氯离子通道 7; CLCN7

CLC7

HGNC 批准的基因符号：CLCN7

细胞遗传学定位：16p13.3 基因组坐标（GRCh38）：16:1,444,934-1,475,027（来自 NCBI）

Brandt 和 Jentsch（1995）鉴定了氯离子通道蛋白区域，这些区域在 CLCN 家族的给定分支内高度保守，但在分支之间表现出显着差异。通过使用基于这些分支特异性区域内的 CLCN6（602726）序列的简并寡核苷酸的 RT-PCR，Brandt 和 Jentsch（1995）克隆了编码 Clcn7 的大鼠脑 cDNA。他们利用大鼠Clcn7 cDNA筛选人大脑皮层cDNA文库，孤立出部分人CLCN7 cDNA，其5引物末端缺少约15个密码子。人类 CLCN7 的预测氨基酸序列与 CLCN6 的氨基酸序列有 45% 相同，但与其他已知 CLCN 的序列仅约 21% 至 30% 相同。因此，Brandt 和 Jentsch（1995）指出 CLCN6 和 CLCN7 共同定义了 CLCN 家族的一个新分支。人类和大鼠 CLCN7 蛋白序列有 96% 相同。Northern 印迹分析显示 CLCN7 广泛表达为大约 4.2 kb 的转录本。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Brandt 和 Jentsch（1995）将 CLCN7 基因定位到 16p13。

▼ 基因功能

兰格等人（2006）表明 CLCN7 和 OSTM1（607649）蛋白共定位于各种组织的晚期内涵体和溶酶体中，以及骨吸收破骨细胞的褶皱边界中。免疫共沉淀显示 CLCN7 和 OSTM1 形成分子复合物，表明 OSTM1 是 CLCN7 的 β 亚基。OSTM1 需要 CLCN7 才能到达溶酶体，高度糖基化的 OSTM1 管腔结构域在溶酶体中被切割。在缺乏 Ostm1 的灰致死小鼠中，Clcn7 的蛋白质水平而非 RNA 水平大大降低，这表明 Clcn7-Ostm1 相互作用对于蛋白质稳定性很重要。由于Ostm1缺陷的组织和细胞（包括破骨细胞）中的Clcn7蛋白水平降低至正常水平的10%以下，Ostm1突变可能通过损害破骨细胞吸收腔的酸化而导致骨石化症，这取决于 Clcn7。兰格等人（2006）得出的结论是，他们发现灰致死小鼠，就像 Clcn7 缺陷小鼠一样，除了骨硬化症之外还表现出溶酶体储存和神经变性，这意味着 Clcn7-Ostm1 复合物具有更普遍的重要性。

格雷夫斯等人（2008）直接证明了溶酶体中的阴离子转运途径具有 CLC Cl（-）/H（+）反向转运蛋白的定义特征，并表明该转运蛋白是 Cl（-）通过溶酶体膜的主要途径。通过短干扰RNA敲低Clc7表达可以从根本上消除这种溶酶体Cl（-）/H（+）逆向转运蛋白活性，并且可以强烈降低溶酶体在体内酸化的能力。格雷夫斯等人（2008）得出结论，CLC7是Cl（-）/H（+）逆向转运蛋白，它构成了溶酶体的主要Cl（-）渗透性，并且在溶酶体酸化中很重要。

▼ 分子遗传学

骨质疏松症，常染色体隐性遗传 4

基于婴儿恶性骨石症患者的表型（参见 OPTB4；611490）与 Clcn7 基因靶向破坏的小鼠（参见动物模型）的表型相似，后者会出现严重的骨石症和视网膜变性，Kornak 等人（2001）在 12 名婴儿石骨症患者中寻找人类 CLCN7 基因的突变。他们在 1 名早期视力障碍患者的 CLCN7 基因中发现了无义突变（Q555X; 602727.0001）和错义突变（R762Q; 602727.0002）的复合杂合性。没有可用的视网膜组织学。

布莱尔等人（2004）在骨骼存在的情况下培养正常人和 4 名骨质疏松人类受试者的 CD14 细胞，并在体外研究它们的破骨细胞分化。与正常细胞相比，骨石细胞在酸转运、有机基质去除和细胞融合以及附着缺陷方面表现出缺陷。基因型分析显示，2 名 TCIRG1（604592）突变复合杂合患者的细胞存在酸转运缺陷，而 1 名 CLCN7 突变复合杂合患者的细胞存在有机基质去除缺陷。具有附着缺陷的细胞来自缺乏 TCIRG1 和 CLCN7 突变的患者。

