HTRA 丝氨酸肽酶 1； HTRA1

HtrA，大肠杆菌，同源物；HTRA
蛋白酶，丝氨酸，11；PRSS11

HGNC 批准的基因符号：HTRA1

细胞遗传学位置：10q26.13 基因组坐标（GRCh38）：10:122,461,552-122,514,906（来自 NCBI）

▼ 描述

HTRA1 是首次在细菌中发现的丝氨酸蛋白酶 HTRA（高温要求）家族的成员。这些蛋白酶的特征是具有高度保守的胰蛋白酶（参见 276000）样丝氨酸蛋白酶结构域和至少 1 个 C 端 PDZ 结构域。HTRA1 的 N 末端还含有胰岛素样生长因子结合蛋白（参见 146730）结构域和 Kazal 型丝氨酸蛋白酶抑制剂（参见 167790）基序。HTRA1 可以降解多种细胞外基质成分，并在癌症和退行性疾病中发挥作用（Grau 等人总结，2006）。

▼ 克隆和表达

Zumbrunn 和 Trueb（1996）克隆了一种人类蛋白质的 cDNA，他们将其称为 L56，它似乎是 IGF 信号系统的一部分。预测的蛋白质编码480个氨基酸的多肽，分子量为51 kD。Zumbrunn 和 Trueb（1996）发现 PRSS11 包含分泌信号序列、IGFBP 结合结构域和丝氨酸蛋白酶结构域。丝氨酸蛋白酶结构域与某些细菌丝氨酸蛋白酶最相似。Zumbrunn和Trueb（1996）通过Northern印迹分析表明PRSS11在多种人体组织中表达，其中在胎盘中表达最强。

胡等人（1998）还克隆了 PRSS11。推导的 480 个氨基酸的蛋白质与牛、豚鼠和兔的蛋白质有 98% 的相同性。它包含与 MAC25（IGFBP7; 602867）同源的 N 末端，具有保守的 Kazal 型丝氨酸蛋白酶抑制剂基序，以及 C 末端 PDZ 结构域。半定量 RT-PCR 和免疫印迹分析显示，与对照相比，骨关节炎软骨中的 PRSS11 增加了约 7 倍。功能和突变分析表明 PRS11 是一种丝氨酸蛋白酶，依赖于 328 位丝氨酸的存在。

▼ 基因功能

Chien 等人（2004）发现 HTRA1 在 59% 的原发性卵巢肿瘤中下调，并在 10q26 上 HTRA1 附近的微卫星标记处观察到 LOH 频率较高。反义转染研究表明，HTRA1 的下调促进了贴壁依赖性生长，而外源表达则诱导细胞死亡。钱等人（2004）提出HTRA1可能是一种肿瘤抑制因子，参与促进丝氨酸蛋白酶介导的细胞死亡。

钱等人（2006）证明卵巢癌细胞系中HTRA1的下调减弱了顺铂和紫杉醇诱导的细胞毒性，而HTRA1的强制表达增强了化疗细胞毒性。表达较高 HTRA1 水平的卵巢上皮肿瘤（167000）或胃肿瘤（137215）患者对化疗的反应率显着高于 HTRA1 表达水平较低的患者。钱等人（2006）表明卵巢癌和胃癌中 HTRA1 的缺失可能导致体内化疗耐药。

Grau 等人使用 ELISA（2006）发现与正常人体液体相比，骨关节炎（OA；参见165720）和类风湿性关节炎（RA；参见180300）患者的滑液中HTRA1的表达上调。HTRA1 在培养的 OA 和 RA 滑膜成纤维细胞中也高度表达并由其分泌，但在正常人包皮成纤维细胞中不表达。缺乏 N 端 IGF 结合和丝氨酸蛋白酶抑制剂结构域的重组人 HTRA1（代表一种自蛋白水解加工形式）将纯化的人纤连蛋白（FN1；135600）降解成几个片段。暴露于这些片段的滑膜成纤维细胞随后上调基质金属蛋白酶 MMP1（120353）和 MMP3（185250）的 mRNA 表达和分泌。抑制 HTRA1 可消除纤连蛋白片段形成和 MMP 上调。格劳等人。

