颅内骨肥厚; 溶质载体家族 39（锌转运体），成员 14

SLC39A14 基因编码一种二价金属转运蛋白，可转运锌、锰、铁和镉（Tuschl 等人总结，2016 年）。锌是数百种酶的必需辅助因子。它参与蛋白质、核酸、碳水化合物和脂质代谢，以及控制基因转录、生长、发育和分化（Taylor and Nicholson 总结，2003）。

▼ 克隆与表达

通过对从大小分级的未成熟骨髓细胞系 cDNA 文库中获得的克隆进行测序，Nomura 等人（1994）克隆了 SLC39A14，他们将其命名为 KIAA0062。推导出的 531 个氨基酸的蛋白质包含可能的跨膜结构域。Northern印迹分析在所有检查的组织和细胞系中检测到SLC39A14表达。在肝脏中表达最高，在脾脏、胸腺和外周血白细胞中表达最低。

通过在数据库中搜索与 LIV-1（SLC39A6; 608731 ）中的独特基序相似的序列， Taylor and Nicholson（2003）确定了 SLC39A14，他们将其命名为 LZT-Hs4。SLC39A14 包含一个长的 N 末端，随后是 8 个假定的跨膜结构域和一个短的 C 末端。它还具有类似于基质金属蛋白酶的催化锌结合位点的基序。SLC39A14 在中国仓鼠卵巢细胞中的表达显示出 53 kD 的表观分子量，表明 SLC39A14 具有多达 3 个 N 连接的碳水化合物侧链。在非还原条件下，SLC39A14 作为三聚体迁移，与离子通道的形成一致。SLC39A14 在质膜上表达，与 F-肌节蛋白共定位，并以类似于膜型基质金属蛋白酶的方式集中在片状伪足上。

使用蛋白质印迹分析，Taylor 等人（2005）检测到带有表位标记的人类 ZIP14 作为双联体，表观分子量为 60 kD，与预测的 54 kD 大小相似。ZIP14 还形成明显的三聚体和更高分子量的物质，在非还原条件下增加。免疫荧光显微镜在 CHO 细胞膜上检测到 ZIP14，在细胞-细胞接触区域染色特别浓。

Zhao 等人使用转染的 HepG2 细胞（2010）发现表位标记的人类 ZIP14 定位于质膜，并与内体中的内化转铁蛋白（TF; 190000 ）以及其他内体和溶酶体标记物部分共定位。

SLC39A1 基因编码 3 种亚型：亚型 1 和 2 相差 20 个氨基酸，由交替剪接的外显子 4（分别为 4B 和 4A）编码。同种型 3 有一个替代外显子 9，但与同种型 1 共享剩余的蛋白质序列。Tuschl 等人（2016）发现 SLC39A1 基因在人肝细胞的细胞膜和细胞质中以点状模式表达。在人脑中，SLC39A1 存在于大型神经元中，特别是在苍白球、岛叶皮层和齿状核中，在其他一些脑区的水平较低。异构体 1 普遍表达，而异构体 2 不在大脑、心脏、骨骼肌或皮肤中表达。同工型 1 和 2 都促进了 HEK293 细胞中 Mn 的吸收，但同工型 2 表现出更大的能力。Mn 仅导致斑马鱼 slc39a14 亚型 2 的转录增加（在Tuschl 等人（2016）的文章中，外显子 4A 和 4B 编码的亚型存在差异；Tuschl（2016）证实异构体 1 由外显子 4B 编码，异构体 2 由外显子 4A 编码。）

亨德里克斯等人（2018）对巨细胞瘤和成骨细胞瘤组织切片进行免疫组化，检测ZIP14在成骨细胞瘤组织破骨样巨细胞和成骨细胞中的表达。然而，ZIP14 不在这些组织的骨细胞中表达。小鼠间充质干细胞的定量 RT-PCR 显示 Zip14 的表达在成骨细胞分化的增殖和成熟过程中是稳定的，在矿化阶段呈上升趋势。此外，与长骨相比，Zip14 在小鼠颅盖骨破骨细胞中的表达量高出 2 倍。

