌和足底凹陷；异位钙化；以及 NBCCS 家族史。次要标准包括肋骨或椎骨异常；头围大，正面有凸起；心脏或卵巢纤维瘤；和肠系膜淋巴囊肿。 20岁以下的大脑镰钙化以及手掌或足底凹陷是主要标准之一。

Lench 等人研究了患有多个牙源性角化囊肿的患者（1997）在 PTCH 中发现了 5 个新的种系突变。 4 个突变导致过早终止密码子，1 个突变导致预测蛋白 C 末端的氨基酸取代。

威金等人（1997）在痣基底细胞癌综合征中提出了另外 4 个新的 PTCH 突变，之前报道了 28 个突变。他们鉴定出 8 名携带 PTCH 基因新生突变的个体。在其中 5 例病例中，临床和放射学检查并未明确排除其中一位父母的诊断。根据父母的研究结果，Wicking 等人（1997）对该综合征的诊断标准进行了如下回顾：（1）尽管手掌和足底凹陷是 NBCCS 的特征，但它可能会被错误报告；（2）使用“多重密件抄送”时必须谨慎；作为诊断标准，尤其是在阳光照射较多的地区；（3）高腭弓是一种轻微的诊断异常，在普通人群中很常见；（4）在这些父母中没有发现大脑镰的致密钙化，但在 PTCH 基因突变的成年人中几乎总是发现这种情况。

阿斯特鲍姆等人（1998）通过对 86 名基底细胞痣综合征先证者、26 名散发性基底细胞癌和 7 名基底细胞痣综合征相关基底细胞癌的 DNA 进行单链构象多态性分析，筛选了 PTCH 基因的 23 个外显子是否存在突变。该筛查鉴定了 13 名基底细胞痣综合征患者和 3 名肿瘤的 8 个外显子中的突变。最常见的突变是导致链过早终止的移码。在筛选的 26 例散发性基底细胞癌中，11 例显示 PTCH 基因区域检查的 1 个或多个多态性标记杂合性缺失。在这 11 个肿瘤中，有 3 个肿瘤被发现存在 PTCH 基因突变，每个突变都位于该基因的不同外显子中。其中一个预计会导致氨基酸取代，其中 1 个会导致提前终止密码子，1 个会导致移码。后两个突变导致链过早终止。这 3 个突变不被认为是紫外线引起的变化的特征。

博达克等人（1999）分析了来自光敏性遗传性皮肤病着色性干皮病（XP; 参见 278700）患者的 22 个 BCC 中的 PTCH 基因，该基因被认为是肿瘤抑制基因。 XP 患者在修复紫外线引起的 DNA 损伤方面存在缺陷，其特点是暴露在阳光下的皮肤易患癌症。数据证实存在高水平的紫外线诱导突变（C-to-T 或 CC-to-TT 转变），所有突变均位于 PTCH 基因的联嘧啶位点。此外，在 XP 患者的 14 个 BCC 中有 7 个（50%），PTCH 和 p53（191170）均发生突变。

马特等人（2000）使用石蜡包埋、福尔马林固定在载玻片上的组织标本，通过显微解剖和 PCR 研究了 29 例随机选择的散发性毛发上皮瘤病例（见 601606）。使用多态性标记 IFNA 和 D9S171（9p21）以及 D9S15、D9S303、D9S287 和 D9S252（9q22.3）进行分析。在 29 例至少有 1 个标记的病例中，有 14 例（48%）鉴定出 9q22.3 处杂合性丢失（LOH），其中包括 Patched 基因，但在任何情况下均无法使用标记 IFNA 或 D9S171（9p21）进行证明。

斯特兰奇等人（2004）提出的证据表明 PTCH 基因的多态性与 BCC 的易感性相关。他们得出的结论是，这种关联并不是由暴露于紫外线辐射的程度介导的。

林德斯特罗姆等人（2006）分析了痣样基底细胞癌综合征和许多不同散发性肿瘤中 PTCH1 基因突变的分布，其中 PTCH1 似乎充当肿瘤抑制基因。散发性髓母细胞瘤是后一组中较常见的。在一组 152 个散发性肿瘤中，散发性髓母细胞瘤突变的数量相对较少（23），其中 65% 是无义突变，22% 是错义突变，13% 是推定剪接突变。

