纤毛和鞭毛相关蛋白 410; CFAP410

21 号染色体开放解读码组 2；C21ORF2

HGNC 批准的基因符号：CFAP410

细胞遗传学位置：21q22.3 基因组坐标（GRCh38）：21:44,328,943-44,339,416（来自 NCBI）

▼ 描述

C21ORF2 基因编码纤毛发生所必需的蛋白质（Suga et al., 2016）。C21ORF2 蛋白似乎也在 DNA 损伤修复中发挥作用（Fang et al., 2015）。

▼ 克隆和表达

Scott 等人（1998）进行外显子捕获来鉴定 MX1（147150）位点和 21qter 之间染色体区域的基因。一个 19 bp 外显子与多个 EST 相同。使用完整的 EST 序列、RT-PCR 和文库筛选来组装全长 cDNA 序列。该基因称为 C21ORF2，编码 256 个氨基酸的多肽。人类组织 RNA 的 Northern 印迹分析揭示了 2 个普遍表达的 2.2 和 1.2 kb mRNA。

Fang 等人使用免疫组织化学分析（2015）将表位标记的 C21ORF2 定位到转染的 HeLa 细胞的细胞质中。

惠威等人（2015）证明 C21ORF2 定位于小鼠 IMCD3 和人 TERT-RPEI 细胞的基体，以及小鼠光感受器中连接纤毛的基部。此外，他们还证实了小鼠胚胎中正在发育的肋骨和髋关节中的表达。

Khan 等人通过对人、小鼠和猪视网膜冷冻切片进行免疫组织化学分析（2015）观察到 C21ORF2 在感光层中强烈表达，而在视网膜其他层中则有微弱的免疫荧光。C21ORF2和抗centrin-3（CETN3；602907）（睫状室的分子标记）的双重免疫荧光标记揭示了C21ORF2在光感受器纤毛的相邻子中心粒的纤毛周围室中的一致定位，以及C21ORF2在高尔基体所在的深部内节中的积累。作者通过免疫电子显微镜证实了 C21ORF2 在小鼠视网膜的睫状体周围室和感光细胞内段中的“近中心粒”定位。

Wang 等人在小鼠视网膜中使用 C21orf2-EGFP 融合构建体（2016）观察到 C21orf2 在内核层外限的感光细胞亚群中表达最显着，而在视网膜色素上皮细胞中的表达有限。视网膜下注射显示C21orf2-EGFP融合蛋白存在于内部节段中，但不存在于邻近的外部节段中。此外，C21orf2-EGFP延伸到视锥细胞的PNA阳性外节中，并且似乎严格限制在纤毛内，而没有分散到周围的外节结构中。线粒体染色显示 C21orf2-EGFP 融合蛋白的亚细胞分布与线粒体的亚细胞分布互补。王等人（2016）得出的结论是，在光感受器中，

须贺等人（2016）研究了小鼠和猴子视网膜中的 C21orf2 表达，并证实了两者的感光细胞连接纤毛中的定位，与乙酰化微管蛋白相关。在猴子视网膜的内节中也检测到了 C21orf2。

▼ 基因结构

通过序列分析，Scott 等人（1998）表明C21ORF2基因由跨度10.5 kb的7个外显子编码。

▼ 测绘

斯科特等人的地图（1998）将 C21ORF2 基因定位于染色体 21q22.3，位于 PFKL 基因（171860）远端 1.2 kb 的位置，转录方向朝向着丝粒。

▼ 基因功能

使用免疫共沉淀分析，Fang 等人（2015）表明，在 HeLa 细胞中，C21ORF2 与 NEK1（604588）相互作用，NEK1 是一种参与 DNA 损伤反应的激酶。通过短发夹 RNA 消除 C21ORF2 不会改变细胞增殖，但会增加细胞对电离辐射的敏感性。C21ORF2 的敲低通过同源重组引起有缺陷的 DNA 修复，但不是非同源末端连接，并且 C21ORF2 敲低细胞没有表现出 G2 期 DNA 损伤检查点的激活缺陷。细胞暴露于电离辐射后，NEK1（而非 C21ORF2）易位至细胞核。NEK1 的过度表达可挽救因 C21ORF2 缺失而导致的 DNA 修复缺陷。方等人（2015）得出结论，C21ORF2 和 NEK1 在相同的 DNA 损伤修复途径中发挥作用。

