管状蛋白 3； TULP3

管状蛋白 3

HGNC 批准的基因符号：TULP3

细胞遗传学位置：12p13.33 基因组坐标（GRCh38）：12:2,890,891-2,941,138（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

通过简并 PCR 筛选，Nishina 等人（1998） 鉴定了 TUB 基因（601197） 家族的一个新成员，tubby-like-3（TULP3）。他们分离出了包含完整编码序列的人和小鼠 TULP3 cDNA。推导的 442 个氨基酸的人 TULP3 蛋白包含 2 个假定的核定位信号、几个潜在的磷酸化、肉豆蔻酰化和糖基化位点，以及 15 个主要疏水性残基的 C 端序列，两侧是带电残基，这是在所有已知的矮胖家族成员，这让人想起膜锚定结构域。人和小鼠 TULP3 蛋白具有 69% 的氨基酸序列同一性，N 和 C 末端的同一性高于中心区域。系统发育分析表明，TULP3 与 TUB 的关系比与 TULP1（602280） 或 TULP2（602309） 的关系更密切。对人体组织的 Northern 印迹分析在大多数检查的组织中检测到主要的 3.4 kb TULP3 转录物，在脑、脊髓、卵巢、睾丸、甲状腺、肾上腺和骨髓中表达最高。小鼠 Tulp3 在眼睛和脂肪库中也高度表达，这些组织未在人体中进行测试。在人脑中，小脑、枕极和胼胝体的 TULP3 表达量最高。

Devane 等人通过对斑马鱼胚胎进行半定量 RT-PCR（2022） 观察到整个胚胎发生过程中的表达，在受精后的前 24 小时和受精后 5 天达到峰值水平。对一系列成年斑马鱼组织的分析表明，在性腺和大脑以及肾脏、肝脏和心脏中表达最高。

▼ 测绘

通过对辐射混合测绘面板的分析，Nishina 等人（1998） 将 TULP3 基因定位到染色体 12p13。他们将小鼠 Tulp3 基因定位到 6 号染色体。

Stumpf（2022） 根据 TULP3 序列（GenBank AF045583.1） 与基因组序列（GRCh38） 的比对，将 TULP3 基因对应到染色体 12p13.33。

▼ 基因功能

桑塔加塔等人（2001）证明Tubby在异源三聚体G蛋白偶联受体的信号转导中发挥作用。 Tubby 通过其羧基末端“tubby 结构域”结合磷脂酰肌醇 4,5-二磷酸而定位于质膜。 X 射线晶体学揭示了这种相互作用的原子水平基础，并表明管状结构域是磷酸化磷脂酰肌醇结合因子。受体介导的 G 蛋白 α-q（G-α-q; 600998） 激活通过磷脂酶 C-β（604114） 的作用从质膜释放管状蛋白，触发管状蛋白易位至细胞核。 TULP3 的定位也受到类似的调控。桑塔加塔等人（2001） 得出结论，管状蛋白充当膜结合转录调节剂，响应磷酸肌醇水解而转位至细胞核，提供 G 蛋白信号传导和基因表达调节之间的直接联系。

Devane 等人通过 HEK293 细胞中的共免疫沉淀测定（2022） 证明了 TULP3 与 DNA 损伤修复蛋白和关键纤维化调节剂 SIRT1 之间的相互作用（604479）。

▼ 动物模型

池田等人（2001） 通过同源重组在小鼠 Tulp3 基因中产生种系突变。 Tulp3 突变等位基因的纯合胚胎表现出神经管闭合失败，并在胚胎第 14.5 天死亡。颅神经管闭合失败与神经上皮细胞凋亡增加同时发生，特别是在后脑和尾神经管中。此外，Tulp3 -/- 胚胎后脑中β-III-微管蛋白阳性细胞的数量显着减少。作者假设 Tulp3 基因的破坏会影响特定神经元细胞群的发育。

帕特森等人（2009）描述了“搭便车的人”；携带强等位性 Tulp3 等位基因的小鼠，并表现出尾部脊髓腹侧标记物的扩张，以及神经管缺陷和轴前多指畸形，与增加的 Shh（600725） 信号传导一致。 Tulp3 在神经管模式中作用于 Shh 和 Smoothened（SMO; 601500） 的下游，并在肢体发育中表现出与 Gli3（165240） 的遗传相互作用。 Tulp3 似乎不会改变 Gli3 的表达或加工，并且负调节因子 Rab23（606144）、Fkbp8（604840）、Thm1（TTC21B; 612014）、Sufu（607035） 和 PKA（参见 188830） 的转录调节不受影响。

