兰尼碱受体2; RYR2

  • 兰尼定受体,心脏

HGNC 批准的基因符号:RYR2

细胞遗传学位置:1q43 基因组坐标(GRCh38):1:237,042,183-237,833,987(来自 NCBI)

▼ 描述

RYR2 是肌浆网(SR) 膜中主要的 Ca(2+) 通道蛋白。SR 在心肌细胞中充当细胞内 Ca(2+) 储存,Ca(2+) 可以通过 RYR2 从 SR 释放到细胞质中(Polonen et al., 2018)。

▼ 克隆和表达

Otsu 等人(1990)克隆了编码兔心肌肌浆网钙释放通道(兰尼碱受体)的cDNA。

佐尔扎托等人(1990) 克隆了人类 RYR2,它编码一个 5,032 个氨基酸的蛋白质,计算分子量为 563.5 kD,该蛋白质是在没有 N 端信号序列的情况下制备的。RYR2序列分析表明,分子C端1/5的10个潜在跨膜序列和靠近分子中心的另外2个潜在跨膜序列可能有助于Ca(2+)传导孔的形成。该分子的其余部分是亲水性的,可能构成蛋白质的细胞质结构域。

▼ 基因结构

Tiso 等人(2001) 确定 RYR2 基因包含 105 个外显子。

▼ 测绘

大津等人的地图(1990) 通过分析啮齿动物/人类体细胞杂交体,将人类心脏兰尼碱受体定位在 1 号染色体上。通过荧光原位杂交,Otsu 等人(1993)证明RYR2基因位于1q42.1和1q43之间的区间。马太伊等人(1994) 使用原位杂交将鼠 Ryr2 基因定位到 13A1-13A2。

▼ 生化特征

晶体结构

童等人(2010) 显示了跨越 1 型兰尼碱受体(RyR1; 180901) 3 个结构域的区域的 2.5 埃分辨率晶体结构,涵盖氨基酸残基 1-559。这些域通过主要是亲水性的界面相互作用。RyR1 电子显微镜图中的对接明确地将结构域放置在通道的细胞质部分中,在 4 倍对称轴周围形成 240 kD 的细胞质前庭。童等人(2010) 精确定位了全长 RyR1 和 RyR2 中 50 多个与疾病相关的突变的确切位置。这些突变可分为 3 组:那些使 3 个氨基末端结构域之间的界面不稳定、扰乱单个结构域的折叠或影响与受体其他部分的 6 个界面中的 1 个的突变。童等人(2010) 提出了一个模型,其中 RyR 的开放与 N 端域内的变构耦合运动一致。这一过程可能会受到针对亚基内部和亚基之间各种界面的突变的影响。童等人(2010) 提出,晶体结构提供了一个框架来理解 RyR 中许多与疾病相关的突变,这些突变已经使用功能方法进行了研究,并且将有助于开发在疾病状态下调节 RyR 功能的新策略。

冷冻电子显微镜

龚等人(2019)通过冷冻电镜在8种条件下测定RyR2的结构,揭示了人钙调蛋白(见114180)调节猪RyR2的调节机制。脱辅基钙调蛋白和Ca(2+)-钙调蛋白结合到由柄、螺旋和中央结构域形成的细长裂口中的不同但重叠的位点。RyR2 上钙调蛋白结合位点的移动是由 Ca(2+) 与钙调蛋白结合而不是与 RyR2 结合控制的。Ca(2+)-钙调蛋白诱导各个中心域的旋转和域内移位,导致 PCB95 和 Ca(2+) 激活通道的孔闭合。相比之下,ATP-、咖啡因-和Ca(2+)-激活通道的孔在Ca(2+)-钙调蛋白存在的情况下保持开放,这表明Ca(2+)-钙调蛋白是RyR2门控的众多竞争性调节剂之一。

▼ 基因功能

肌浆网上的兰尼碱受体是心肌兴奋-收缩耦合所需的钙的主要来源。该通道是由 4 个 RYR2 多肽和 4 个 FK506 结合蛋白组成的四聚体(参见 FKBP12.6 或 FKBP1B;600620)。马克思等人(2000) 表明,RYR2 的蛋白激酶 A(PKA;参见 176911)磷酸化可解离 FKBP12.6 并调节通道开放概率。利用共沉降和免疫共沉淀,作者定义了由 RYR2、FKBP12.6、PKA、蛋白磷酸酶 PP1(参见 603771)和 PP2A(参见 603113)以及锚定蛋白 AKAP6(604691) 组成的大分子复合物。在失败的人心中,马克思等人(2000) 表明 RYR2 被 PKA 过度磷酸化,由于对钙诱导的激活的敏感性增加,导致通道功能缺陷。

Tiso 等人使用定量酵母 2-杂交系统(2002) 分析并比较了 FKBP12.6 和 3 个突变的 FKBP12.6 结合区域之间的相互作用。RYR2 突变(R2474S,180902.0002)导致儿茶酚胺能多形性室性心动过速(CPVT1;604772)显着增加 RYR2 与 FKBP12.6 的结合,而 RYR2 突变(N2386I,180902.0005;Y2392C)导致家族性右心室发育不良-2(ARMD2;600996)显着降低了这种结合。蒂索等人(2002)表明ARVD2相关突变增加了RYR2介导的钙释放到细胞质,而CPVT相关突变并不显着影响细胞质钙水平,这可能解释了这两种疾病之间的临床差异。

在患有心力衰竭的动物和患有遗传性运动引起的心源性猝死的患者中,兰尼碱受体-钙释放通道复合物中通道稳定蛋白 calstabin-2(FKBP1B) 的耗尽会导致细胞内钙泄漏,从而引发致命的心律失常。韦伦斯等人(2004) 发现 1,4-苯并硫氮杂卓的衍生物增加了 calstabin-2 对 RYR2 的亲和力,从而稳定了 RYR2 的关闭状态并防止引发心律失常的钙泄漏。韦伦斯等人(2004) 推测增强 calstabin-2 与 RYR2 的结合可能是常见室性心律失常的治疗策略。