通过亲和蛋白质组学和共免疫沉淀测定，Wheway 等人（2015）证明 C21ORF2、NEK1 和 SPATA7（609868）是同一蛋白质复合物的一部分。进一步分析表明，NEK1 从牛视网膜裂解物中拉低了 C21ORF2。免疫荧光研究表明，C21ORF2 与 NEK1 和 SPATA7 在人 TERT-RPEI 细胞的基体共定位，并且从牛视网膜裂解物中 GST 下拉 SPATA7 可有效恢复内源性 C21ORF2 和 NEK1。人类野生型 C21ORF2 对 nek1 缺失斑马鱼的纤毛病特征进行了部分挽救，进一步证明了 C21ORF2 和 NEK1 之间的功能相互作用。惠威等人（2015）表明在 C21ORF2 突变个体中观察到的视网膜表型可能是由于患者光感受器中包含 SPATA7/C21ORF2 的模块功能失调造成的，

Wang 等人使用软骨细胞分化的体外小鼠模型（2016）在 ATDC5 细胞的软骨细胞分化过程中检查了 C21ORF2 的小鼠同源物 1810043G02Rik 的 mRNA 表达，并观察到 1810043G02Rik 的表达在软骨分化过程中持续受到抑制。人软骨肉瘤细胞系 OUMS-27 中 C21ORF2 的敲低导致软骨细胞标记基因表达显着下降。王等人（2016）表明 C21ORF2 对于维持分化的软骨细胞表型是必需的。

▼ 分子遗传学

中轴型脊柱干骺端发育不良

惠威等人（2015）将经过验证的纤毛发生候选基因与来自一组表现出四肢和肋骨缩短、胸部狭窄和视网膜变性（SMDAX; 602271）的患者的全外显子组数据进行交叉比较，并在来自 3 个不相关家庭的受影响个体中鉴定出 C21ORF2 基因（603191）的纯合或复合杂合突变（参见例如 603191.0001 和 60） 3191.0002）。此外，在 Abu-Safieh 等人先前报道的一名患者中检测到 C21ORF2（603191.0003）中 1 bp 缺失的纯合性（2013）患有孤立性视杆细胞营养不良（见 617547），但后来的重新评估显示其胸部变形且身材非常矮小。

王等人（2016）在来自 6 个轴性 SMD 家族的 9 名患者（603191.0001 和 603191.0006-603191.0009）中发现了 C21ORF2 基因的双等位基因突变。

在一位身材矮小、胸廓狭窄、患有视网膜色素变性的日本姐妹和兄弟中，Suga 等人（2016）鉴定了 C21ORF2 基因错义突变的复合杂合性（603191.0008; 603191.0010）。

McInerney-Leo 等人对一名身材矮小、胸廓极其狭窄、严重脊柱侧弯和视网膜营养不良的 30 岁女性进行了研究（2017）鉴定了 C21ORF2 基因中反复出现的 R73P 突变的纯合性。作者将报告的 C21ORF2 突变患者的临床结果制成表格，指出所有病例均患有视网膜疾病，没有人患有肾脏疾病，并且骨骼表型各不相同。

伴有或不伴有黄斑葡萄肿的视网膜营养不良

Khan 等人在 3 名来自沙特阿拉伯无关近亲家庭的患有早发性视网膜营养不良并黄斑葡萄肿的女性先证者中（RDMS；617547）（2015）鉴定了 C21ORF2 基因突变的纯合性（603191.0004; 603191.0005）。注意到 Wheway 等人研究的一些 SMDAX 患者。Khan 等人（2015）仅表现出轻微的骨骼发育不良迹象（2015）表明，等位基因 C21ORF2 相关疾病存在一个表型连续体，从轻度的非综合征性视网膜营养不良到重度的骨骼发育不良综合征。