诺曼等人（2009） 产生了缺乏 Tulp3 基因的管状结构域的突变小鼠。他们发现，腰神经管中的腹侧细胞类型通过响应“Shh”信号而获得其身份，但以牺牲背侧细胞类型为代价进行了异位指定。遗传上位实验表明，这种腹侧化表型的发生孤立于Shh和Smo，但依赖于转录因子Gli2（165230）。腹侧化表型还依赖于驱动蛋白 II 亚基 Kif3A（604683），这是鞭毛内转移和纤毛发生所必需的。此外，Tulp3对于正确的Shh依赖性肢体模式以及维持神经管分化和增殖之间的正确平衡是必需的。诺曼等人（2009） 推测，由于 TULP3 位于初级纤毛的尖端，因此它可能调节该结构内的 Hedgehog 通路。

德瓦内等人（2022）利用CRISPR/Cas9技术生成了斑马鱼tulp3的敲除模型。鉴于人类表型的临床特征出现较晚，他们评估了成年斑马鱼（18 个月大）与对照斑马鱼相比 tulp3 功能丧失的影响。成年突变体的肝脏显示出明显的肝细胞胞质清除，表明脂肪变性。肾脏表现出轻度囊性病变，近端肾小管和远端肾小管均出现囊肿。对 tulp3 突变斑马鱼心脏组织的评估没有发现任何形态或组织学异常。作者指出，TULP3 相关的肥厚性心肌病在人类中似乎与年龄相关，因此认为，由于斑马鱼的寿命为 3 至 5 年，因此在 18 个月大时，突变体可能还没有变老。足以形成相应的与年龄相关的心脏表型。

▼ 分子遗传学

Devane 等人在来自 8 个不相关家族的 15 名患有肝心退行性纤维化（HRCDF; 619902） 的个体中，其特征是进行性退行性肝纤维化和可变性纤维囊性肾病和肥厚性心肌病（2022） 鉴定了 TULP3 基因突变的纯合性或复合杂合性（参见例如 604730.0001-604730.0006）。在 5 个家族中，突变与疾病完全分离，其亲属都患有这种疾病。 DNA 可用。作者指出，发病年龄与 TULP3 变体的预测效果之间似乎存在关联，与错义变体（R408H；604730.0006）纯合的患者相比，患者的病程相对较轻。双等位移码变体。对患者细胞系的功能分析揭示了关键纤毛成分的破坏和 DNA 损伤的增加。转录组学研究表明，肥厚型心肌病基因簇和 WNT（参见 164820）和 TGF-β（TGFB1；190180）信号传导可上调促纤维化途径。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 肝肾退行性纤维化
TULP3，EX2-6 DEL

Devane 等人在患有肝心退行性纤维化（HRCDF; 619902） 的 2 名德国兄弟（家族 1）中（2022） 鉴定了 TULP3 基因突变的复合杂合性：删除（c.（41+1_42-1）_（696+1_697-1）del, NM_003324.5） 去除外显子 2 至 6，以及 c.612T -G 颠换，导致管状结构域内高度保守的残基发生 cys204 至 trp（C204W；604730.0002）的取代。兄弟俩在 20 岁时出现肝酶升高，并慢慢发展为门静脉高压症； 40岁左右发现肾病，导致51岁和55岁患终末期肾病； 60多岁时被诊断出患有肥厚型心肌病。

.0002 肝肾退行性纤维化
TULP3、CYS204TRP（rs547315819）

讨论 TULP3 基因外显子 6 中的 c.612T-G 颠换（c.612T-G，NM_003324.5），导致 cys204-to-trp（C204W） 取代，在复合杂合状态中发现Devane 等人的 2 位德国兄弟（家族 1）患有肝心退行性纤维化（HRCDF; 619902）（2022），参见 604730.0001。

.0003 肝肾退行性纤维化
TULP3、IVS9、G-A、+1（rs202037575）

Devane 等人在患有肝心退行性纤维化（HRCDF; 619902） 的德国兄弟姐妹（家庭 3）中（2022） 鉴定了 TULP3 基因内含子 9 中剪接位点突变（c.1023+1G-A, NM_003324.5） 的纯合性，其未受影响的亲本是杂合的。对患者成纤维细胞的 RT-PCR 分析表明，该突变导致外显子 9（99 bp） 的框内跳跃，预计这会去除 TULP3 的第八个 β 片层。对患者成纤维细胞中 3 个 TULP3 货物蛋白的定位分析显示，仅 GPR161（612250） 的转移存在缺陷。在通过 HEK293T 细胞中的免疫共沉淀确认 TULP3 和 SIRT1（604479）（一种 DNA 损伤修复蛋白）之间的相互作用后，作者评估了患者成纤维细胞中 DNA 损伤标记 γ-H2AX（参见 601772）的水平，并观察到显着增加染色强度和斑点的变化表明 DNA 损伤增加。对患者成纤维细胞的转录组分析表明，肥厚型心肌病基因簇和 WNT（参见 164820）和 TGF-β（TGFB1；190180）信号传导的促纤维化途径上调。弟弟25岁时肝酶升高，31岁时出现门静脉高压，33岁时出现食管出血，57岁时因肝功能衰竭、门静脉分流和肝性脑病去世。他的肾脏和心脏表型未知。他 53 岁的姐姐患有肝纤维化、肾脏高回声和肥厚性心肌病，伴有弥漫性间质纤维化和肌细胞变性。