▼ 测绘

通过人类/啮齿动物杂交面板的 PCR，Nomura 等人（1994）将 SLC39A14 基因定位到 8 号染色体。

Hartz（2016）根据 SLC39A14 序列（GenBank D31887 ）与基因组序列（GRCh38）的比对，将 SLC39A14 基因对应到染色体 8p21.3。

▼ 基因功能

柳齐等人（2005）发现 Zip14 是响应松节油诱导的炎症或小鼠肝脏中脂多糖（LPS）的最上调的锌转运蛋白。伊尔6（ 147620） -/- 小鼠在松节油诱导的炎症中既没有表现出低锌血症，也没有表现出 Zip14 诱导，并且暴露于 LPS 的 Il6 -/- 小鼠的低锌血症反应比野生型小鼠更温和。Northern印迹分析揭示了单个Zip14转录物的肝脏特异性上调。免疫组织化学分析显示 Zip14 在肝细胞质膜上的表达增加，以响应 LPS 和松节油。Il6 还在原代肝细胞培养物中增加了 Zip14 的表达，并将 Zip14 蛋白定位到质膜。将小鼠 Zip14 cDNA 转染到人胚胎肾细胞中会增加锌的吸收。柳齐等人（2005）得出的结论是，ZIP14 是一种被 IL6 上调的锌输入蛋白，在伴随炎症和感染的急性期反应的低锌血症中起主要作用。

泰勒等人（2005）发现表达人 ZIP14 的转染 CHO 细胞响应于细胞外锌浓度的增加表现出细胞内锌浓度升高。锌转运需要 ZIP14 的所有跨膜结构域，在 4 摄氏度重复实验时没有明显的转运。

柳齐等人（2006）分析了小鼠 Zip14 在人类和昆虫细胞中表达后介导非 TF 结合铁摄取的能力。Zip14 定位于质膜，其过度表达增加了放射性标记的锌和铁的摄取。铁以 Fe（2+）的形式被吸收，锌的吸收受到抑制。通过小干扰 RNA（siRNA）抑制小鼠肝细胞中的内源性 Zip14 会减少铁和锌的摄取。Zip14 siRNA 还降低了金属硫蛋白（见156350）的 mRNA 水平，表明补偿机制不足以恢复细胞内锌。

高等人（2008）发现敲除人 HepG2 肝癌细胞中的 ZIP14 消除了 HFE（ 613609 ）对非 TF 结合铁摄取的抑制作用。HeLa 细胞中 ZIP14 的表达显着增加了非 TF 结合铁的摄取。HFE 似乎降低了 ZIP14 蛋白的稳定性，对 ZIP14 mRNA 没有影响。

赵等人（2010）发现小鼠 Zip14 在 HEK293T 细胞中的表达增加了在 pH 7.5 和 6.5 下对放射性标记的 Fe 的吸收，但在 pH 5.5 下没有。HepG2 细胞中 ZIP14 的敲除减少了 Fe 从 Fe-TF 中的同化。

施泰姆勒等人（2019）证明 ZIP8（608732 ）和 ZIP14 均位于脑微血管毛细血管内皮细胞（BMVEC）的顶端和基底外侧膜，ZIP14 是基底表面的主要转运蛋白。在极化的 BMVEC 培养物中，细胞从腔面和腔面积累锰，而 siRNA 研究表明，这两种转运蛋白在锰的基础和顶端转运中都有作用。然而，由于 ZIP14 是基底表面的主要转运蛋白，ZIP14 的敲低对基底而不是顶端的锰吸收具有更强大的影响。施泰姆勒等人（2019）得出结论，ZIP14 在锰分泌流出大脑中起作用，而 ZIP8 在锰吸收和大脑积累以及锰分泌流出大脑中起作用。