高桥等人（2009）在 6 个具有 BCNS1 的日本家族中鉴定出 PTCH1 基因中的 6 个不同的杂合截短种系突变。没有证据表明创始人效应。

前脑无裂畸形7

Holoprosencephaly-3（HPE3; 142945）是由 Sonic Hedgehog 基因（SHH; 600725）的单倍体不足引起的。明等人（2002）假设编码 SHH 信号通路成分的基因突变也可能与前脑无裂畸形相关。 PTCH 是 SHH 的受体，通常起到抑制 SHH 信号传导的作用。当 SHH 与 PTCH 结合时，这种抑制就会缓解。明等人（2002）在 5 个不相关的前脑无裂畸形 7（HPE7; 610828）受影响个体中发现了 4 个不同的 PTCH 突变（601309.0011-601309.0014）。他们预测，通过增强 PTCH 对 SHH 通路的抑制活性，这些突变会导致 SHH 信号传导减弱，从而导致 HPE。这些突变可能会影响 PTCH 结合 SHH 的能力，或扰乱 PTCH 与参与 SHH 信号转导的其他蛋白质的细胞内相互作用。研究结果进一步证明了与 HPE 表型相关的遗传异质性，并表明单一信号通路的不同组成部分的突变可能导致相同的临床疾病。

里贝罗等人（2006）在 5 名巴西先证者中发现了 4 种不同的突变（例如，参见 601309.0015），其中 4 名患有 HPE，1 名具有类似 HPE 的面部特征且 MRI 正常。 Ribeiro 等人报道的其中一名患者。 Guiion-Almeida 等人（2006）对此进行了描述（2007）患有脑鼻综合征（CONS; 605627）（参见 601309.0015）。

Rahimov 等人在一名患有前脑无裂畸形表型（610828）的 5 岁巴西女孩中（2006）鉴定了 PTCH1 基因突变（601309.0012）和 GLI2 基因突变（165230.0003）的双杂合性。

德文斯卡等人（2009）在一对患有小头畸形、轻度发育迟缓和轻度畸形特征的母子中发现了包含整个 PTCH1 基因的 360 kb 重复。母亲此前曾流产过 7 次。作者推测 PTCH1 的功能获得可能与前脑无裂畸形样表型有关，其中包括小头畸形。

关联待确认

Chassaing 等人在 22 名患有眼部发育异常（ODA）的患者队列中进行了研究（2016）鉴定了 4 名不相关的患者，他们携带杂合变异，通过 PTCH1 基因的计算机分析预测该变异是有害的。一名患有小眼症、白内障和巩膜角膜的患者（P5）存在移码缺失（c.4delG、Glu2AsnfsTer9）； 1 例双侧 Peters 异常患者（P20）存在错义突变（Y1316C）； 2 例患有缺损性小眼球、胼胝体异常和房间隔缺损的患者（P8 和 P15）存在错义突变（分别为 T1064M 和 V1081M）。除了 P5 之外（作者无法对其进行分离分析），该突变遗传自无症状的父母。对其余患者中 PTCH1 基因的其他突变进行筛查，发现另一名患有 Axenfeld-Rieger 畸形的患者（P17）存在错义突变（R1297W）。在另一个由 48 名 ODA 患者组成的队列中，Chassaing 等人（2016）发现了另外 2 个杂合 PTCH1 突变：患有双侧 Peters 异常的患者（CC10）中的 I899V，以及患有无眼症/小眼症和眼前节发育不全的患者（CC44）中的 T778P。

▼ 动物模型

古德里奇等人（1997）通过 ES 细胞中的同源重组使小鼠体内的 ptc 基因失活，研究了 ptc 基因的功能。突变纯合子小鼠在胚胎发生过程中死亡，并被发现具有开放且过度生长的神经管。两个 Sonic Hedgehog（Shh）靶基因 ptc 本身和 Gli（165220）在外胚层和中胚层中被去抑制，但在内胚层中未被抑制。在正常条件下，在腹侧转录的Shh靶标在背侧和外侧神经管细胞中异常表达。古德里奇等人（1997）得出结论，ptc 对于抑制由 Shh 局部激活的基因至关重要。 ptch突变杂合子的小鼠比正常小鼠要大，其中一部分出现后肢缺陷（包括多余的手指、并指和软组织肿瘤）或小脑髓母细胞瘤，这些异常也见于基底细胞痣综合征患者。作者推测，他们未能在杂合小鼠中观察到基底细胞癌可能是因为第二个 ptc 基因的体细胞失活是必需的，就像在人类基底细胞癌中一样。

