γ-氨基丁酸受体，β-3

γ-氨基丁酸（GABA）受体是参与哺乳动物中枢神经系统 GABA 能神经传递的蛋白质家族。GABRB3 是异聚五聚体配体门控离子通道的 GABA-A 受体基因家族的成员，哺乳动物大脑中的主要抑制性神经递质 GABA 通过该离子通道发挥作用。GABA-A 受体是许多重要药物的作用位点，包括巴比妥酸盐、苯二氮卓类药物和乙醇（由Whiting 等人总结，1999）。

有关 GABA-A 受体基因家族的其他一般信息，请参阅 GABRA1（ 137160 ）。

▼ 克隆与表达

瓦格斯塔夫等人（1991）从人脑 cDNA 文库中分离出 GABA-A 受体 β-3 亚基 cDNA。人类 β-3 亚基氨基酸序列与大鼠、牛和鸡的 β-3 序列的比较证明了高度的进化保守性。大多数物种之间的序列差异都聚集在 C 末端附近，在蛋白质的大细胞内结构域内。

▼ 基因结构

GABRB3 基因包含 10 个外显子，包括 2 个编码信号肽的替代第一外显子，长度为 250 kb（Glatt 等人，1997 年；Urak 等人，2006 年）。

▼ 生化特征

Miller 和 Aricescu（2014）描述了 GABA-A 受体的第一个 3 维结构，即人类 β-3 同五聚体，分辨率为 3 埃。这种结构揭示了真核半胱氨酸环受体特有的结构元素，解释了多种人类疾病突变的机制后果，并显示了保守的 N-连接聚糖的意想不到的结构作用。该受体结晶与以前未知的激动剂苯甲脒结合，为 GABA-A 受体调节剂的合理设计开辟了一条途径。通道区域在孔的底部形成一个封闭的栅极，代表一种脱敏状态。

▼ 测绘

瓦格斯塔夫等人（1991）表明 GABRB3 对应到涉及 Angelman 综合征（ 105830 ）和 Prader-Willi 综合征（ 176270 ）的 15q 区域。在具有间质细胞遗传学缺失的两种类型的患者中都发现了该基因的缺失。该基因也在 13;15 不平衡易位的 Angelman 综合征患者中被删除，但在 9;15 不平衡易位的 PWS 患者中则没有。瓦格斯塔夫等人（1991）提出该受体基因可能参与其中一种或两种综合征的发病机制。这是第一个定位到该区域的基因。瓦格斯塔夫等人（1991）表明该基因位于小鼠 7 号染色体上，与人类中已定位到 15q11-q13 区域的其他 2 个基因非常密切相关。

Sinnett 等人使用场反转凝胶电泳（FIGE）和噬菌体基因组文库筛选的组合技术（1993）在 15q 的近端区域构建了一个覆盖近 1.0 Mb 的高分辨率物理图。该图显示 GABRB3 和 GABRA5（γ-氨基丁酸受体 α-5 亚基基因；137142）相隔不到 100 kb，并以头对头的形式排列。GABRB3 包含大约 250 kb，而 GABRA5 包含在 70 kb 内。大小的差异主要是由于 GABRB3 中有一个 150 kb 的内含子。2 例 Angelman 综合征患者的染色体重排断点位于大 GABRB3 内含子内。鲁塞克和法布（1994）指出编码 GABA-A 受体（GABRG3; 600233 ）的 γ-3 形式的基因位于 15q11-q13 与 GABRA5 和 GABRB3 的簇中。

▼ 基因功能

霍洛派宁等人（2001）使用正电子发射断层扫描（PET）研究了 4 名 Angelman 综合征患者的（11C）氟马西尼的脑结合。患者 1、2 和 3 的母体缺失 15q11-q13 导致 GABRB3 基因丢失，而患者 4 的泛素蛋白连接酶（UBE3A）发生突变，GABRB3 基因幸免于难（11C）患者 1 至 3 的额叶、顶叶、海马和小脑区域的氟马西尼结合潜力显着低于患者4。Holopainen 等人（2001）提出缺失导致 GABRB3 受体数量减少，这可以部分解释 Angelman 综合征患者的神经功能缺损。

锌离子通过严重依赖于受体亚基组成的变构机制抑制受体功能来调节 GABA-A 受体。霍西等人（2003）使用分子模型确定了 3 个介导锌抑制的离散位点：一个位于离子通道内，包含亚基 β-3 his267 和 glu270，另外 2 个位于受体的外部 N 端面，需要亚基 α-1（ 137160 ） glu137 与 his141 和 β-3 glu 182 的协调。含有 γ-2 亚基（ 137164 ）的 GABA-A 受体的锌敏感性低是由于亚基后 3 个位点中的 2 个被破坏所致部件。