Scheiber 等人（2019）建立了野生型和 ZIP14 敲除 CaCo-2 细胞的极化培养物。在野生型 CaCo-2 细胞中，ZIP14 的免疫印迹显示 ZIP14 在基底外侧膜富集。极化细胞中的锰转运研究表明，ZIP14 敲除细胞严重损害了从基底外侧到顶端（或分泌）的锰转运，并在顶端到基底外侧（吸收）方向增强了锰转运。Scheiber 等人（2019）得出结论，这些研究支持 ZIP14 作为介导肠细胞基底外侧锰摄取的主要转运蛋白。

▼ 分子遗传学

高锰血症伴肌张力障碍 2

Tuschl 等人在来自 5 个不相关的近亲家族的 8 名患有高锰血症伴肌张力障碍 2（HMNDYT2; 617013 ）的患者中（2016）在 SLC39A14 基因中发现了 5 个不同的纯合突变（ 608736.0001 - 608736.0005），包括 2 个截断和 3 个错义突变。将错义突变转染到 HEK293 细胞中表明突变蛋白正常表达和定位，但与野生型相比导致 Mn 摄取减少，与功能丧失一致。其中一名患者的突变仅影响同种型 2，这种突变不在大脑中表达。然而，该患者的表型与其他患者相似，这表明该疾病中 Mn 的脑沉积继发于 Mn 的全身负荷增加，而不是脑中 Mn 清除的主要缺陷。图施尔等人（2016 年）假设 SLC39A14 中的功能丧失突变导致肝锰摄取受损，从而导致高锰血症和下游神经毒性作用。

通过对来自阿拉伯联合酋长国的 2 名具有 HMDNY2 的无关儿童进行全外显子组测序，Rodan 等人（2018）确定了 SLC3A14 基因（ 608736.0007 ）中相同内含子突变的纯合性。1例患者的父母为近亲，经证实为该突变的杂合子。

在 HMNDYT2 患者中，Juneja 等人（2018）鉴定了 SLC39A14 基因中的纯合突变（R128W; 608736.0008 ）。通过全外显子组测序发现并通过Sanger测序证实的突变在父母中以杂合状态存在。未进行功能研究。

Zeglam 等人在一名患有 HMNDYT2 的阿拉伯利比亚患者中，由近亲所生（2019）在 SLC39A14 基因（P379L; 608736.0009 ）中发现了一个纯合错义突变。该突变是通过全外显子组测序发现的。未进行功能研究。

在一名 65 岁的德系犹太妇女中，由血缘父母所生，患有 HMNDYT2，Namnah 等人（2020）在 SLC39A14 基因（G356S; 608736.0010 ）中发现了一个纯合错义突变。通过全外显子组测序鉴定突变。未进行功能研究。患者有长期构音障碍和肌张力障碍以及血锰水平升高的临床病史。

颅内骨肥厚

Hendrickx 等人在患有颅内骨肥厚（HCIN；144755）的荷兰谱系中受影响的成员（2018 年）确定了 SLC39A14 基因中错义突变（L441R；608736.0006）的杂合性，该基因与家族中的疾病完全分离，并且在 100 个对照或公共变异数据库中未发现。

▼ 动物模型

通过注射柠檬酸铁使 Tf 饱和并增加血浆非 Tf 结合铁，Jenkitkasemwong 等人（2015）发现与野生型相比，Slc39a14 -/- 小鼠的肝脏和胰腺对铁过载具有抵抗力。相比之下，其他 Slc39a14 -/- 组织中的铁吸收高于野生型。Slc39a14 的损失也抵消了膳食铁超载后肝脏中的铁积累。Slc39a14 的缺失阻止了 Hfe -/- 和 Hfe2（HJV; 608374 ） -/- 血色素沉着症小鼠模型中的肝铁过载（见235200）。然而，与单敲除或野生型小鼠相比，Slc39a14 的缺失并未阻止 Hfe -/- 或 Hfe2 -/- 小鼠的其他组织和细胞中铁的积累，而是导致铁积累模式的改变。Jenkitkasemwong 等人（2015）得出结论，SLC39A14 是遗传性血色素沉着症中肝铁过载发展所必需的。

