外骨蛋白样糖基转移酶 3; EXTL3

EXOSTOSIN 样 3
多发性外生骨样 3
外部相关基因1； EXTR1
REG 蛋白受体，大鼠，同系物

HGNC 批准的基因符号：EXTL3

细胞遗传学位置：8p21.1 基因组坐标（GRCh38）：8:28,607,736-28,755,599（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

通过EST数据库搜索EXT1（608177）、EXT2（608210）和EXTL1（601738）的序列，然后是5-prime和3-prime RACE，Saito等人（1998） 克隆了 EXT 家族 2 个新成员 EXTL2（602411） 和 EXTL3 的全长 cDNA，他们分别将其称为 EXTR2 和 EXTR1。推导的 919 个氨基酸的 EXTL3 蛋白在 C 端包含一个与其他 EXT 蛋白共有的高度保守的区域。 Northern 印迹分析检测到除卵巢外的所有测试组织中 6.2-和 4.7-kb EXTR1 转录物的表达。较大的转录本主要存在于脑、骨骼肌和睾丸中，较短的转录本主要存在于心脏、肝脏、胸腺和前列腺中。

小林等人（2000） 从大鼠胰岛 cDNA 文库中分离出 REG 蛋白（参见 167770）受体的 cDNA。导入了cDNA的细胞以高亲和力结合REG蛋白。当将 cDNA 引入显示 REG 依赖性生长的胰腺 β 细胞系时，转化体表现出 5-prime-bromo-2-prime-deoxyuridine 的掺入显着增加，并且响应于REG蛋白。同源性搜索显示大鼠REG蛋白受体cDNA是EXTL3的同源物。大鼠和人类蛋白质具有 97% 的序列同一性。小林等人（2000） 发现大鼠体内的 REG 受体 mRNA 在肝脏、肾脏、胃、小肠、结肠、肾上腺、垂体和大脑中可检测到，但在心脏中却未检测到，这表明 REG-REG 蛋白受体可能参与其中除胰腺β细胞外的多种细胞类型中的信号系统。

乌德等人（2017） 对循环 T 和 B 淋巴细胞进行了蛋白质印迹分析，但未检测到 EXTL3。强烈激活成 T 细胞母细胞（CD4+CD27- 或 CD8+CD27-）后，检测到低水平的 EXTL3；在分化为浆母细胞（CD38+CD138+） 6 天的活化 B 细胞中，EXTL3 几乎检测不到（如果有的话）。通过对尸检中获得的正常新生儿的胸腺组织进行免疫组织化学染色，作者观察到整个胸腺的皮质和髓外微环境中都有中等定位。乌德等人（2017） 得出结论，当 T 细胞进入循环时，EXTL3 的水平会下调。

▼ 测绘

Van Hul 等人通过 FISH、辐射杂交分析以及包含在映射的重叠群中（1998） 将基因定位到 8p21-p12。

通过体细胞杂交和辐射杂交分析，Saito 等人（1998） 将人类 EXTL3 基因定位到染色体 8p21。

▼ 分子遗传学

Oud 等人在来自 5 个患有免疫骨骼发育不良并伴有神经发育异常（ISDNA；617425）的不相关家族的受影响个体中（2017） 鉴定了 EXTL3 基因中 4 个不同错义突变的纯合性（参见例如 605744.0001 和 605744.0002）。这些突变在每个家族中随疾病完全分离，并且在 ExAC 数据库中未发现或以非常低的次要等位基因频率存在。患者表现出异常的糖基化模式，硫酸乙酰肝素（HS）浓度普遍较低，而硫酸皮肤素（DS）和硫酸软骨素（CS）浓度升高。

Volpi 等人在 2 名突尼斯同胞和一名拥有 ISDNA 的西班牙裔女孩中（2017） 鉴定了 EXTL3 基因中 2 个错义突变的纯合性，包括之前报道的 P461L 取代（605744.0001） 和 R339W 取代（605744.0003）。 R339W 突变的功能分析表明，它代表了一个亚等位基因，可以改变酶的功能，导致更长的 HS 链和异常的硫酸化模式。

▼ 动物模型

沃尔皮等人（2017） 分析了绿色荧光蛋白（GFP） 的表达，以可视化发育​​中的斑马鱼胚胎中的胸腺，并观察到与对照相比，extl3 突变斑马鱼的 GFP 信号减少。 3D 重建共焦成像显示 GFP+ 细胞占据的体积减少了 50%。注射野生型人 EXTL3 mRNA 可挽救胸腺表型。

