GASDERMIN E; GSDME

• DFNA5基因；DFNA5
• 与雌激素受体表达 1 呈负相关；ICERE1

HGNC 批准的基因符号：GSDME

细胞遗传学定位：7p15.3 基因组坐标（GRCh38）：7:24,698,354-24,762,234（来自 NCBI）

▼ 描述

焦亡是细胞死亡的一种形式，涉及通过成孔蛋白使细胞膜穿孔。GSDME 是一种 Gasdermin 蛋白，可被 半胱天冬酶-3（CASP3; 600636） 特异性切割和激活，导致细胞焦亡（Rogers et al., 2017; Wang et al., 2017）。

▼ 克隆与表达

Van Laer 等人通过在常染色体显性非综合征性耳聋 5（600994） 定义的关键区域中进行定位克隆策略（1998） 分离出一个在耳蜗中表达的基因，命名为 DFNA5。DFNA5 cDNA 序列预测为 496 个氨基酸的蛋白质。范拉尔等人（1998） 发现 DFNA5 和“与雌激素受体表达负相关”基因（ICERE1） 之间存在显着的同源性。ICERE1 是在一项比较雌激素受体阳性和雌激素受体阴性乳腺癌的差异显示研究中发现的（Thompson 和 Weigel，1998）。基于各种考虑，Van Laer 等人（1998） 得出结论，ICERE1 和 DFNA5 可能代表相同的基因，并且 ICERE1 中的起始密码子和终止密码子被错误地识别。范拉尔等人（1998） 还通过筛选小鼠耳蜗 cDNA 文库克隆了小鼠同源物。对 8 种人体组织的 Northern 印迹分析检测到 2.2 kb DFNA5 转录物，该转录物在胎盘中高度表达，而在心脏、大脑和肾脏中表达量低得多。RT-PCR检测小鼠耳蜗上皮嵴和血管纹中的Dfna5。

通过比较 DFNA5-gasdermin（参见 611218）家族成员，Op de Beeck 等人（2011） 确定 DFNA5 具有 3 结构域结构，球状结构域 A 和 B 由铰链区分隔。N 端结构域 A 预计具有 α/β 折叠，而 C 端结构域 B 预计具有可形成卷曲螺旋的长 α 螺旋结构。

王等人（2017）发现GSDME在人类细胞系和正常人表皮角质形成细胞、胎盘上皮细胞和脐动脉平滑肌细胞中存在差异表达，但在脐静脉内皮细胞或主动脉平滑肌细胞中没有表达。数据库分析表明GSDME是最古老的gasdermin，在文昌鱼中得到保护。

▼ 基因结构

Van Laer 等人（1998） 确定 DFNA5 基因包含 10 个外显子，跨度约为 60 kb。57 bp 的 5-prime UTR 在假定的翻译开始之前。

▼ 测绘

Van Laer 等人的地图（1998） 确定了位于染色体 7p15 的耳聋基因座关键区域内的 DFNA5 基因。范拉尔等人（1998） 通过 FISH 将小鼠同源物定位到 6 号染色体上与人类染色体 7p15 同源的区域。他们指出，没有聋鼠突变体被定位到该区域。

▼ 基因功能

Thompson和Weigel（1998）发现乳腺癌中ICERE1基因的表达与雌激素受体（ESR1；133430）的表达呈负相关。

Masuda 等人通过微阵列分析人肝细胞癌细胞系中 p53（TP53；191170）诱导的转录本（2006） 鉴定出 DFNA5。DNFA5 的表达被内源性 p53 激活以响应各种细胞应激。序列分析和 ChIP 测定揭示了 DFNA5 基因内含子 1 中的 p53 结合基序。对从受辐射的野生型和 p53 敲低小鼠获得的组织进行 RT-PCR 揭示了结肠中 p53 依赖性 Dfna5 的诱导。在没有 DNA 损伤的情况下，在大脑和结肠中观察到 Dfna5 的 p53 依赖性表达，但在其他组织中 Dfna5 的表达不依赖于 p53 表达。DFNA5 转染细胞的免疫染色显示其表达主要在细胞质中，还有一部分细胞在细胞核中。增田等人。