布莱克等人（2003）表明 PtchlacZ +/- 小鼠表现出与 BCNS 患者相似的玻璃体视网膜异常。 PtchlacZ +/- 小鼠的视网膜表现出异常的细胞周期调节，最终导致光感受器发育不良和 Muller 细胞衍生的神经胶质增生。在 BCNS 中，视网膜内神经胶质反应导致视网膜前膜（ERM）形成，这是视网膜表面的增殖和收缩反应。 ERM 可能会导致普通人群，尤其是老年人群严重视力丧失。布莱克等人（2003）假设 Muller 细胞 Hh 信号传导的改变可能在这种与年龄相关的“特发性”疾病的发病机制中发挥作用。 ERM。

C57BL/6 品系的小鼠对激活的 Ras 癌基因诱导的皮肤鳞状癌的发展具有抵抗力（参见 Hras，190020），而 FVB/N 小鼠则高度敏感。若林等人（2007）证明对鳞状细胞癌的易感性受到小鼠 Ptch 基因羧基末端多态性的控制。 C57BL/6 和 FVB/N 品系之间的 F1 杂交体对 Ras 诱导的鳞状细胞癌具有抗性，但可以通过消除 C57BL/6 Ptch 等位基因（Ptch-B6）或通过 FVB/N Ptch 的过表达来克服抗性K5Hras 转基因 F1 杂交小鼠表皮中的等位基因（Ptch-FVB）。人类 Patched 基因是所有基底细胞癌和髓母细胞瘤的经典抑癌基因，该基因的缺失会导致 SHH 通路信号传导增强。 Ptch-B6 杂合小鼠中发生的鳞状细胞癌不会丢失野生型 Ptch 基因，也不会显示 SHH 信号传导增强的证据。尽管 Ptch-FVB 过表达可以促进鳞状细胞癌形成，但肿瘤维持不需要持续表达，这表明在肿瘤细胞谱系定型的早期阶段发挥作用。 Ptch 多态性影响 Hras 诱导的细胞凋亡以及与 Tid1（608382）（果蝇 l（2）tid 肿瘤抑制基因的小鼠同源物）的结合。若林等人（2007）提出 Ptch 在确定基底细胞或鳞状细胞谱系中占据关键地位，并且根据致癌物暴露和宿主遗传背景，两种肿瘤类型都可能源自同一靶细胞。

奥巴等人（2008）发现成年 Ptch1 +/- 小鼠比成年野生型小鼠具有更高的骨量。在培养中，Ptch1 +/- 细胞表现出加速的成骨细胞分化、对 Runx2（600211）的反应性增强以及 Gli3（165240）阻遏物形式的产生减少。给予刺猬信号抑制剂降低了成年野生型小鼠的骨量。

▼ 等位基因变异体（17 个选定示例）：

.0001 基底细胞痣综合征 1
PTCH1、9-BP INS、CODON 815、PRO-ASN-ILE INS

Johnson 等人在一名患有基底细胞痣综合征（BCNS1; 109400）的 49 岁男性中（1996）在 PTCH 基因中发现了一个 9 bp 插入（CCGAATATC）。杂合突变导致在该基因的外显子 15 的密码子 815 之后插入脯氨酸、天冬酰胺和异亮氨酸，并且是正常多肽的 3 个氨基酸的串联重复。患者受影响的姐妹和女儿也有同样的改变，但 3 名未受影响的亲属则没有。