Troche 等人（2016）发现小鼠注射脂多糖（LPS）后的急性炎症诱导 Zip14 的表达，这与细胞因子的上调表达相关。在小鼠中敲除 Zip14 会导致白色脂肪组织发生变化，包括细胞因子产生增加、血浆瘦素（LEP; 164160 ）增加、脂肪细胞肥大、脂质稳态改变、细胞总锌含量升高和胰岛素信号传导减弱。Zip14 -/- 小鼠的脂肪组织前脂肪细胞标志物水平升高，分化标志物表达降低，NF-kappa-B（见164011）和 Stat3（102582 ）激活）途径。这些变化伴随着全身性内毒素血症。口服抗生素后脂肪的代谢变化被逆转。在 3T3-L1 小鼠脂肪细胞中通过 siRNA 敲低 Zip14 导致动员锌的能力受损，从而导致 LPS 刺激后炎症通路的失调。Troche 等人（2016 年）假设 Zip14 的缺失可能会限制细胞内锌的可用性，从而产生肥大的炎症表型。

图施尔等人（2016）发现斑马鱼中 slc39a14 基因的敲低导致锰水平增加，但铁、锌和镉水平不变。突变动物存活到成年，没有任何明显的形态或发育缺陷。然而，与野生型相比，暴露于 Mn 导致运动活性降低，并且对 Mn 诱导的毒性的敏感性增加。锰主要在突变动物的大脑中积累，但在内脏中不积累。用螯合剂处理突变幼虫导致锰吸收水平降低。

亨德里克斯等人（2018）分析了 Zip14 +/+ 和 Zip14 -/- 小鼠的颅骨，发现颅骨厚度或孔隙率没有显着差异。作者生成了普遍表达 L441R 突变的小鼠（见608736.0001）并观察到围产期致死率。L441R 在成骨细胞中的条件表达显示颅骨参数没有显着差异；然而，股骨分析显示由于骨内骨形成增强，皮质厚度显着增加。此外，还有骨质疏松性骨小梁表型。作者得出结论，ZIP14 是骨稳态的调节剂。

Jenkitkasemwong 等人（2018）表明 Slc39a14 基因敲除小鼠（Slc39a14 -/-）的锰组织分布异常，包括肝脏中锰含量低，骨骼和大脑中锰含量升高，尤其是在脑桥、苍白球和小脑中. 与野生型小鼠相比，Slc39a14 -/- 小鼠在 4 周龄时的肝脏中铁、锌和钴含量也较低。在 Slc39a14 -/- 小鼠中进行的锰示踪剂研究表明，肝脏和胰腺的摄取受损，肠道排泄减少。Slc39a14 -/- 小鼠有运动异常。Slc39a14 -/- 小鼠的低锰饮食导致正常的脑锰水平，但不能纠正运动缺陷。

Scheiber 等人（2019）产生了肝脏特异性和肠道特异性 Zip14 敲除小鼠。肝脏特异性敲除小鼠肝脏中的锰减少，而其他组织中没有锰的积累。肠道特异性 Zip14 敲除小鼠的肝脏和大脑锰水平增加。Scheiber 等人（2019）得出结论，肠道 ZIP14 对于控制系统性锰稳态很重要。

▼ 等位基因变体（ 10 个精选示例）：

.0001 高锰血症伴肌张力障碍 2
SLC39A14、PHE98VAL
Tuschl 等人的 2 个姐妹（A 家族），来自也门的近亲，患有高锰血症伴肌张力障碍 2（HMNDYT2; 617013 ）（2016 年）在 SLC39A14 基因的外显子 3 中鉴定出纯合 c.292T-G 颠换（c.292T-G，NM_015359.4），导致在保守残基处发生 phe98-to-val（F98V）取代。通过连锁分析和候选基因测序相结合发现的变体在 dbSNP（build 132）、1000 Genomes Project 或 ExAC 数据库中未发现；未受影响的父母是突变的杂合子。将突变转染到 HEK293 细胞中表明突变蛋白正常表达和定位，但与野生型相比导致 Mn 摄取减少，与功能丧失一致。