骨石症，常染色体显性遗传 2

Cleiren 等人在来自 12 个患有常染色体显性骨石化症 2（OPTA2; 166600）的无关家族的受影响个体中（2001）鉴定了CLCN7基因中7个不同突变的杂合性（参见例如602727.0004和602727.0005）。微卫星标记分析表明突变在每个家族中孤立发生。Van Hul 等人的丹麦家庭就是其中之一（1997）最初与染色体 1p21 连接。此外，Cleiren 等人（2001）鉴定出 1 名患有严重常染色体隐性婴儿型骨石症（OPTB4）的患者，她是 CLCN7 错义突变纯合子（L766P; 602727.0003），而她无症状的父母是杂合子。作者假设 OPTA2 反映了显性负效应，

色素沉着不足、器官肿大以及髓鞘形成和发育延迟

Nicoli 等人在 2 名患有色素沉着不足、器官肿大以及髓鞘形成和发育延迟（HOD; 618541）的无关儿童中进行了研究（2019）鉴定了 CLCN7 基因中相同从头错义突变的杂合性（Y715C; 602727.0007）。两个孩子都没有表现出石骨症。功能分析表明该突变导致功能获得。

▼ 动物模型

Kornak 等人（2001）观察到 Clcn7 基因被靶向破坏的小鼠（Clcn7 -/-）出现严重的骨硬化症和视网膜变性。尽管破骨细胞的数量正常，但它们无法吸收骨，因为它们不能酸化细胞外吸收腔。发现 Clcn7 存在于晚期内体和溶酶体区室中。在破骨细胞中，它在褶皱膜中高度表达，该膜由含有 H（+） ATP 酶的囊泡融合形成，将质子分泌到腔隙中。作者得出结论，CLCN7 提供了破骨细胞褶皱膜的 H（+） ATP 酶有效泵送质子所需的氯离子电导。

卡斯帕等人（2005）表明，Clcn7 敲除小鼠除了骨石症外，还表现出神经变性和严重的溶酶体贮积病，尽管培养的神经元中溶酶体 pH 值没有变化。通过在破骨细胞中转基因表达 Clcn7 来挽救它们的骨表型，可适度延长它们的寿命，并揭示中枢神经系统病理学的进一步进展。组织学分析表明，电子致密物质在神经元、自发荧光结构、小胶质细胞激活和星形胶质细胞增生中积累。与人神经元蜡样质脂褐质沉积症（参见 256730）一样，线粒体 ATP 合酶的 c 亚基（参见 603192）大量积累，溶酶体酶量增加。尽管存在严重的神经退行性变，但 Clcn3（600580）敲除小鼠中的这种改变很小或不存在。

韦纳特等人（2010）培育出携带点突变的小鼠，将 Clc7 转化为未偶联的氯导体。尽管维持了溶酶体传导和正常的溶酶体 pH，这些 Clcn7（unc/unc）小鼠表现出与缺乏 Clc7 的小鼠一样的溶酶体贮积病。然而，它们的骨硬化症较轻，并且缺乏毛色表型。韦纳特等人（2010）得出的结论是，只有 ClC7 Cl-/H+ 交换的某些作用可以被氯离子电导取代。这种电导对于 Clcn7/unc 杂合子小鼠来说甚至是有害的。Clcn7-null 和 Clcn7（unc/unc）小鼠在溶酶体中积累的氯化物比野生型小鼠少。韦纳特等人（2010）得出结论，溶酶体氯化物降低可能是其常见表型的基础。

尼科利等人（2019）生成了敲入 Clcn7 Y713C（与人类 CLCN7 Y715C 变体（602727.0007）直系同源的变体）的小鼠，并观察到了人类表型的再现，包括显着的毛发色素沉着不足；真皮成纤维细胞胞质空泡增大；肝脏、脾脏和肾脏中细胞内液泡的溶酶体储存；脑髓鞘形成异常；真皮成纤维细胞中细胞质空泡增大，部分被 Lamp1（153330）染色。突变小鼠的胫骨切片显示没有骨硬化症，并显示出完整的骨髓腔和正常组织的小梁和皮质结构。

▼ 等位基因变异体（7 个选定示例）：.