Abu-Safieh 等人通过对来自视网膜营养不良复制队列的 7 名沙特阿拉伯患者进行直接测序，其自身酶组模式与 C21ORF2 基因重叠（2013）在 1 名视网膜营养不良患者中鉴定出剪接位点突变（603191.0006）的纯合性。

在一对患有孤立性视网膜营养不良的日本兄妹中，Suga 等人（2016）鉴定了 C21ORF2 基因中错义突变的纯合性（Y107C; 603191.0011）。

▼ 等位基因变异体（11 个选定示例）：.

0001 脊柱干骺端发育不良、轴向
CFAP410、ARG73PRO（rs140451304）
Wheway 等人在 5 名患有视网膜营养不良、严重脊柱侧弯和髋关节发育不良（SMDAX；602271）的同胞（GC4693 家族）中（2015）鉴定了 C21ORF2 基因中 c.218G-C 颠换（c.218G-C, NM_004928.2）的纯合性，导致在富含亮氨酸重复（LRR）结构域内的高度保守残基处发生 arg73 到 pro（R73P）的取代。他们未受影响的母亲的突变是杂合的，该突变在 Exome Variant Server 数据库中的次要等位基因频率为 0 至 0.01%，在 ExAC 数据库中的频率为 0.03304%（37/111,976 个等位基因）。无法从他们未受影响的父亲身上获取 DNA。在 2 名男性同胞中，还观察到脾肿大和精子活力降低。Wheway 等人发现，来自北爱尔兰一个无亲缘关系家庭的一对兄妹（UCL-111）在骨骼检查中表现出狭窄的胸部和骨盆骨畸形，并在儿童时期出现了视网膜变性（2015）鉴定了 C21ORF2 中 R73P 突变和 c.671T-C 转变的复合杂合性，导致 leu224 到 pro（L224P; 603191.0002）取代。来自 UCL-111 家族的第三个同胞也携带这两种突变，仅患有视杆细胞营养不良，没有表现出任何骨骼异常。在 siRNA 敲低内源性 C21orf2 后，mIMCD3 细胞中 R73P 或 L224P 变体的外源表达部分挽救了纤毛发生，表明它们代表亚等位突变。此外，R73P 突变体 RNA 拯救 nek1（604588）缺失的斑马鱼表型的效果不如野生型 C21ORF2，

Wang等人感染了SMDAX的土耳其母子，以及母亲受影响的妹妹，以及一名28岁的瑞典妇女（2016）鉴定了 C21ORF2 基因中 R73P 突变的纯合性，该突变位于 N 端保守区域的第二个 LLR 结构域。该突变在 100 名土耳其对照中不存在，但在 ESP6500 和 ExAC 数据库中以非常低的等位基因频率存在（分别为 0.0154% 和 0.0334%）。王等人（2016）指出 Wheway 等人报告的患者的骨骼表型（2015）携带 R73P 突变的人作为 Jeune 综合征（见 208500）队列的一部分进行研究，与他们自己的轴性 SMD 患者相似。

McInerney-Leo 等人对一名身材矮小、胸廓极其狭窄、严重脊柱侧弯和视网膜营养不良的 30 岁女性进行了研究（2017）鉴定了 C21ORF2 基因中反复出现的 R73P 突变的纯合性。作者指出，该患者表现出 Jeune 综合征和中轴 SMD 的特征，并指出她的胸部受累程度似乎比其他 C21ORF2 相关病例更严重。

.0002 SPONDYLOMETAPHYSEAL DYSPLASIA, AXIAL
CFAP410, LEU224PRO
用于讨论 C21ORF2 基因中的 c.671T-C 转变（c.671T-C, NM_004928.2），导致 leu224 到 pro（L224P）取代，该取代在来自 3 个同胞的复合杂合状态中发现来自北爱尔兰的一个患有轴型脊柱干骺端发育不良（SMDAX; 602271）的家庭，作者为 Wheway 等人（2015），参见 603191.0001。