表观遗传学

使用染色体 15q11-q13 上 GABA 受体基因簇内的编码 SNP，Hogart等人（2007）证明 GABRG3、GABRB3 和 GABRA5 基因在 21 个死后人脑样本的大脑皮层中双等位基因表达，因此通常不受印记。此前，Nicholls 等人（1993）表明，小鼠 Gabrb3 转录本在母系或父系小鼠 7 号染色体上的表达同样良好，他们得出结论，它的表达没有印在小鼠大脑中。然而，对于来自Meguro 等人的人类 GABA-A 受体基因的印记状态，存在相互矛盾的证据（1997），他在含有一条正常人类染色体 15 的小鼠 A9 杂种中发现了独有的父系表达。

霍加特等人（2007）发现自闭症患者的 8 个死后脑样本中有 4 个和 Rett 综合征患者的 5 个死后脑样本中有 1 个（ 312750 ）具有 1 个或多个 GABRB3、GABRA5 或 GABRG3 基因的单等位基因或高度偏斜的等位基因表达，这与 GABRB3 的表达降低有关。这些发现表明，这些基因的表观遗传失调在这两种疾病中都很常见。人神经母细胞瘤细胞和正常人脑中的染色质免疫沉淀测定表明，MECP2（ 300005 ）与 GABRB3 内含子位点的甲基化 CpG 位点结合，但自闭症样本和对照之间的甲基化没有差异。

诺尔等人（1994）通过荧光原位杂交研究了染色体 15q11-q13 内的 DNA 复制，这是一个受基因组印记的区域。在来自正常人的细胞以及具有 15 号染色体缺失的 Prader-Willi 综合征（PWS）和 Angelman 综合征（AS）患者的细胞中观察到同源物之间的异步复制，但在具有母体单亲二体性的 PWS 患者中没有观察到。观察到同源基因座之间等位基因特异性复制时间的相反模式：GABRB3 基因的父系早期/母系晚期；在更远端的 GABRA5 基因座上，母亲早期/父亲晚期。

▼ 分子遗传学

对儿童失神癫痫的易感性 5

儿童失神癫痫（ECA）显示出复杂的非孟德尔遗传模式。乌拉克等人（2006）筛选了 45 名 ECA 患者的 GABRB3 序列变异。作者在启动子区域和内含子 3 之间定义了 4 种单倍型。传输不平衡测试表明该区域与 ECA 存在显着关联（p = 0.007）。该基因座称为 ECA5（ 612269 ）。报告基因分析表明，与疾病相关的单倍型 2 启动子导致转录活性显着低于单倍型 1 启动子，后者在对照中过多。计算机分析表明，单倍型 2 中从 T 到 C 的交换可能会损害神经元特异性转录激活因子 N-Oct-3（POU5F1; 164177 ）的结合。）。电泳迁移率变动分析表明，各自的多态性降低了 N-Oct-3 的结合。作者提出 GABRB3 的表达减少可能是 ECA 发展的潜在原因之一。

田中等人（2008）在 48 个儿童失神性癫痫家庭中的 4 个（8%）的受影响成员中发现了 3 个不同的杂合 GABRB3 突变（ 137192.0002 - 137192.0004 ）。一些患者出现全身强直-阵挛发作；所有四名先证者在 12 岁后缺失和伴随的癫痫发作消失。几个突变携带者不受影响，表明不完全外显率。作者指出，患有 Angelman 综合征和 GABRB3 缺失的患者也会出现失神发作。

发育性和癫痫性脑病 43

在 4 名患有发育性和癫痫性脑病 43（DEE43; 617113 ）的无关患者中， Epi4K 联盟和癫痫表型组/基因组计划（2013）在 GABRB3 基因中发现了不同的从头杂合突变。这些患者是一个更大的队列的一部分，该队列由 264 名癫痫性脑病先证者组成，他们接受了外显子组测序。统计可能性分析表明，这一发现偶然发生的概率为 p = 4.1 x 10（-10）。未进行突变的功能研究。Epi4K联盟和癫痫表型组/基因组计划（2013）得出结论，他们的结果表明 GABRB3 基因与癫痫性脑病有关。

在 7 名先前不相关的 DEE43 患者中，Epi4K Consortium（2016）确定了 GABRB3 基因中的杂合突变（参见，例如，137192.0005 - 137192.0008）。通过对 531 名患有类似疾病的患者的 27 个候选基因进行靶向测序，发现了这些突变。未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。其中 5 个突变是从头确认的，1 个不能从头确认，1 个在一个家族中与 GEFS+ 表型分离（先证者 EG0258）。GABRB3 突变占队列的 1.3%。