Op de Beeck 等人通过转染人和猴细胞系（2011） 表明，人 DNFA5 结构域 A 的过度表达（而非全长 DNFA5）在出现坏死特征之前诱导细胞凋亡。结构域 A 内的截短表明，整个结构域 A 结构是诱导 HEK293 细胞凋亡所必需的。对野生型和 Dnfa5 -/- 出生后第 0 天小鼠内耳样本的微阵列分析表明，Dnfa5 敲除导致涉及软骨维护和 DNA 修复的基因上调，以及涉及能量代谢和细胞凋亡的基因下调。

Rogers 等人使用小鼠和人类细胞（2017） 发现 CASP3（600636） 在 asp270 之后裂解 GSDME，生成坏死的 N 端片段，该片段将自身靶向质膜，诱导继发性坏死/焦亡。当用依托泊苷或水疱性口炎病毒等凋亡触发物刺激时，表达 GSDME 的细胞会进展为继发性坏死，但当 GSDME 被删除时，细胞会分解成小的凋亡小体。罗杰斯等人（2017） 得出的结论是，GSDME 是调节凋亡细胞解体和进展为继发性坏死的中心分子。

王等人孤立地（2017） 发现 CASP3 在体外和细胞系中跟随 asp270 切割人类 GSDME，并且 GSDME 的 N 末端片段改变了细胞对 TNF（191160） 或化疗药物的反应，从细胞凋亡变为细胞焦亡。缺乏 GSDME 表达的人类细胞系没有表现出对 TNF 或化疗药物的焦亡反应。GSDME 的 CASP3 识别基序中 asp267 或 asp270 的突变、GSDME 表达的敲除、或 CASP3 的敲除或抑制消除了对 TNF 或化疗剂的焦亡反应。脂质体实验表明焦亡涉及 GSDME 的 N 末端结构域与 4,5-二磷酸磷脂酰肌醇的结合、孔的形成以及脂质体内容物的损失。

张等人（2020） 表明，22 个测试的癌症相关 GSDME 突变中有 20 个降低了 GSDME 功能。在小鼠中，在表达 GSDME 的肿瘤中敲除 Gsdme 会增强肿瘤生长，而在抑制 Gsdme 的肿瘤中异位表达会抑制肿瘤生长。这种肿瘤抑制是由杀伤细胞毒性淋巴细胞介导的：它在穿孔素（170280） 缺陷小鼠或杀伤淋巴细胞耗尽的小鼠中被消除。GSDME 表达增强了肿瘤相关巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用，以及肿瘤浸润自然杀伤细胞和 CD8+ T 细胞的数量和功能。杀伤细胞颗粒酶 B（123910） 还通过在与 CASP3 相同的位点直接裂解 GSDME 来激活靶细胞中不依赖于 半胱天冬酶 的细胞焦亡。不可切割或孔缺陷的 GSDME 蛋白不具有肿瘤抑制作用。因此，

▼ 分子遗传学

Van Laer 等人（1998） 在 DFNA5 基因（608798.0001） 的内含子 7 中发现了一个突变，该突变与 Van Camp 等报道的荷兰家族中的非综合征性耳聋共分离（1995） 和范拉尔等人（1997）；参见 600994。插入/删除突变不影响内含子-外显子边界，但删除了内含子 3-prime 末端的 5 个 G-三联体，导致外显子 8 的跳跃。外显子 8 的缺失导致从氨基酸 330 开始的移码，引入了 41 个氨基酸的异常片段，随后引入了过早终止蛋白质的终止密码子。