.0003 脊柱干骺端发育不良，轴向
CFAP410，1-BP DEL，103A
一名沙特阿拉伯女性患者（CR-F024），最初由 Abu-Safieh 等人研究（2013）作为视网膜营养不良患者队列的一部分，但后来也发现他们表现出胸部狭窄和身材非常矮小（SMDAX; 602271），Wheway 等人（2015）证实了 C21ORF2 基因中 1 bp 缺失（c.103delA, NM_004928.2）的纯合性，导致移码，预计会导致提前终止密码子（Ile35PhefsTer10）。在 350 个沙特对照或外显子组变异服务器数据库中未发现该突变。

.0004 视网膜营养不良伴黄斑葡萄肿
CFAP410, 31-BP DEL, NT436
Khan 等人在 2 名患有早发性视网膜营养不良和黄斑葡萄肿的女性先证者（RDMS; 617547）中，她们来自不相关的近亲沙特阿拉伯家庭（2015）鉴定出 C21ORF2 基因外显子 5 中 31 bp 缺失（c.436_466del, NM_004928.2）的纯合性，导致预计会导致过早终止密码子（Glu146SerfsTer6）的移码。无法从他们未受影响的父母和兄弟姐妹处获得 DNA。

.0005 视网膜营养不良伴黄斑葡萄肿
CFAP410，CYS61TYR
对于一名患有早发性视网膜营养不良和黄斑葡萄肿（RDMS; 617547）的 12 岁女孩，其父母是沙特阿拉伯的表亲，Khan 等人（2015）鉴定了 C21ORF2 基因中 c.182G-A 转换（c.182G-A, NM_004928.2）的纯合性，导致第一个富含亮氨酸的重复序列中高度保守的残基处发生 cys61 到 tyr（C61Y）取代。她未受影响的母亲和未受影响的妹妹都是该突变的杂合子。先证者还身材矮小，躯干肥胖，但手部、臀部和大腿的 X 光检查未显示骨异常。

.0006 脊椎干骺端发育不良，轴向
CFAP410，IVS5DS，GA，+1
一名法国男孩（患者 P6）患有中轴脊柱干骺端发育不良（SMDAX；602271），最初由 Isidor 等人报道（2010），王等人（2016）鉴定了 C21ORF2 基因内含子 5 中剪接位点突变（c.545+1G-A, NM_004928）的纯合性，预计会导致多种剪接变异，包括过早终止密码子（Ser183Ter 或 Ala181GlnfsTer6）。该突变以非常低的等位基因频率（0.001902%）存在于 ExAC 数据库中，并且在 ESP6500 数据库中未发现。对从先证者获得的 RT-PCR 产物的多个条带进行测序表明，外显子 5 和内含子 5 中的几个隐秘供体位点在突变基因组中被利用，产生各种结果，包括导致移码导致过早终止密码子（Ala181GlnfsTer6），以及内含子 5 部分或完全保留，生成没有 C 端保守结构域的截短蛋白质。然而，王等人（2016）指出，由于新的终止密码子位于最后一个剪接点上游超过 55 bp，因此转录本将经历无义介导的衰减。

Abu-Safieh 等人在沙特阿拉伯视网膜营养不良患者队列中进行了研究（2013）鉴定了 1 名患者（F2.1），其 C21ORF2 基因中的 c.545+1G-A 突变为纯合子。在 350 名沙特对照者中未发现该突变。惠威等人（2015）指出，因为患者 F2.1 是由 Abu-Safieh 等人检查的（2013）在 4 岁时，新生儿可能存在轻微的骨骼特征，但已经退化。