Janve 等人（2016 年）指出，由Epi4K 联盟和癫痫表型组/基因组计划（2013 年）在 DEE43 患者中发现的 GABRB3 基因（D120N、 137192.0005；E180G；Y302C 和 N110D）中的 4 个从头杂合错义突变发生在高度保守的残基处它们是主要结构域的一部分。HEK293 细胞的体外功能研究表明，这些突变要么降低了 GABA 诱发的峰值电流幅度，要么改变了通道的动力学特性，导致 GABA 能抑制的净损失。

待确认的关联

失眠

布尔等人（2002）筛选了 124 名个体在对应于配体结合域的区域中 GABA（A）受体的 α-1（GABRA1; 137160 ）、β-3 和 γ-2（GABRG2; 137164 ）基因的 SNP在蛋白质水平上。在一名患有慢性失眠症的患者中，在杂合状态的 GABRB3 基因中发现了一个 arg192-to-his 突变（137192.0001 ）。功能研究表明 GABAergic 抑制降低可能导致失眠，患者家庭的一些成员遭受失眠。

唇裂伴或不伴腭裂

斯卡波利等人（2002）发现 GABRB3 与伴有或不伴有腭裂的非综合征性唇裂之间存在显着的连锁不平衡（CL/P; 119530 ）。他们指出，敲除小鼠的 Gabrb3 基因只会导致第二腭裂（Homanics 等人，1997）。田边等人（2000）发现没有证据表明 GABRB3 基因与日本病例的劈裂有关。

自闭症

巴克斯鲍姆等人（2002）指出，自闭症患者中描述了 Prader-Willi/Angelman 综合征关键区域的细胞遗传学异常。他们对称为 155CA-2 的 GABRB3 标记物进行了关联分析，使用传输不平衡测试（TDT）在一组 80 个自闭症家庭（59 个多重和 21 个三重奏）中进行。还测定了位于 155CA-2 的 150 kb 内的四个附加标志物（69CA、155CA-1、85CA 和 A55CA-1）。在这些家庭中，多等位基因 TDT（P 小于 0.002）和 TDT（P 小于 0.004）都表明自闭症与 155CA-2 之间存在关联。巴克斯鲍姆等人（2002）表明 15q11-q13 中 GABA 受体基因复合物中的遗传变异可能在自闭症中发挥作用（参见 AUTS4；608636）。

Rett 综合征（ 312750 ）是一种由 MECP2（ 300005 ）突变引起的 X 连锁显性疾病，而 Angelman 综合征（ 105830 ）是一种由母体 15q11-q13 或 UBE3A（ 601623 ）缺陷引起的印记疾病，与自闭症有表型和遗传重叠. 萨马科等人（2005）测试了 MECP2 缺乏可能影响 UBE3A 和邻近自闭症候选基因 GABRB3 的表达水平而不一定影响印迹表达的假设。多种定量方法显示，与对照样本相比，2 种不同的 Mecp2 缺陷小鼠品系以及 Rett、Angelman 和自闭症脑样本中 UBE3A 表达存在显着缺陷。尽管在 Mecp2-null 小鼠大脑中的几个印迹转录物的等位基因表达中没有观察到差异，但 Ube3a 有义表达显着降低，与蛋白质的减少一致。GABRB3 在多个 Rett、Angelman 和自闭症脑样本以及 Mecp2 缺陷小鼠中的表达也显着降低。萨马科等人（2005）提出了 Rett 综合征、Angelman 综合征和自闭症中 15q11-q13 染色体内基因失调的重叠途径，并暗示 MECP2 参与了产后哺乳动物大脑中 UBE3A 和 GABRB3 表达的调节。

在 166 名无关的日本自闭症患者和 412 名对照组中，Tochigi 等人（2007）发现与 SNP（ rs3212337 ）相关的证据，位于 GABRB3 基因中微卫星 155CA-2 的 2.4 kb 端粒（Bonferroni 校正后 p = 0.029）。

▼ 历史

Saitoh 等人（1992）研究了一个信息丰富的家庭，其中 3 个同胞患有 Angelman 综合征和一个 GABRB3 基因缺失。母亲的缺失与她从父亲那里继承的相同。该发现支持 GABRB3 是 Angelman 基因的可能性，并表明 AS 和 PWS 的基因是不同的，因为受影响儿童的祖父将缺失传递给母亲并不会导致 PWS。

▼ 动物模型

德洛雷等人（2008 年）观察到，与野生型对照相比，没有 Gabrb3 的小鼠在与社会行为相关的活动（包括社交能力、社会新奇性和筑巢能力）方面表现出显着缺陷。与对照组相比，缺乏 Gabrb3 的小鼠还表现出探索行为减少、刻板过度活跃的盘旋行为增加以及饲养发作的频率和持续时间减少。脑组织分析显示，与野生型对照相比，Gabrb3-null 小鼠的小脑蚓部发育不全。德洛雷等人（2008）得出结论，Gabrb3-null 小鼠提供了自闭症谱系障碍的小鼠模型。