年龄相关性听力障碍（ARHI） 或老年性耳聋是一种感音神经性高频听力损失，被认为是环境和遗传因素相互作用造成的。由于 DFNA5 家族的听力损失与 ARHI 中观察到的听力损失非常相似，Van Laer 等人（2002） 对国家心肺和血液研究所弗雷明汉心脏研究的 328 个家系的高频听力损失的定量测量进行了连锁分析。未检测到 ARHI 与 DFNA5 区域的微卫星标记之间存在显着关联。对 10 个随机个体的 DFNA5 编码区进行测序，检测到 6 个 SNP。其中两个 SNP 导致氨基酸取代（P142H 和 V207M），并被选择用于进一步分析。对 116 名随机的比利时和荷兰受试者进行了试点实验，但没有检测到 SNP 和 ARHI 之间的关联。随后，对从 Framingham 队列中选出的 93 例 ARHI 病例和 83 例对照进行了 P142H 基因分型，但没有检测到等位基因或基因型关联。范拉尔等人（2002） 得出的结论是，可能有许多不同的基因对 ARHI 产生影响，每个基因的作用都很弱，而且 ARHI 可能太复杂，无法用中等样本量进行研究。

在一个患有常染色体显性遗传性非综合征性感音神经性耳聋的中国家庭中，Yu 等人（2003） 在 DFNA5 基因（608798.0002） 中发现了一个 3 bp 的缺失，该缺失与表型分离，预计会导致外显子 8 的跳跃，就像 Van Laer 等人之前报道的 DFNA5 突变一样（1998）。

Bischoff 等人在一个患有常染色体显性耳聋的 5 代荷兰家庭中（2004） 在 DFNA5 基因（608798.0003） 中发现了一个剪接位点突变，该突变导致外显子 8 的跳跃。由于该家族受影响成员的短转录本数量相对较低，作者认为该突变可能具有显性失活效应，而不是单倍体不足。

在使用 HEK293T 细胞的转染研究中，Van Laer 等人（2004） 发现，与野生型 DFNA5-GFP 相比，当细胞用突变型 DFNA5-GFP 转染时，转染后细胞死亡大约增加一倍，细胞死亡归因于坏死而不是凋亡事件。Van Laer 等人根据这一信息，再加上观察到 DFNA5 中所有 3 个已识别的突变都会导致 mRNA 水平上的外显子 8 跳跃（2004） 提出与 DFNA5 相关的听力损伤是由功能获得性突变引起的。

程等人（2007） 报道了一个患有常染色体迟发性耳聋的 5 代中国家庭，他们发现了一个杂合剪接位点突变，导致外显子 8 的跳跃，经 RT-PCR 分析证实。

Van Laer 等人在一个 5 代伊朗家庭中分离出非综合征性常染色体显性遗传性感音神经性听力损失，该听力损失似乎与 DNFA5 基因座相对应（2007） 在 DFNA5 基因的外显子 5 中发现了一个杂合截断突变。然而，进一步的分析表明，该突变并未与该家族中的听力损失分离，并且随后发现了与 4 号染色体上的基因座的连锁。作者表示，这些发现支持了这样的假设：只有由外显子 8 跳跃引起的特定功能获得性突变才会导致 DFNA5 相关的听力损失。

王等人（2017） 发现由外显子 8 跳跃产生的突变 GSDME 蛋白不稳定，在 293T 细胞中表达时会引发广泛的细胞焦亡。

Booth 等人使用 2 个下一代测序平台（2018） 鉴定了 5 个患有常染色体显性舌后进行性非综合征性听力损失的家庭，其中 DFNA5 基因有 3 个新突变和 2 个复发突变。这3个新突变是外显子8内的错义突变，预计它们会降低剪接效率或废除剪接（参见例如Q368E, 608798.0005）。使用小基因在体外证实了这 3 个突变的功能影响。作者指出，之前被忽视的外显子 8 内的沉默突变可能会改变剪接；因此，应该评估与 DFNA5 基因相关的高频进行性听力损失家庭的侧翼内含子和外显子本身的变异。