.0002 基底细胞痣综合征 1
PTCH1、11-BP DEL、NT2442

Johnson 等人在一名患有基底细胞痣综合征（BCNS1; 109400）的 18 岁女性中（1996）在 PTCH 基因的外显子 15 中发现了 11 bp 的缺失。该缺失从编码序列中删除了核苷酸 2442 至 2452，导致 ORF 具有 9 个 C 端错义密码子和密码子 823 处的终止信号。该患者在 6 岁时患上基底细胞癌，并在 8 岁时患上颌囊肿。该患者是杂合子她是该家族中第一个受影响的成员，因为她的父母既没有 BCC，也没有其他 BCNS 迹象。

.0003 基底细胞痣综合征 1
PTCH1、GLN210TER

Hahn 等人在患有基底细胞痣综合征（BCNS1; 109400）的家庭受影响成员中（1996）在 PTCH 的 gln210 密码子中发现了一个杂合的 C 到 T 转换（1081C-T），这导致了外显子 8 中提前终止密码子。

.0004 基底细胞痣综合征 1
PTCH1、37-BP DEL、NT808

Hahn 等人在患有基底细胞痣综合征（BCNS1; 109400）的家庭受影响成员中（1996）在 PTCH 基因的外显子 6 中发现了一个杂合的 37-bp 缺失（808_840del）。

.0005 基底细胞痣综合征 1
PTCH1，1148G-A

Hahn 等人在患有基底细胞痣综合征（BCNS1; 109400）的家庭受影响成员中（1996）在 PTCH 基因的外显子 8 中发现了一个杂合的 G 到 A 的转变（1148G-A）。

.0006 基底细胞痣综合征 1
PTCH1，2-BP INS，2047CT

Hahn 等人在患有基底细胞痣综合征（BCNS1; 109400）的家庭受影响成员中（1996）在 PTCH 基因外显子 13 的核苷酸 2047（2047insCT）处鉴定出杂合 2-bp 插入。

.0007 基底细胞痣综合征 1
PTCH1，1-BP INS，2000C

Hahn 等人在一名患有基底细胞痣综合征（BCNS1; 109400）的患者中（1996）在 PTCH 基因的外显子 13 中发现了一个杂合 1-bp 插入（2000insC），导致下游 9 个氨基酸过早停止。父母没有突变，也没有 BCNS 的表型特征。

.0008 基底细胞痣综合征 1
PTCH1，1-BP DEL，2583C

Hahn 等人在一名患有基底细胞痣综合征（BCNS1; 109400）的患者中（1996）在 PTCH 基因的外显子 15 中发现了杂合 1-bp 缺失（2583delC）。

.0009 体细胞基底细胞癌
PTCH1、451C-T、PRO-SER

Gailani 等人在脸颊体细胞基底细胞癌（参见 605462）的 DNA 中（1996）在 PTCH1 基因的外显子 3 中发现了 451C-T 转变，预计会导致原氨基酸替换为丝氨酸。还证实了 9 号染色体上的 LOH。这是 Gailani 等人检测到的 12 个突变之一（1996）对 37 个零星 BCC 进行了研究。

.0010 体细胞基底细胞癌
PTCH1、3340A-T、ARG-TRP

Aszterbaum 等人在 3 种体细胞基底细胞癌中（参见 605462）（1998）发现了一个 PTCH 突变，其中一个在外显子 10 中有一个杂合的 3340A-T 颠换，预计会导致 arg 到 trp 氨基酸的变化。

.0011 前脑无裂 7
PTCH1、ALA393THR

在患有前脑无裂畸形（HPE7；610828）的女性中，Ming 等人（2002）鉴定了 PTCH 基因中的杂合 1165G-A 转换，导致 PTCH 蛋白的胞外环中由 ala393 取代为 thr（A393T）。该变异也存在于她临床正常的父亲身上。

.0012 前脑无裂 7
PTCH1、THR728MET

在 2 名患有前脑无裂畸形 7（HPE7; 610828）的无关先证者中，Ming 等人（2002）在 PTCH 基因中发现了 2171C-T 转变，导致 PTCH 蛋白的细胞内环中的 thr728 到met（T728M）氨基酸取代。 1个家系中，女性先证者患有半叶HPE、胼胝体缺失、丘脑融合。她的兄弟有一颗上颌中央切牙、双侧唇裂/腭裂和发育迟缓。他们临床正常的母亲不携带突变，他们的父亲也无法接受检测。在第二个家族中，女性先证者患有HPE和部分胼胝体发育不全、垂体功能减退、中线唇腭裂、小脐膨出以及轻度至中度发育迟缓。她表型正常的母亲没有突变，女孩的父亲也无法进行检测。