.0002 高锰血症伴肌张力障碍 2
SLC39A14、GLU105TER
Tuschl 等人在一个女孩（B 家庭）中，由近亲埃及父母所生，患有高锰血症伴肌张力障碍 2（HMNDYT2; 617013 ）（2016 年）在 SLC39A14 基因的外显子 3 中鉴定出纯合 c.313G-T 颠换（c.313G-T，NM_015359.4），导致 glu105-to-ter（E105X）取代。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变在 dbSNP（build 132）、1000 Genomes Project 或 ExAC 数据库中未发现；未受影响的父母是突变的杂合子。该患者有一个同样患病的姐姐，她在 13 个月大时去世，但无法从姐姐那里获得遗传材料。

在一个 24 个月大的女孩（14DG0924）中，由近亲所生，患有 HMNDYT2，Anazi等人（2017）确定了 SLC39A14 基因中 E105X 突变的纯合性。通过全外显子组测序鉴定突变。该患者有发育倒退、脑部 MRI 上的苍白球信号异常和血锰升高，还有一个同样受影响的已故姐姐。

.0003 高锰血症伴肌张力障碍 2
SLC39A14，2-BP 删除，NT477
Tuschl 等人在一个女孩（家庭 C）中，由近亲印度父母所生，患有高锰血症伴肌张力障碍 2（HMNDYT2；617013）（2016）在 SLC39A14 基因的外显子 4A 中发现了一个纯合 2-bp 缺失（c.477_478del, NM_015359.4），导致移码和过早终止（Ser160CysfsTer5）。通过 Sanger 测序发现的突变在 dbSNP（build 132）、1000 Genomes Project 或 ExAC 数据库中未发现；未受影响的父母是突变的杂合子。该突变仅影响基因的亚型 2，但患者的表型与其他突变患者相似。然而，该患者对螯合疗法反应良好。

.0004 高锰血症伴肌张力障碍 2
SLC39A14、GLY383ARG
Tuschl 等人在一个男孩（家庭 D）中出生，其父母是西班牙血亲，患有高锰血症伴肌张力障碍 2（HMNDYT2；617013）（2016）在 SLC39A14 基因的第 7 外显子的最后一个核苷酸中鉴定出纯合 c.1147G-A 转换（c.1147G-A，NM_015359.4），导致在一个保守残基处的 gly383-to-arg（G383R）取代金属结合所需的图案。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变在 dbSNP（build 132）、1000 Genomes Project 或 ExAC 数据库中未发现；家庭内部的隔离分析是不可能的。患者在 4 岁时死亡。将突变转染到 HEK293 细胞中表明突变蛋白正常表达和定位，但与野生型相比导致 Mn 摄取减少，与功能丧失一致。

.0005 高锰血症伴肌张力障碍 2
SLC39A14、ASN469LYS
Tuschl 等人的 3 个同胞（E 家族）是黎巴嫩血缘父母，患有高锰血症伴肌张力障碍 2（HMNDYT2; 617013 ）（2016）在 SLC39A14 基因的外显子 9 中鉴定出纯合 c.1407C-G 颠换（c.1407C-G，NM_015359.4），导致在高度保守的残基处发生 asn469-to-lys（N469K）取代。该突变是通过连锁分析和全外显子组测序的组合发现并通过 Sanger 测序确认的，在 dbSNP（build 132）、1000 Genomes Project 或 ExAC 数据库中未发现。每个未受影响的父母都是突变的杂合子。将突变转染到 HEK293 细胞中表明突变蛋白正常表达和定位，但与野生型相比导致 Mn 摄取减少，与功能丧失一致。