.0007 脊柱干骺端发育不良，轴向
CFAP410，IVS6AS，AT，-23
2 名患有中轴脊柱干骺端发育不良（SMDAX；602271）的沙特阿拉伯同胞（患者 P1-1 和 P1-2），最初由 Suzuki 等人描述（2011）（患者 2 和 3），以及一名患有 SMDAX 的无关 9 岁沙特男孩（P7），Wang 等人（2016）鉴定了 C21ORF2 基因内含子 6 中剪接位点突变（c.643-23A-T, NM_004928）的纯合性。对患者 P7 的 PCR 产物进行直接测序表明，所有内含子 6 均保留在突变 mRNA 中，导致移码，导致蛋白质（Asn215ValfsTer259）延伸，而没有 C 端保守区。在任何对照组（包括 ESP6500 和 ExAC 数据库）中均未发现该突变。

.0008 脊柱干骺端发育不良，轴向
CFAP410，TYR107HIS
一名 15 岁韩国男孩患有中轴脊柱干骺端发育不良（SMDAX；602271），最初由 Suzuki 等人报道（2011），王等人（2016）鉴定了 C21ORF2 基因突变的复合杂合性：外显子 4 中的 c.319T-C 转变（c.319T-C, NM_004928），导致 tyr107 到 his（Y107H）取代，以及外显子 4 中的 c.347C-T 转变，导致 pro116 到 leu（P116L; 60 3191.0009）替代。这两种突变均发生在富含亮氨酸的重复帽（LRRcap）内高度保守的残基处。ESP6500 数据库中均未发现，但在 606 个韩国对照中的 1 个（等位基因频率，0.082%）和 ExAC 数据库（0.0023%）中发现了 Y107H 杂合性。

日本的姐妹和兄弟患有 SMDAX，最初由 Taniai 等人报道（2001），Suga 等人（2016）鉴定了 C21ORF2 基因外显子 4 中 Y107H 突变和 c.331G-A 转换的复合杂合性，导致 LLRCT 结构域（最后一个 LLR 下游的加帽基序）内高度保守的残基处发生 val111-to-met（V111M；603191.0010）替换。他们未受影响的父母均具有一种突变杂合子，这两种突变均未在日本全外显子组计划数据库中发现。HEK293T 细胞中的功能分析显示，与野生型相比，Y107H 和 V111M 突变体的表达显着降低，并且使用蛋白酶体抑制剂 MG132 进行的实验表明，突变体优先被蛋白酶体降解。此外，野生型C21ORF2在NIH3T3细胞中形成纤维状结构，

.0009 SPONDYLOMETAPHYSEAL DYSPLASIA, AXIAL
CFAP410, PRO116LEU
用于讨论 C21ORF2 基因外显子 4 中的 c.347C-T 转换（c.347C-T, NM_004928），导致 pro116 到 leu（P116L）的替换，该替换在一名患有轴性脊柱炎的韩国男孩中以复合杂合状态发现Wang 等人提出的脊柱干骺端发育不良（SMDAX; 602271）（2016），参见 603191.0008。

.0010 SPONDYLOMETAPHYSEAL DYSPLASIA, AXIAL
CFAP410, VAL111MET
用于讨论 C21ORF2 基因外显子 4 中的 c.331G-A 转换（c.331G-A, NM_004928），导致 val111-to-met（V111M）取代，在 2 个日本人中以复合杂合状态发现Suga 等人患有中轴脊柱干骺端发育不良（SMDAX; 602271）的 ibs（2016），参见 603191.0008。

.0011 不伴有黄斑葡萄肿的视网膜营养不良
CFAP410、TYR107CYS
在一位患有孤立性视网膜营养不良（RDMS; 617547）的日本兄弟姐妹中，Suga 等人（2016）鉴定了 C21ORF2 基因外显子 4 中 c.320A-G 转换（c.320A-G，NM_004928）的纯合性，导致 LLRCT 结构域内高度保守的残基（最后一个 LLR 下游的加帽基序）发生 tyr107-to-cys（Y107C）取代。未受影响的姐妹是该突变的杂合子，日本全外显子组计划数据库中未发现该突变。