Rahimov 等人在一名具有前脑无裂畸形表型的 5 岁巴西女孩中进行了研究（2006）鉴定了 GLI2 基因（165230.0003）中 T728M 突变和 R151G 突变的双重杂合性（作者错误地指出 2171C-T 转变导致了 T328M 替代。）临床特征包括大耳朵、前鼻棘发育不良、额鼻角缩小、眼距低下、前上颌骨发育不良、鼻子发育不良且鼻翼和鼻尖扁平、人中发育不良、双侧唇/腭裂、咬合不正和正常的神经心理发育。 MRI 显示侧裂周围区域有轻度脑回不对称。 GLI2 突变的致病性质尚不确定。

.0013 前脑无裂 7
PTCH1，SER827GLY

在一名患有前脑无裂畸形、癫痫发作和双侧唇裂的女性中（HPE7; 610828），Ming 等人（2002）在 PTCH 基因中发现杂合的 2467A-G 转变，导致蛋白质的细胞外环中出现 Ser827 到甘氨酸（S827G）的取代。临床上正常的母亲也有这种突变。

.0014 前脑无裂 7
PTCH1、THR1052MET

Ming 等人在患有前脑无裂畸形和视力减退的男性及其患有视力减退和发育迟缓的兄弟中（HPE7；610828）（2002）发现PTCH基因中的杂合3143C-T转变导致PTCH蛋白的细胞内环中的thr1052-to-met（T1052M）氨基酸取代。他们临床上正常的父亲也携带这种突变；他们的妹妹和母亲都有正常的认知发育，但没有携带这种突变。

里贝罗等人（2006）描述了一名巴西女孩的 T1052M 突变，该女孩具有类似前脑无裂畸形的面部特征，但 MRI 正常。

.0015 前脑无裂畸形 7
PTCH1，VAL908GLY

Ribeiro 等人在 2 名患有前脑无裂畸形 7（HPE7; 610828）的巴西女性患者中（2006）在 PTCH1 基因的外显子 17 中发现了 2711G-T 颠换，导致胞外结构域中的 val908-to-gly（V908G）取代。 2 名患者的表型有所不同：一名患者患有叶状 HPE、鼻中隔缺如和中线唇腭裂，另一名患者患有叶状 HPE、大头畸形、距距过远、鼻裂、严重的小眼畸形和单颗上颌中切牙。前一位患者在 6 个月大时死亡。第二位患者是由 Guiion-Almeida 等人报道的（2007）患有脑鼻综合征（605627）。

.0016 基底细胞痣综合征 1
PTCH1，1-BP INS，1247T

Fujii 等人在一名患有基底细胞痣综合征（BCNS1; 109400）和溃疡性结肠炎（见 266600）的 14 岁日本女孩中（2003）在 PTCH1 基因外显子 9 的核苷酸 1247 处发现了 1 bp 插入（T），导致蛋白质过早终止。奥巴等人（2008）发现，与年龄和性别匹配的对照相比，该患者的腰椎和股骨颈的骨矿物质密度有所升高，这与他们在 Ptch1 +/- 小鼠中的发现一致。

.0017 基底细胞痣综合征 1
PTCH1、TRP129TER

Suzuki 等人在一名患有基底细胞痣综合征（BCNS1; 109400）的 12 岁男孩中（2012）在 PTCH1 基因的外显子 2 中发现了一个从头杂合的 387G-A 转变，导致 trp129 到 ter（W129X）的取代。 RT-PCR 和蛋白质翻译研究表明，突变等位基因是从外显子 3 中的第二个起始密码子翻译而来，生成短的 PTCH1 亚型，而 PTCHM 亚型被降解。研究结果表明，该表型是由 PTCHL 和 PTCHM 的选择性单倍体不足引起的，而不是由 PTCHS 引起的。患者有手掌和足底凹陷、大脑镰钙化和角化囊性牙源性肿瘤。他还患有巨头畸形和脊柱侧弯。