在 HRCDF 的 4 个德国同胞（第 6 个家庭）中，Devane 等人（2022） 鉴定了 TULP3 外显子 2 中 c.1023+1G-A 剪接突变和 c.70C-T 颠换的复合杂合性，导致 IFT 起始处的 arg24-to-ter（R24X） 取代一个域。他们未受影响的父母和 3 名健康的同胞均具有其中 1 种突变的杂合子。对患者尿液来源的肾上皮细胞中纤毛货物蛋白的评估显示，GPR161 和 ARL13B（608922） 水平大幅下降，而 INPP5E（613037） 几乎检测不到。发病年龄各不相同，肝酶分别在婴儿期、儿童期和 19 至 20 岁时出现升高；所有人都出现了进行性肝病。所有人的肾脏都有高回声，其中最年长的同胞在 21 岁时死于肝移植后的并发症，并在 8 岁时和 15 岁时接受了 2 次肾移植。在三十岁时进行的超声心动图检查显示一切正常。

.0004 肝心退行性纤维化
TULP3，ARG24TER（rs201665307）

讨论 TULP3 基因外显子 2 中的 c.70C-T 颠换（c.70C-T，NM_003324.5），导致 arg24-to-ter（R24X） 取代，在复合杂合状态中发现Devane 等人发现 4 名德国同胞（家族 6）患有肝心退行性纤维化（HRCDF；619902）（2022），参见 604730.0003。

.0005 肝肾退行性纤维化
TULP3，1-BP DEL，544C（rs924744512）

Devane 等人在一名年龄分别为 18 岁和 16 岁的马其顿兄弟姐妹（家庭 4）和一名患有肝心退行性纤维化（HRCDF；619902）的无亲属关系的 16 岁意大利男孩（家庭 8）中进行了研究（2022） 鉴定了 TULP3 基因外显子 6 中 1 bp 缺失（c.544delC, NM_003324.5） 的纯合性，导致移码，预计会导致提前终止密码子（Leu182TrpfsTer4）。两个家庭中未受影响的父母都是杂合子缺失。所有 3 名患者均在儿童时期出现进行性肝病并表现出门静脉高压。马其顿同胞有肝脾肿大，但没有表现出肾脏表型，而意大利男孩的肾脏回声增强，伴有皮质和髓质微囊肿，肾小球滤过率降低。 3 名患者分别在 14、13 和 16 岁时进行的超声心动图检查均正常。

.0006 肝心退行性纤维化
TULP3，ARG408HIS（rs761172007）

在一名患有肝心退行性纤维化（HRCDF; 619902） 的 68 岁英国男性（家庭 2）中，Devane 等人（2022） 鉴定了 TULP3 基因外显子 11 中 c.1223G-A 转换（c.1223G-A, NM_003324.5） 的纯合性，导致 arg408 到 his（R408H） 的高度保守残基取代粗壮的域。无法从他未受影响的已故父母那里获取 DNA 进行隔离分析。对患者尿液来源的肾上皮细胞（UREC） 的免疫荧光分析显示，睫状体 TULP3 定位几乎完全丧失。对患者 UREC 中纤毛货物蛋白的评估显示 GPR161（612250） 和 ARL13B（608922） 水平大幅下降，而 INPP5E（613037） 几乎检测不到。在通过 HEK293T 细胞中的免疫共沉淀确认 TULP3 和 SIRT1（604479）（一种 DNA 损伤修复蛋白）之间的相互作用后，作者评估了患者成纤维细胞中 DNA 损伤标记 γ-H2AX（参见 601772）的水平，并观察到显着增加染色强度和斑点的变化表明 DNA 损伤增加。先证者患有门静脉高压症，11岁时出现消化道出血，12岁时接受了门静脉分流术，41岁时接受了肝移植。他的肾脏增大，有多个皮质和髓质囊肿，肾小球滤过率降低。 41 岁时超声心动图正常。