Tiaden 等人使用定量 RT-PCR 分析（2012）发现退变患者椎间盘（IVD）中 HTRA1 的表达上调，并且 HTRA1 的表达与疾病严重程度呈正相关。蛋白质印迹分析检测到表观分子质量分别为 50 kD 和 42 kD 的全长和加工过的 HTRA1 物种。42-kD 形式仅在患者 IVD 样本中发现，并且数量随着疾病的严重程度而增加。培养的 IVD 成纤维细胞暴露于缺乏 N 末端结构域的重组 HTRA1 后，会通过增加 MMP1 和 MMP3 以及其他基质蛋白酶的特定子集的表达来做出反应。暴露于 HTRA1 产生的纤连蛋白片段的 IVD 细胞也显示出 MMP 的上调和激活。

阿卡提布等人（2013）发现软骨粘合素（CHAD; 602178）在正常人类 IVD 中是完整的，但在患有 IVD 退变的成人和青少年特发性脊柱侧凸中受损的椎间盘中则破碎。碎片化的 CHAD 的数量与疾病的严重程度相关，但在所有情况下，CHAD 在 ile80 和 tyr81 之间特异性裂解。阿卡提布等人（2013）发现 HTRA1 产生的 CHAD 切割位点与原位存在的相同。在退化的成人和青少年脊柱侧凸样本中均观察到 HTRA1 蛋白，并且与正常椎间盘样本相比，HTRA1 蛋白有所升高。阿卡提布等人（2013）得出结论，HTRA1 在退变椎间盘疾病的 CHAD 碎片中发挥作用。

▼ 测绘

Zumbrunn 和 Trueb（1997）利用荧光原位杂交将 PRSS11 基因定位到染色体 10q25.3-q26.2。

▼ 分子遗传学

年龄相关性黄斑变性 7

DeWan 等人来自香港的一群东南亚人（2006）确定了 96 名先前被诊断患有湿性年龄相关性黄斑变性（ARMD7; 610149）的患者和 138 名没有 ARMD 的匹配对照个体。由于 10q26 上的假定位点（其中先前鉴定的与 ARMD 显着相关的 SNP）已从 GenBank 中删除（参见 LOC387715、611313），DeWan 等人（2006）对整个局部基因组区域进行了测序，包括 PLEKHA1（607772）和 HTRA1 的启动子、外显子和内含子-外显子连接，以寻找功能变异。他们发现 HTRA1 启动子区域的 1 个 SNP，rs11200638（602194.0001），位于 HTRA1 推定转录起始位点上游 512 个碱基对处，以及先前鉴定的 SNP 下游 6,096 个碱基对处，与先前鉴定的 SNP 表现出完整的连锁不平衡模式。SNP rs11200638 位于转录因子接头相关蛋白复合物 2-α（AP2-α; 107580）和血清反应因子（SRF; 600589）的推定结合位点内。初步结果显示，在体外转染试验中，与野生型（GG）基因型相比，与风险（AA）相关的HRTA1表达更高。

杨等人（2006）在犹他州的一个白种人队列中孤立鉴定出 HTRA1 启动子区域中相同的 SNP 是导致年龄相关性黄斑变性的原因。作者建议，SNP 的人群归因风险估计为 49.3%。与加性效应一致，CFH Y402H（134370.0008）联合模型（即对于任一基因座的风险等位基因）估计的人群归因风险为 71.4%。

与 DeWan 等人的发现相反（2006）和杨等人（2006），神田等人（2007）发现 rs11200638 对 3 种不同细胞系中的 HTRA1 启动子活性没有显着影响，并且 HTRA1 mRNA 表达在对照和 ARMD 视网膜之间没有表现出显着变化。通过评估 466 个 ARMD 病例和 280 个对照中跨越 HTRA1、PLEKHA1 和 LOC387715 的 45 个标签 SNP，他们确定仅 LOC387715 基因中的 rs10490924 或强连锁不平衡的变体可以解释 10q26 区域与 ARMD 之间的大部分关联，而 HTRA1 基因中的 rs11200638不能。他们得出的结论是，HTRA1 多态性与 ARMD 易感性之间的关联可能是间接的。

Fritsche 等人对 10q26 号染色体上与 ARMD 相关的位点进行了重新测序研究（2008）鉴定了 LOC387715 基因（611313.0002）中的插入/缺失多态性，该多态性与 ARMD 高度相关并产生不稳定的 mRNA。作者还证实了 SNP rs11200638 的关联，并鉴定了一个内含子 SNP，他们认为“不太可能对基因功能产生影响”。

