原钙粘蛋白 15; PCDH15

HGNC 批准的基因符号：PCDH15

细胞遗传学位置：10q21.1 基因组坐标（GRCh38）：10:53,802,771-55,627,942（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

Alagramam 等人使用小鼠 Pcdh15 cDNA 探针筛选人类基因组 P1 衍生的人工染色体（PAC）文库（2001, 2001）鉴定了人类 PCDH15 基因。 CDH15 cDNA 包含一个开放阅读码组（ORF），编码 1,955 个氨基酸（Alagramam 等，2001）。预测的蛋白质具有 11 个钙粘蛋白重复序列、1 个跨膜结构域和一个包含 2 个富含脯氨酸区域的细胞质结构域。通过 Northern blot 分析，Alagramam 等人（2001）证明了 PCDH15 在成人脑、肺和肾中的表达。由于人PCDH15 cDNA是通过筛选胎儿脑文库获得的，因此假定在人胎儿脑中表达。通过 RT-PCR 和直接测序进行的其他实验揭示了在其他人类成人组织和人类胎儿耳蜗中的表达。免疫组织化学检测成人和胎儿视网膜的内外突触层以及神经纤维层中PCDH15的表达。在成人而非胎儿视网膜中观察到外界膜/感光细胞内节区域的额外反应性。在人类胎儿耳蜗中，Alagramam 等人（2001）在支持细胞和外沟细胞以及螺旋神经节中检测到 PCDH15 表达。

Alagramam 等人使用 RT-PCR（2007）鉴定了小鼠 Pcdh15 的 2 个次要剪接变体，一种跳过了外显子 2，另一种跳过了外显子 2 和 4。

PCSH15 基因编码具有 3 至 11 个胞外域、一个跨膜结构域和一个 C 端细胞质结构域（CD）的多种亚型。艾哈迈德等人（2008）在 PCDH15 基因中鉴定出 4 个额外的外显子，它们编码 2 个新的保守胞质结构域 CD2 和 CD3。 CD1、CD2和CD3的氨基酸序列完全不同。 PCDH15-CD1 显示有限的表达模式，并在人类睾丸、视网膜和耳蜗中检测到。 PCDH15-CD2 表达存在于人类心脏、肾脏、胸腺、脾脏、睾丸、视网膜和耳蜗中。 PCDH15-CD3 在几乎所有 18 个测试组织中广泛转录和检测。

▼ 基因结构

人类 PCDH15 基因包含 33 个外显子，涵盖约 1.6 Mb 的基因组 DNA（Ahmed 等，2001）。只有前 2 个外显子位于由所研究的巴基斯坦家庭之一定义的 IF 型亚瑟综合征（USH1F; 602083）关键区域。起始密码子位于外显子 2 的 396 bp 处，终止密码子位于外显子 33 的 6,263 bp 处。

艾哈迈德等人（2001）指出 3 个基因嵌套在 PCDH15 的内含子中：钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶 II 型，推测为 CAMKG（602123），已知对应到 10q22； N-脱乙酰酶/N-磺基转移酶 2（NDST2; 603268），对应到 10q22；以及纤溶酶原激活剂尿激酶（PLAU; 191840），之前认为位于 10q24。

阿拉格拉曼等人（2007）确定PCDH15基因的启动子区域包含CpG岛，但没有TATAA或CAAT序列。他们鉴定了 PCDH15 启动子内的抑制子和增强子元件。

艾哈迈德等人（2008）在 PCDH15 基因中鉴定出 4 个额外的外显子，总共 39 个外显子。

▼ 测绘

阿拉格拉曼等人（2001）将 PCDH15 基因定位到染色体 10q21-q22。

▼ 基因功能

阿拉格拉曼等人（2001）通过 RT-PCR 和免疫组织化学证明了 PCDH15 在视网膜和耳蜗中的表达。

艾哈迈德等人（2003）通过免疫细胞化学将原钙粘蛋白-15 定位于内耳毛细胞静纤毛和视网膜感光器。结果进一步强化了原钙粘蛋白-15 在静纤毛束的形态发生和凝聚力以及视网膜感光细胞维持或功能中的重要性。

卡兹米尔恰克等人（2007）证明 CDH23（605516）和 PCDH15 这两种与人类遗传性耳聋相关的钙粘蛋白相互作用形成尖端连接，即连接静纤毛的细胞外细丝，并被认为是机械电转导通道的门控。使用啮齿动物毛细胞的免疫组织化学研究表明，CDH23 和 PCDH15 分别定位于尖端链接的上部和下部。 2 个钙粘蛋白的氨基末端共定位在尖端连接丝上。生化实验表明，CDH23同型二聚体与PCDH15同型二聚体反式相互作用，形成与尖端连接结构相似的细丝。影响尖端连接完整性的离子和导致隐性耳聋的 PCDH15 突变（参见 DFNB23, 609533）破坏了 CDH23 和 PCDH15 之间的相互作用。卡兹米尔恰克等人（2007）得出的结论是，他们的研究定义了尖端连接的分子组成，并为探索与 CDH23 和 PCDH15 突变相关的感觉障碍机制提供了概念基础。