▼ 等位基因变体（ 8个精选示例）：

.0001 重新分类 - 意义不明的变体
GABRB3，ARG192HIS
这种变体，以前称为 INSOMNIA，已被重新分类，因为它与该疾病的关联尚未得到证实。

在一名患有失眠症的患者中，他的亲属也患有这种疾病，Buhr 等人（2002）在 GABRB3 基因的第 6 外显子中发现了 G 到 A 的转变，这导致成熟的 β-3 亚基发生 arg192 到他（R192H）的变化。布尔等人（2002）指出，β-3 亚基孤立地与睡眠过程有关，观察到缺乏 β-3 的小鼠会失去对油酰胺的催眠反应（ Laposky et al., 2001 ）。未显示变异与家族疾病的分离。

.0002 癫痫、儿童缺失、易感性、5
GABRB3、PRO11SER
在 2 个无血缘关系的墨西哥儿童失神癫痫 5（ECA5; 612269 ）的受影响成员中，Tanaka 等人（2008）鉴定了 GABRB3 基因外显子 1a 中的杂合 31C-T 转换，导致替代信号肽中的 pro11-to-ser（P11S）取代。来自两个家庭的共有 3 名未受影响的家庭成员携带该突变，表明不完全外显率。体外细胞功能表达研究表明，与野生型相比，突变蛋白被高糖基化并且平均电流密度降低。田中等人（2008）没有在 630 名对照中发现 P11S 突变，但注意到它在 SNP 数据库中列为rs25409 。

.0003 癫痫、儿童缺失、易感性、5
GABRB3, SER15PHE
在来自洪都拉斯的一名患有 ECA5（ 612269 ）的患者中，Tanaka 等人（2008）鉴定了 GABRB3 基因外显子 1a 中的杂合 44C-T 转换，导致替代信号肽中的 ser15-to-phe（S15F）取代。他在 7 岁时开始失神发作，在 12 岁时癫痫发作。失神发作在 12 岁时停止。该突变也存在于他未受影响的母亲和同父异母兄弟中，表明外显不完全。在 630 名对照中未发现突变。体外细胞功能表达研究表明，与野生型相比，突变蛋白被高糖基化并且平均电流密度降低。

.0004 癫痫、儿童缺失、易感性、5
GABRB3、GLY32ARG
在 2 名来自洪都拉斯的 ECA5（ 612269 ）受影响家庭成员中，Tanaka 等人（2008）鉴定了 GABRB3 基因外显子 2 中的杂合 962G-A 转换，导致 gly32-to-arg（G32R）取代。另外两名携带该突变的家庭成员显示脑电图异常，但没有失神发作，其中一名患有高热惊厥。在 630 名对照中未发现突变。体外细胞功能表达研究表明，与野生型相比，突变蛋白被高糖基化并且平均电流密度降低。

.0005 发展性和癫痫性脑病 43
GABRB3, ASP120ASN
Epi4K 联盟（2016）在一名患有发育性和癫痫性脑病 43（DEE43; 617113 ）的 12 岁男孩（EG0254）中发现了一个从头杂合的 c.358G-A 过渡（c.358G-A, NM_000814。 4）在 GABRB3 基因中，导致 asp120 到 asn（D120N）取代。患者在正常早期发育后 1 岁时出现肌阵挛-静止性癫痫发作。

.0006 发展性和癫痫性脑病 43
GABRB3，TYR182PHE
在一名患有发育性和癫痫性脑病 43（DEE43; 617113 ）的女孩（T22598）中，Epi4K 联盟（2016）在 GABRB3中发现了一个从头杂合的 c.545A-T 颠换（c.545A-T, NM_000814.4）基因，导致 tyr182-to-phe（Y182F）取代。患者在 6 个月大时开始做鬼脸，并在 3 岁时死于癫痫性脑病。

.0007 发展性和癫痫性脑病 43
GABRB3、GLN249LYS
在一名患有发育性和癫痫性脑病 43（DEE43; 617113 ）的 19 岁女性（T25111）中， Epi4K 联盟（2016）确定了一个从头杂合的 c.745C-A 颠换（c.745C-A, NM_000814）。 4）在 GABRB3 基因中，导致 gln249-to-lys（Q249K）取代。患者在 12 岁时出现强直-阵挛性癫痫发作，但自 6 个月大时发展延迟。

.0008 发展性和癫痫性脑病 43
GABRB3, ALA305THR
在一名患有发育性和癫痫性脑病 43（DEE43; 617113 ）的 14 岁男孩（T25708）中， Epi4K 联盟（2016）确定了一个从头杂合的 c.913G-A 过渡（c.913G-A, NM_000814。 4）在 GABRB3 基因中，导致 ala305 到 thr（A305T）取代。患者在 5 个月大时出现癫痫样发作。