常染色体隐性脑动脉病伴皮质下梗塞和白质脑病

伴有皮质下梗死和白质脑病的常染色体隐性脑动脉病（CARASIL；600142）是一种非高血压性脑小血管动脉病，其特征为脱发、脊椎病、进行性运动功能障碍和痴呆。通过连锁分析和精细作图，然后对 6 个与 CARASIL、Hara 等人有血缘关系的日本家系进行候选基因测序（2009）在 HTRA1 基因中鉴定出 4 个不同的纯合突变（602194.0002-602194.0005）。突变蛋白无法抑制 TGF-β（190180）活性，并且在受影响小动脉的中膜中观察到 TGFB1 表达增加。这些发现表明 CARASIL 是一种与 TGF-β 信号传导失调相关的疾病。

常染色体显性遗传性脑动脉病伴皮质下梗死和 2 型白质脑病

Verdura 等人使用全外显子组测序来鉴定患有常染色体显性小血管疾病（伴有皮质下梗死和 2 型白质脑病的脑动脉病；CADASIL2；616779）家族中的候选基因，其中已知的小血管疾病基因已被排除（2015）在所有受影响成员的 HTRA1 基因中鉴定出错义突变（R166L; 602194.0001）的杂合性。该突变并不存在于千人基因组计划或 EVS 数据库中，并且通过计算机工具预测是有害的。作者随后使用高通量多重聚合酶链式反应和新一代测序来筛选来自患有未知病因的小血管疾病家族的 201 个无关先证者的所有候选基因。十名先证者（4. 97%）携带杂合 HTRA1 突变，预计会造成损害。与对照相比，病例中可能有害变异的数量存在高度显着差异（p = 4.2 x 10（-6）；比值比 = 15.4；95% CI = 4.9 - 45.5），强烈提示因果关系。HTRA1 突变体的体外活性分析表明存在功能丧失效应。

▼ 动物模型

Francis 等人（2008）对 137 只无关的恒河猴进行了基因分型，其中 81 只患有黄斑玻璃疣，56 只没有黄斑玻璃膜疣，并鉴定了 Htra1 基因中的一个变异，该变异与受影响的状态显着相关。多态性变体的功能分析显示基因表达增加了 2 倍，支持其在发病机制中的作用。弗朗西斯等人（2008）指出，这是人类和猕猴对常见复杂疾病具有相同遗传易感因素的第一个证据。

张等人（2012）发现与野生型相比，Htra1 -/- 小鼠的视网膜血管系统减少。敲除 Htra1 显着上调视网膜色素上皮中 Gdf6（601147）的表达并下调 Vegf（192240）的表达。Htra1 -/- 脑中存在磷酸化 Smad1（601595）、Smad5（603110）和 Smad8（SMAD9; 603295）水平升高的 Gdf6 信号下游效应子。张等人（2012）得出结论，HTRA1 通过 GDF6 的 TGF-β 信号传导调节血管生成。

▼ 等位基因变体（12 个选定示例）：.

0001 黄斑变性，与年龄相关，7，对
黄斑变性，年龄相关，新生血管类型的易感性，包括
HTRA1，-512G-A（rs11200638）
DeWan 等人（2006）鉴定了一个 SNP（rs11200638），其 AA 基因型的纯合性导致在香港发现的东南亚人群中湿性年龄相关性黄斑变性的风险增加 10 倍（置信区间 4.38 至 22.82）（参见 ARMD7, 610149）。杨等人（2006）在来自犹他州的白种人队列中孤立鉴定出这种变异会带来风险。

森等人（2007）在 123 名日本患者和 133 名日本对照者中发现 -512A 等位基因与 ARMD 之间存在显着关联。患者和对照组中风险 A 等位基因的频率分别为 0.577 和 0.380，优势比为 2.23（p = 7.75 x 10（-6））。在 104 名患有湿性 ARMD 的日本患者中，结果更为显着（p = 5.96 x 10（-7））。这种关联在非吸烟者和吸烟者中均显着，并且在非吸烟者中更为显着。

弗里切等人（2008）将 rs11200638 鉴定为 6 个高度相关的风险等位基因之一，这些等位基因位于与年龄相关性黄斑变性相关的染色体 10q26 23.3-kb 区域内的单一风险单倍型上（P = 6.9 x 10（-29））。