▼ 动物模型

王等（2017） 发现 Gsdme -/- 小鼠发育正常。与野生型相比，Gsdme -/- 小鼠对顺铂或博来霉素诱导的胃肠组织、脾脏和肺损伤具有抵抗力。

▼ 等位基因变异（5 个选定示例）：

.0001 耳聋，常染色体显性 5
GSDME、INS/DEL、EX8DEL
在一个患有常染色体显性耳聋（DFNA5；600994）的荷兰大家庭中，Van Laer 等人（1998） 发现受影响的成员从 DFNA5 基因的内含子 7 删除了 1,189 bp，并从内含子 8 向内含子 7 反向插入了 127 bp，随后是一段来源不明的 GCCCA 片段。外显子 7 和 8、内含子-外显子边界以及内含子 7 的分支点序列仍然存在。结果表明，受影响的家庭成员中外显子 8（193 bp）被跳过。外显子 8 的缺失导致从第 330 位氨基酸开始发生移码，引入了 41 个氨基酸的异常序列，随后引入了提前终止蛋白质的终止密码子。异常剪接被认为是由内含子 7 中 5 个 G-三联体的缺失引起的。来自其他来源的证据表明，除了内含子/外显子共有序列和分支点之外的序列也参与剪接位点选择。特别是内含子 G 三联体发挥着重要作用。

.0002 耳聋，常染色体显性遗传 5
GSMDE、3-BP DEL、IVS7、-17CTT
在患有常染色体显性非综合征性感音神经性耳聋（DFNA5；600994） 的家庭受影响成员中，Yu 等人（2003） 发现了 DFNA5 基因中的一个突变，即内含子 7 的多嘧啶束中的 CTT 缺失，预计该突变会导致阅读框发生移位并在第 372 位引入终止密码子。该突变与之前报道的突变（600994.0001） 一样，导致 DFNA5 的外显子 8 的跳跃。于等人（2003） 证实了先前鉴定的 DFNA5 短亚型的存在，并得出结论，其家族中的 3 个核苷酸缺失不会影响该短亚型的功能。

帕克等人（2010） 在患有非综合征性感音神经性耳聋的韩国家庭成员中发现了内含子 7 中的 3-bp 缺失，他们将其称为 991-15_991-13del。单倍型分析表明该家系与Yu等报道的中国家系具有相似性（2003）共享一个共同的单倍型，表明创始人效应。

.0003 常染色体显性耳聋 5
GSMDE、IVS7AS、CG、-6
在患有常染色体显性耳聋的第 5 代荷兰家庭的受影响成员中（DFNA5；600994），Bischoff 等人（2004） 在 DFNA5 基因内含子 7 的剪接受体位点 -6 处鉴定出 1200C-G 颠换。这导致外显子 8 的跳过，从而导致 41 个异常密码子，随后是一个过早终止密码子。C-G 颠换产生了 RsaI 限制性位点，用于证明家族中突变的共分离。由于该家族受影响成员的短转录本数量相对较低，Bischoff 等人（2004）表明这可能代表显性负效应而不是单倍体不足。

.0004 常染色体显性遗传性耳聋 5
GSMDE、IVS8DS、AG、+4
在患有常染色体显性迟发性耳聋（DFNA5; 600994） 的一个中国 5 代大家庭的受影响成员中，Cheng 等人（2007） 在 DFNA5 基因的内含子 8 中发现了杂合剪接位点突变，导致外显子 8 的跳跃，RT-PCR 分析证实了这一点。预计所得蛋白质将被提前终止。100 条对照染色体中不存在突变。程等人（2007） 指出 DFNA5 基因中描述的所有致病性突变都会导致外显子 8 的跳跃，这表明具有非常特殊的功能获得效应。

.0005 耳聋，常染色体显性遗传 5
GSMDE，GLN368GLU
在患有常染色体显性遗传性舌后进行性非综合征性听力损失（DFNA5；600994） 的欧洲家庭（CDS-6824） 受影响成员中，Booth 等人（2018） 在 DFNA5 基因的外显子 8 中发现了 c.1102C-G 颠换（c.1102C-G，NM_004403.2），导致保守残基处发生 gln368-to-glu（Q368E） 取代，从而分离了表型。由于创建了新的隐秘供体位点和隐秘受体位点，预计该变体会改变剪接。使用具有 DFNA5 外显子 8 的小基因进行的体外分析表明，该变异会导致外显子 8 的跳跃。ExAC（v.0.3） 或 gnomAD（v.2.0.2） 数据库中不存在该突变。