.0006 颅内骨质增生症（1 个家族）
SLC39A14、LEU441ARG
在患有颅内骨肥厚（HCIN；144755）的荷兰谱系的受影响成员中，最初由Manni 等人报道（1990），亨德里克斯等人（2018）鉴定了 SLC39A14 基因外显子 8 中 c.1322T-G 颠换（c.1322T-G，NM_001128431.2）的杂合性，导致高度保守残基处的 leu441-to-arg（L441R）取代。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病完全分离，并且在 100 个种族匹配的对照或 dbSNP、1000 Genomes Project 或 ExAC 数据库中未发现。HEK293 细胞的功能分析表明，与野生型 ZIP14 不同，L441R 突变体不定位于质膜，并且在转染 L441R 的细胞中没有锌摄取的迹象。L441R 突变体的过表达导致细胞内锌积累显着增加，大于野生型 ZIP14，表明不稳定锌被困在突变细胞中。与对照颅骨活检相比，对患者颅骨和第一颈椎活检标本的分析显示，患者内部皮质严重受累，比对照更宽，特征是大量且密集的组织良好的骨，表明骨形成增加或减少骨吸收。与患者外皮层和颈椎皮层或对照内皮层相比，患者内皮层的哈弗斯通道数量和骨细胞数量显着降低。提示骨形成增加或骨吸收减少。与患者外皮层和颈椎皮层或对照内皮层相比，患者内皮层的哈弗斯通道数量和骨细胞数量显着降低。提示骨形成增加或骨吸收减少。与患者外皮层和颈椎皮层或对照内皮层相比，患者内皮层的哈弗斯通道数量和骨细胞数量显着降低。

.0007 高锰血症伴肌张力障碍 2
SLC39A14、IVS5AS、CG、-9
在来自阿拉伯联合酋长国的 2 名无血缘关系的儿童中，患有高锰血症伴肌张力障碍 2（HMNDYT2; 617013 ），Rodan 等人（2018）鉴定了 SLC39A14 基因的内含子 5（IVS5-9C-G）中的纯合剪接位点突变（c.751C-G, NM_001128431），导致外显子 5 和 6 之间的异常剪接以及内含子 5 中的早期终止密码子. 其中1名患者的父母被证实为该突变的杂合子。来自 1 名患者的成纤维细胞中 SLC39A14 的定量 RT-PCR 分析证实了异常剪接，并显示变异区域周围的转录水平降低。

.0008 高锰血症伴肌张力障碍 2
SLC39A14、ARG128TRP

在一名患有肌张力障碍 2 型高锰血症（HMNDYT2; 617013 ）的 1 岁患者中， Juneja 等人（2018 年）在 SLC39A14 基因中鉴定出纯合 c.382C-T 转换（c.382C-T，NM_015359），导致 arg128 到 trp（R128W）取代。通过全外显子组测序鉴定并通过Sanger测序确认的突变在父母中以杂合状态存在。ExAC 数据库中不存在该突变。未进行功能研究。患者有神经变性病史，伴有肌张力障碍、血锰水平升高、苍白球和齿状核 MRI 信号异常。

.0009 高锰血症伴肌张力障碍 2
SLC39A14、PRO379LEU

Zeglam 等人研究了一名 3 岁的阿拉伯利比亚患者，该患者为近亲父母所生，患有高锰血症伴肌张力障碍 2（HMNDYT2; 617013）（2019 年）确定了 SLC39A14 基因中 c.1136C-T 转换（c.1336C-T，NM_001128431.2）的纯合性，导致 pro379 到 leu（P379L）取代。通过全外显子组测序鉴定突变。未进行功能研究。患者有高锰血症、肌张力障碍和缺铁性贫血。

.0010 高锰血症伴肌张力障碍 2
SLC39A14、GLY356SER

Namnah 等人对一名 65 岁的德系犹太妇女，由近亲出生，患有高锰血症伴肌张力障碍 2（HMNDYT2; 617013 ）（2020 年）在 SLC39A14 基因的保守位点鉴定了 c.1066G-A 转换（chr8.22273712G-A，GRCh37）的纯合性，导致 gly356 到 ser（G356S）取代。该突变是通过全外显子组测序发现的。在 gnomAD 数据库中，阿什肯纳兹犹太人中的突变频率为 3,316 分之一，非洲人的频率为 42,004 分之一。