Bergeron-Sawitzke 等人在年龄相关眼病研究（AREDS）队列的匹配样本集中，将 424 名患有 ARMD 的患者和 215 名未患 ARMD 的患者作为对照（2009）证实了 ARMD 和 rs11200638 与 GA（OR, 3.2; p = 8.7 x 10（-9））和 AA（OR, 9.1; p = 6.4 x 10（-10））基因型之间的关联。伯杰龙-萨维茨克等人（2009）指出，rs11200638 与 LOC387715 基因中的 rs10490924 SNP（611313.0001）存在强连锁不平衡，该基因也与 ARMD 相关。

.0002 常染色体隐性脑动脉病，伴有皮质下梗塞和白质脑病
HTRA1，ARG370TER
在一名患有常染色体隐性遗传性脑动脉病，伴有皮质下梗塞和白质脑病的日本女性中（CARASIL; 600142），Hara 等人（2009）鉴定了 HTRA1 基因中的纯合 1108C-T 转变，导致 arg370 到 ter（R370X）的取代。父母是近亲结婚。对患者成纤维细胞的研究表明，该突变导致无义介导的 mRNA 衰减并且不产生蛋白质。

.0003 常染色体隐性脑动脉病，伴有皮质下梗塞和白质脑病
HTRA1，ARG302TER
在 2 个不相关的日本家庭的受影响成员中，常染色体隐性遗传性脑动脉病伴有皮质下梗塞和白质脑病（CARASIL；600142），Hara 等人（2009）鉴定了 HTRA1 基因中的纯合 904C-T 转变，导致 arg302 到 ter（R302X）的取代。两个家庭都是近亲结婚。体外功能表达研究表明，R302X 突变体具有正常蛋白酶活性的 21% 至 50%，并且无法抑制 TGF-β 活性。

.0004 常染色体隐性脑动脉病，伴有皮质下梗死和白质脑病
HTRA1，VAL297MET
在 2 个不相关的日本家庭的受影响成员中，常染色体隐性遗传性脑动脉病伴有皮质下梗塞和白质脑病（CARASIL；600142），Hara 等人（2009）鉴定了 HTRA1 基因中的纯合 889G-A 转变，导致 val297 到met（V297M）取代。两个家庭都是近亲结婚。体外功能表达研究表明，V297M 突变体具有正常蛋白酶活性的 21% 至 50%，并且无法抑制 TGF-β 活性。

.0005 常染色体隐性脑动脉病，伴皮质下梗死和白质脑病
HTRA1，ALA252THR
2 名同胞患有常染色体隐性遗传性脑动脉病，伴皮质下梗死和白质脑病（CARASIL；600142），出生于日本近亲父母，Hara 等人（2009）鉴定了 HTRA1 基因中的纯合 754G-A 转变，导致 ala252 至 thr（A252T）取代。体外功能表达研究表明，A252T 突变体具有正常蛋白酶活性的 21% 至 50%，并且无法抑制 TGF-β 活性。

.0006 脑动脉病，常染色体隐性遗传，伴有皮质下梗死和白质脑病
HTRA1，GLY295ARG
Mendioroz 等人在一名患有常染色体隐性遗传性脑动脉病并伴有皮质下梗塞和白质脑病的西班牙裔白人男子中（CARASIL；600142）（2010）鉴定了 HTRA1 基因外显子 4 中的纯合 883G-A 转换，导致蛋白酶结构域结合口袋中高度保守的残基发生 gly295 至 arg（G295R）取代。每个亲本都是杂合突变，但在 80 个对照中未发现这种突变。患者年龄 34 ，出现步态不稳、尿急、言语不清等症状。他从18岁之前就开始脱发。该疾病是进行性的，患者随后出现认知障碍，伴有执行障碍综合征、假性延髓综合征和四肢轻瘫。脑部 MRI 显示弥漫性白质脑病、腔隙性梗死和微出血。