▼ 等位基因变异体（3 个选定示例）：

.0001 伴有神经发育异常的免疫骨骼发育不良
EXTL3、PRO461LEU

Oud 等人在一名患有免疫骨骼发育不良并伴有神经发育异常的 12 岁哥伦比亚女孩（C 家庭）和一个葡萄牙大家庭（D 家庭）的 3 名受影响成员中进行了研究（ISDNA；617425）（2017） 鉴定了 EXTL3 基因外显子 3 中 c.1382C-T 转换（c.1382C-T, NM_001440.3） 的纯合性，导致在高度保守的残基处发生 pro461 到 leu（P461L） 的取代外骨蛋白结构域。两个家族中未受影响的父母均为突变杂合子，该突变在 ExAC 数据库中以杂合状态存在，次要等位基因频率为 1.6 x 10（-5）。对患者成纤维细胞中硫酸乙酰肝素（HS） 浓度的分析显示，葡萄牙家庭的硫酸乙酰肝素（HS） 水平明显较低，而哥伦比亚女孩的 HS 水平与对照成纤维细胞相当。相比之下，与对照组相比，哥伦比亚女孩的成纤维细胞中硫酸皮肤素（DS） 水平较高，而葡萄牙患者的 DS 水平则高于对照组。成纤维细胞与对照组相似。

Volpi 等人在一名 2.5 岁的西班牙裔女孩（P3）中发现了 ISDNA（2017） 鉴定了 EXTL3 基因中 P461L 突变的纯合性。该患者在出生后第一个月表现出 T-、B+、NK+ 严重联合免疫缺陷（SCID） 表型，但随后显示 T 细胞计数和功能部分恢复，并对灭活疫苗和活疫苗产生抗体反应。在用各种细胞因子刺激后，与对照 PBMC 相比，患者外周血单核细胞（PBMC） 对 IL2（147680） 的反应显示出 STAT5（参见 601511）磷酸化的显着降低，对 IL7（146660） 的反应中存在更微妙的缺陷。

.0002 伴有神经发育异常的免疫骨骼发育不良
EXTL3、ASN657SER

Oud 等人在患有免疫骨骼发育不良并伴有神经发育异常（ISDNA；617425）的 2 名印度兄弟（E 族）中，分别在 6 个月和 10 个月时死亡（2017） 鉴定了 EXTL3 基因外显子 3 中 c.1970A-G 转换（c.1970A-G, NM_001440.3） 的纯合性，导致高度保守残基处的 asn657 到 Ser（N657S） 取代。他们未受影响的父母的突变是杂合的，在 ExAC 数据库中，该突变以杂合状态存在，次要等位基因频率为 5.8 x 10（-5）。两名患者均表现出寡克隆 T 细胞扩增和嗜酸性粒细胞增多，其中 1 名兄弟出现 Omenn 综合征（603554） 样皮疹。

.0003 伴有神经发育异常的免疫骨骼发育不良
EXTL3、ARG339TRP

Volpi 等人在患有免疫骨骼发育不良并伴有神经发育异常的突尼斯兄弟姐妹（P1 和 P2）中（ISDNA；617425）（2017） 鉴定了 EXTL3 基因中 c.1015C-T 转变的纯合性，导致高度保守残基处的 arg339 到 trp（R339W） 取代。他们未受影响的父母的突变是杂合的，在 ExAC 或其他公共或私人数据库中没有发现这种突变。患者成纤维细胞的阿新蓝染色显示硫酸乙酰肝素（HS） 链比对照组更长。提取离子色谱液相色谱-质谱分析显示患者成纤维细胞中 HS 硫酸化模式异常，其中 6-O-硫酸化和 2-O-硫酸化二糖增加；通过在转导的患者成纤维细胞中过度表达 EXTL3，可以纠正该异常。患者成纤维细胞在 FGF2（134920） 刺激后还表现出细胞外信号调节激酶（ERK；参见 601795） 磷酸化增加，并通过野生型 EXTL3 的过度表达来纠正。沃尔皮等人（2017） 得出的结论是，通过改变 HS 链长度和组成，EXTL3 突变增强了 FGF2 信号传导，从而促进了患者中观察到的骨骼发育不良的病理生理学。从兄弟身上产生的诱导多能干细胞（iPSC）表现出胚状体大小和细胞数量缺陷，并且造血祖细胞的扩增受损；进一步的实验表明EXTL3缺陷也会影响胸腺上皮细胞的分化。