▼ 生化特征

晶体结构

索托马约尔等人（2012）结合晶体学、分子动力学模拟和结合实验来表征原钙粘蛋白-15-钙粘蛋白-23（605516）键。他们发现了一种独特的钙粘蛋白相互作用机制，其中每个蛋白质的 2 个最 N 末端钙粘蛋白重复序列（细胞外钙粘蛋白重复序列 1 和 2）相互作用形成重叠的反向平行异二聚体。模拟预测，这种尖端连接键的机械强度足以抵抗毛细胞中的力。此外，由于无钙钙粘蛋白重复序列的弯曲增加，该复合物在钙去除后变得不稳定。最后，索托马约尔等人（2012）使用结构和生化测量来研究耳聋突变破坏耳尖连接功能的分子机制。

▼ 分子遗传学

亚瑟综合症 IF 型

艾哈迈德等人（2001）在分离 Usher 综合征 IF 型的 2 个家庭的受影响成员中发现了 PCDH15 基因（605514.0001-605514.0002）中的 2 个截短突变。 Northern印迹分析显示在视网膜中表达，这与PCDH15基因在与USH1F相关的视网膜色素变性中的致病作用一致。

在细胞培养研究中，Rebibo-Sabbah 等人（2007）证明氨基糖苷类药物抑制了在 1F 型 Usher 综合征患者中发现的几种 PCDH15 无义突变。由于部分通读无义突变，氨基糖苷类导致全长蛋白质水平变化。雷比博-萨巴等人（2007）假设这种治疗可能会延缓患有色素性视网膜炎的患者的进展。

艾哈迈德等人（2008）在 12 个患有 USH1F 的巴基斯坦近亲家庭中，有 7 个发现了 PCDH15 基因突变。六个突变是新的（参见，例如，605514.0009）。其余 5 个家族显示与染色体 10q21 存在连锁，但未发现 PCDH15 基因的致病性突变。

常染色体隐性耳聋 23

艾哈迈德等人（2003）证明非综合征性隐性听力损失（称为 DFNB23（609533））是由 PCDH15 基因突变引起的（参见 605514.0006-605514.0007）。他们提出了基因型-表型相关性，其中 PCDH15 基因的低等位基因会导致非综合征性听力损失，而该基因中更严重的突变会导致 USH1F。

亚瑟综合症 ID/F 型

郑等人（2005）报道了 3 个患有 I 型 Usher 综合征的家庭（见 601067），其中受影响的成员携带 CDH23（605516）和 PCDH15 突变，因此支持具有这种表型的一些个体的双基因模型。基于动物模型，作者得出结论，CDH23 和 PCDH15 在维持静纤毛束的正常组织方面发挥着重要的长期作用。

▼ 动物模型

内耳的神经上皮含有毛细胞，它们充当机械感受器来转换声音和运动信号。影响这些神经上皮的突变会导致人类耳聋和前庭功能障碍。 Ames waltzer（av）是一种小鼠隐性突变，可导致耳聋和与内耳神经上皮退化相关的平衡障碍。阿拉格拉曼等人（2001）鉴定出 Pcdh15 是小鼠中携带 av 突变的基因。出生后 10 天，av 突变体的耳蜗毛细胞表现出异常的静纤毛。

郑等人（2005）生成了在统一的 C57BL/6J 背景上 Cdh23（v-2J）（605516）和 Pcdh15（av-3J）突变杂合的小鼠。与年龄匹配的单一杂合动物或正常对照相比，这些小鼠检测到显着水平的听力损失，这支持了听力损失的双基因模型。双基因杂合子耳蜗的细胞结构缺陷，包括静纤毛退化以及毛细胞和螺旋神经节细胞基尖缺失，与观察到的这些小鼠从高频开始的与年龄相关的听力损失一致。作者指出，虽然这些动物的听力损失是进行性的，但同时具有 CDH23 和 PCDH15 突变杂合性的人类是先天性耳聋。郑等人（2005）得出结论，CDH23 和 PCDH15 在维持静纤毛束的正常组织方面发挥着重要的长期作用。

▼ 等位基因变异体（10 个精选示例）：

.0001 USHER 综合症，IF 型
PCDH15、IVS27、A-G、-2

在一个分离出 IF 型 Usher 综合征（602083）的巴基斯坦近亲家庭中，Ahmed 等人（2001）在 PCDH15 基因中发现了 IVS27-2A-G 剪接位点突变。

.0002 USHER 综合症，IF 型
PCDH15、ARG3TER

在一个巴基斯坦近亲家庭中，艾哈迈德等人（2001）鉴定出 PCDH15 基因中的 arg3-to-ter（R3X）错义突变是导致 IF 型 Usher 综合征的原因（602083）。