.0007 脑动脉病，常染色体隐性遗传，伴有皮质下梗死和白质脑病
HTRA1、ALA321THR
Bianchi 等人对一名 29 岁罗马尼亚女性患有常染色体隐性遗传性脑动脉病伴皮质下梗死和白质脑病（CARASIL; 600142）进行了研究（2014）鉴定了 HTRA1 基因中的复合杂合突变：外显子 4 中的 c.961G-A 转换，导致丝氨酸蛋白酶结构域中高度保守残基处的 ala321 至 thr（A321T）取代，以及外显子 1 中的 1 bp 缺失（c.126delG; 602194.0007），导致移码（Glu42fs）和214位提前终止。错义突变遗传自父亲，截短突变遗传自母亲。这些突变是通过 HTRA1 基因直接测序发现的，在 dbSNP（版本 137）或 1000 基因组计划数据库或 320 条对照染色体中不存在。父亲表现出轻度幕上白质脑病，母亲表现出弥漫性幕下和幕上白质脑病，但父母双方神经系统均正常，表明携带者的症状可能很少。没有进行变体的功能研究。

.0008 常染色体隐性脑动脉病，伴皮质下梗塞和白质脑病
HTRA1，1-BP DEL，126G
用于讨论 HTRA1 基因中的 c.126delG 突变，该突变在伴有皮质下梗塞和白质脑病的常染色体隐性脑动脉病患者中以复合杂合状态发现（CARAS IL；600142），Bianchi 等人（2014），参见 602194.0007。

.0009 脑动脉病，常染色体显性遗传，伴皮质下梗死和白质脑病，2 型
HTRA1，ARG166LEU
通过对因中风和/或与弥漫性白质高信号相关的认知障碍而转诊的家庭（F1）中 3 名受影响个体（2 名同胞和一名堂兄弟）进行全外显子组测序，维尔杜拉等人（2015）在 HTRA1 基因的外显子 2 中发现了杂合 c.497G-T 颠换（c.497G-T, NM_002775.4），导致 arg166 到 leu（R166L）取代。维尔杜拉等人（2015）进行了 BSA 测定，结果显示与对照相比，R166L 突变体的活性丧失。

.0010 脑动脉病，常染色体显性遗传，伴有皮质下梗塞和白质脑病，2 型
HTRA1，ALA173PRO
Verdura 等人使用高通量多重聚合酶链式反应和新一代测序（2015）对 201 名患有不明原因家族性小血管病的无关先证者的 HTRA1 基因进行了测序，并在一名有高血压、平衡障碍病史的 72 岁女性先证者（F2 家族）的外显子 2 中发现了 c.517G-C 颠换（c.517G-C，NM_002775.4），导致 ala173 变为 pro（A173P）。、认知障碍、步态障碍、汇合性白质高信号、多发性腔隙性梗塞和血管周围空间扩张，伴有典型的筛状状态（CADASIL2; 616779）。维尔杜拉等人（2015）进行了 BSA 测定，结果显示与对照相比，A173P 突变体的活性丧失。

.0011 脑动脉病，常染色体显性遗传，伴有皮质下梗死和白质脑病，2 型
HTRA1，SER284ARG
Verdura 等人使用高通量多重聚合酶链式反应和新一代测序（2015）对 201 名患有不明原因家族性小血管病的无关先证者的 HTRA1 基因进行了测序，并在一名有高血压、头痛病史的 49 岁女性先证者（F3 家族）的外显子 4 中发现了 c.852C-A 颠换（c.852C-A，NM_002775.4），导致了 ser284 到 arg（S284R）的替换。认知障碍、步态障碍、汇合性白质高信号、多发性腔隙性梗死以及血管周围空间扩张并伴有典型的筛状状态（CADASIL2; 616779）。维尔杜拉等人（2015）进行了 BSA 测定，结果显示与对照相比，S284R 突变体的活性部分丧失。

.0012 脑动脉病，常染色体显性，伴有皮质下梗死和白质脑病，2 型
HTRA1，IVS4AS，GA，-1
使用高通量多重聚合酶链式反应和新一代测序，Verdura 等人（2015）对 201 名患有不明原因家族性小血管病的无关先证者的 HTRA1 基因进行了测序，并在一名有高血压病史的 66 岁女性先证者（F6 家族）中鉴定了内含子 4 中的 c.973-1G-A 转换（c.973-1G-A，NM_002775.4），导致 Tyr325_Leu335del 的蛋白质变化，中风、短暂性脑缺血发作、汇合性白质高信号、多发性腔隙性梗死、微出血和血管周围空间扩张（伴有典型的筛状状态）（CADASIL2；616779）。