0001 骨质疏松症，常染色体隐性遗传 4
CLCN7、GLN555TER
在患有常染色体隐性婴儿恶性骨质硬化症（OPTB4；611490）的患者中，Kornak 等人（2001）鉴定了 CLCN7 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 18 中的 C-to-T 转变，导致 gln555-to-ter 取代，以及外显子 24 中的 2285G-A 转变，导致 arg762-to-gln（R762Q; 602727.0002）取代。R762Q 取代消除了 CCLN7 保守 CBS2 结构域内的正电荷。为了研究突变是否影响蛋白质表达，通过蛋白质印迹分析和免疫荧光分析成纤维细胞。与对照细胞相比，在患者的成纤维细胞中未检测到 CLCN7 蛋白。

.0002 骨质石化症，常染色体隐性 4
CLCN7、ARG762GLN
用于讨论 Kornak 等人在常染色体隐性遗传性骨质石化症 4（OPTB4；611490）患者中发现的 arg762-to-gln（R762Q）突变（2001），参见 602727.0001。

.0003 骨质石化症，常染色体隐性 4
CLCN7、LEU766PRO
在一名患有常染色体隐性婴儿恶性骨石症（OPTB4; 611490）的女孩中，她的父母为中国血统的二表亲，Cleiren 等人（2001）鉴定了 CLCN7 基因密码子 766 处 T 到 C 转变的纯合性，导致 leu766 到 pro（L766P）取代。该取代位于保守 CBS2 结构域的 D13 延伸段。无症状父母的突变是杂合的，在 100 条对照染色体中未发现这种突变。

.0004 骨石症，常染色体显性 2
CLCN7，ARG767TRP
在一个法国家庭和一个美国家庭中，患有常染色体显性骨石症（OPTA2；166600），Benichou 等人先前研究过（2001）和米山等人（1992），分别，Cleiren 等人（2001）鉴定了 CLCN7 基因密码子 767 处 C 到 T 转变的杂合性，导致 arg767 到 trp（R767W）取代。该取代消除了 CLCN7 保守 CBS2 结构域内的正电荷。微卫星标记分析表明该突变在每个家族中孤立发生。

.0005 骨石症，常染色体显性 2
CLCN7，2-BP DEL，2423AG
在一个患有常染色体显性骨石症（OPTA2；166600）的法国家庭和美国家庭中，Cleiren 等人（2001）鉴定了 CLCN7 C 末端部分二核苷酸缺失（2423delAG）的杂合性。预计该突变会产生移码并导致蛋白质最后 10 个氨基酸被取代。Benichou等人此前曾报道过这个法国家庭（2001）。微卫星标记分析表明该突变在每个家族中孤立发生。

.0006 骨石症，常染色体隐性遗传 4
CLCN7，ILE261PHE
患有恶性骨石症的中国姐妹和兄弟（OPTB4; 611490），出生于表亲父母，Lam 等人（2007）鉴定了 CLCN7 基因外显子 9 中 c.781A-T 颠换的纯合性，导致 ile261 到 phe（I261F）取代。他们未受影响的父母和一个未受影响的兄弟是该突变的杂合子，而在 50 名中国对照者中未发现这种突变。

.0007 色素减退、器官肥大以及髓鞘形成和发育延迟
CLCN7、TYR715CYS
Nicoli 等人在一名 22 个月大的白人女孩和一名 14 个月大的加纳男孩中进行了研究，该男孩患有色素沉着不足、器官肿大以及髓鞘形成和发育延迟（HOD; 618541）（2019）鉴定了 CLCN7 基因外显子 23 中从头 c.2144A-G 转变（c.2144A-G, NM_001287.5）的杂合性，导致 C 端胞质结构域内高度保守的残基处发生 tyr715 至 cys（Y715C）取代。在未受影响的父母或 ExAC、gnomAD、ESP 或 EVS 数据库中未发现该突变。对转染的非洲爪蟾卵母细胞中氯离子转运的功能分析表明，与野生型相比，Y715C 突变体的外向电流增加了约 3 倍。对患者成纤维细胞溶酶体的 pH 值进行定量测量，结果显示与对照相比，pH 值降低；嗜酸性染料染色的增加证实了溶酶体 pH 值的降低。两个先证者的成纤维细胞中都存在大的、大小不一的细胞质单膜和双膜液泡，有时含有无定形物质和细胞碎片，并且在对照成纤维细胞中过表达Y715C变异体戏剧性地再现了扩大的细胞质液泡的突变表型。氯喹对患者真皮成纤维细胞的治疗以剂量依赖性方式增加了溶酶体 pH 值，并减少了突变细胞中大液泡的丰度。存在于两个先证者的成纤维细胞中，并且在对照成纤维细胞中过度表达 Y715C 变体戏剧性地再现了扩大的细胞质空泡的突变表型。氯喹对患者真皮成纤维细胞的治疗以剂量依赖性方式增加了溶酶体 pH 值，并减少了突变细胞中大空泡的丰度。存在于两个先证者的成纤维细胞中，并且在对照成纤维细胞中过度表达 Y715C 变体戏剧性地再现了扩大的细胞质空泡的突变表型。氯喹对患者真皮成纤维细胞的治疗以剂量依赖性方式增加了溶酶体 pH 值，并减少了突变细胞中大空泡的丰度。