.0003 USHER 综合症，IF 型
PCDH15，1-BP DEL，1471T（rs199469706）

在阿尔伯塔省的一个哈特派家族中，Alagramam 等人分离出 IF 型 Usher 综合征（602083）（2001）鉴定出 PCDH15 基因外显子 10 中核苷酸 1471 处 T 的 1 bp 缺失，在外显子 11 中氨基酸 419 后产生移码和过早终止密码子。

在来自美国的 1,524 名 Schmiedeleut（S-leut） Hutterites 中，Chong 等人（2012）在 PCDH15 基因中发现 1471delT 突变有 38 个杂合子，没有纯合子，频率为 0.025，即 40 人中有 1 个。这是哈特派人群中的一个私人突变。

.0004 USHER 综合症，IF 型
PCDH15、ARG245TER

本-约瑟夫等人（2003）在德系犹太人的 I 型 Usher 综合征（602083）病例中发现了 PCDH15 基因中的 arg245-to-ter（R245X）突变。 R245X 携带频率（0.79% 至 2.48%）与在该人群中进行常规筛查的其他遗传性疾病的携带频率相似，例如泰-萨克斯病（3% 至 4%）、戈谢病（4% 至 6%））和卡纳万病（1 至 2%）。在其他犹太或非犹太人群对照中没有检测到 R245X 携带者，表明这种突变可能是德系犹太人所独有的。

.0005 USHER 综合症，IF 型
亚瑟综合症，类型 ID/F，双基因，包含
PCDH15、3-BP DEL、5601AAC

Ouyang 等人对一位来自美国的 IF 型 Usher 综合征（602083）患者进行了研究（2005）鉴定出 PCDH15 基因外显子 33 中 3 bp 缺失（5601-5603delAAC）的杂合性，导致苏氨酸-1867 缺失。在另一名 USH1F 患者的 PCDH15 错义突变复合杂合性中也发现了 3 bp 缺失。该突变占欧阳等人鉴定的6个突变等位基因中的2个（33%）（2005）在 PCDH15 位点。

郑等人（2005）鉴定了 2 名诊断为 I 型 Usher 综合征的患者（参见 601067），他们携带这种杂合性缺失，并伴有 CDH23 基因中的额外突变：单碱基对缺失（193delC; 605516.0011）和错义突变（T1209A；605516.0013）。 CDH23基因中的T1209A突变后来被重新分类为功能未知的变体。

.0006 耳聋，常染色体隐性遗传 23
PCDH15、GLY262ASP

在一个患有严重至极重度感音神经性听力损失且没有夜盲症病史的家庭中，Ahmed 等人（2003）发现受影响个体的 PCDH15 基因外显子 8 中的 785G-A 转变是纯合的，导致 gly262 到 asp（G262D）的取代。艾哈迈德等人（2003）将这种类型的非综合征性耳聋指定为 DFNB23（609533）。

.0007 耳聋，常染色体隐性遗传 23
PCDH15、ARG134GLY

在一个分离出严重常染色体隐性耳聋的家族中（DFNB23；609533），Ahmed 等人（2003）发现受影响的个体在 PCDH15 基因的外显子 5 中存在 400C-G 颠换的纯合子，导致 arg134 到甘氨酸的取代。

.0008 USHER 综合征，类型 ID/F，DIGENIC
PCDH15，1-BP DEL，16T

在一名诊断为 I 型 Usher 综合征的先证者中（参见 601067），Zheng 等人（2005）在具有 CDH23 基因突变的复合杂合性中检测到 PCDH15 基因（16delT）外显子 2 中存在 1 bp 缺失（R3189W; 605516.0012）。先证者的兄弟听力正常，携带16delT杂合突变。 PCDH15 16delT 突变引起移码，导致密码子 6 的氨基酸序列发生改变，随后在蛋白质的预测信号肽中在密码子 11 处提前终止。

.0009 USHER 综合症，IF 型
PCDH15、SER647TER

在患有 IF 型 Usher 综合征（602083）的巴基斯坦近亲家庭受影响成员中，Ahmed 等人（2008）鉴定出 PCDH15 基因中的纯合 1940C-G 颠换，导致 ser647-to-ter（S647X）取代，预计会截断 EC6 结构域中的蛋白质。

.0010 常染色体隐性耳聋 23
PCDH15、VAL528ASP

Doucette 等人在来自加拿大纽芬兰的一个患有孤立性耳聋的近亲家庭成员中（609533）（2009）鉴定出 PCDH15 基因中的纯合 1583T-A 颠换，导致高度保守的第五胞外域区域中 val528 替换为 asp（V528D）。听力损失是神经感觉损失、语前损失、严重到极重度损失。该家族的祖先于 1800 年代初从英国移居到一个渔业“外港”定居。位于纽芬兰南部海岸。对两名中年纯合子携带者的详细检查显示，没有亚瑟综合征的证据，也没有前庭异常。