韦伦斯等人(2003) 发现运动过程中,PKA 磷酸化 RYR2 使 FKBP12.6 部分从 RYR2 通道解离,增加细胞内 Ca(2+) 释放和心肌收缩力。Fkbp12.6 -/- 小鼠始终表现出运动诱发的室性心律失常,导致心源性猝死。RYR2 突变与 CPVT 患者运动诱发的心律失常(也称为应激诱发的多形性室性心动过速)相关,降低了 FKBP12.6 对 RYR2 的亲和力,并在模拟运动的条件下增加了单通道活动。这些数据表明“泄漏”的 RYR2 通道可引发致命的心律失常,为 CPVT 提供了可能的解释。

江等人(2003) 表征了几种兔 Ryr3(180903) 剪接变体。一种缺乏预测跨膜螺旋的变体在 HEK293 细胞中共表达时与 Ryr2 形成异聚通道,并对 Ryr2 通道活性产生显性负效应。

莱纳特等人(2004) 回顾了 RYR2-FKBP1B 相互作用及其在心力衰竭和心律失常遗传形式中的作用。

Yamamoto 等人通过实验诱导比格犬心脏衰竭(2008)先前证明,N端结构域(残基1至600)和中心结构域(残基2000至2500)之间有缺陷的结构域间相互作用导致结构域解压缩、Ca(2+)通过Ryr2通道泄漏以及Ryr2的cAMP依赖性过度磷酸化和Fkbp12.6解离。进一步的研究表明,K201(一种 1,4-苯并硫氮杂卓衍生物)与残基 2114 至 2149 结合,并且 K201 中断了结构域(2114-2149) 与残基 2234 至 2750 的相互作用,这似乎介导了 Ryr2 的稳定并抑制 Ca(2+) 渗漏。

▼ 细胞遗传学

Tester 等人在 2 个大型多系近亲阿米什家族的受影响成员中发现了与运动相关的晕厥、心脏骤停或不明原因的突然死亡(2020) 鉴定了 344 kb 串联重复(chr1:237,205,452-237,519,546, GRCh38) 的纯合性,涉及约 26,000 bp 的基因间序列、RYR2 基因的 5 素 UTR/启动子区域以及 RYR2 的外显子 1 至 4。两个家族的重复都与疾病完全分离。尽管谱系经过几代扩张,但仍未确定共同祖先,但作者表示,这种重复可能代表了阿米什社区的创始人突变。作者指出,该表型似乎与常染色体显性 RYR2 介导的 CPVT 没有区别。

▼ 分子遗传学

室性心动过速,儿茶酚胺能多态性,1

应激诱发的多形性室性心动过速发生在结构完整的心脏中,并在儿童期和青春期出现表现。受影响的个体会出现晕厥事件,并在没有结构性心脏病或 QT 间期延长的情况下,出现高度可重复的、与应激相关的双向室性心动过速的独特模式。由于这种疾病已被证明对应到 1q42-q43(与 RYR2 相同的区域),并且由于延迟后除极可能是这种疾病中心律失常的基础,Priori 等人(2001) 假设 RYR2 基因的突变可能是造成这种情况的原因。

先验等人(2002) 分析了 26 名 CPVT 先证者的 RYR2 基因,其中 KCNQ1(607542)、KCNH2(152427)、SCN5A(600163)、KCNE1(176261) 和 KCNE2(603796) 基因中的突变已被排除,并分别在 10 个先证者中鉴定出 9 个不同的突变(参见,例如,180 902.0001 和 180902.0010)。随着本研究纳入 4 个先前报道的突变阳性家族(Priori 等,2001),Priori 等(2002) 发现 9 名家庭成员是 RYR2 突变携带者,其中 5 名在临床评估时患有运动诱发的心律失常,其中 4 名表现型沉默(不完全外显率)。

乔治等人(2003) 在心肌细胞系中表达了 3 个 CPVT1 相关的 RYR2 突变。他们发现表达突变型 RYR2 的静息细胞的表型特征与表达野生型的细胞没有区别。然而,在 RYR 激活(咖啡因或 4-氯间甲酚)或 β-肾上腺素能刺激(异丙肾上腺素)后,表达突变 RYR2 的细胞中 Ca(2+) 释放增加。咖啡因或 4-氯间甲酚激活后,RYR2 和 FKBP1A 之间的相互作用保持完整,但被异丙肾上腺素或毛喉素显着破坏,这两种物质都将所有细胞中的 cAMP 升高到相似的程度,并且与突变型和野生型 RYR2 的同等过度磷酸化相关。

在由 pro2328-to-ser(P2328S; 180902.0007)、val4653-to-phe(V4653F; 180902.0007)、val4653-to-phe(V4653F; 180902. 0008),或 RYR2 基因中的 gln4201-to-arg(Q4201R;180902.0009) 突变。运动会激活交感神经系统,提高心脏功能,作为“战斗或逃跑”应激反应的一部分。莱纳特等人(2004) 使用 PKA 磷酸化模拟运动对突变 RYR2 通道的影响。所有 3 个 RYR2 突变均表现出与 calstabin-2(稳定通道关闭状态的亚基)的结合减少。PKA磷酸化后,这些突变体表现出与渗漏的钙释放通道一致的显着的功能获得缺陷以及半最大抑制镁浓度的显着右移。使用实验药物治疗增强了 calstabin-2 与 RYR2 的结合并使通道功能正常化。莱纳特等人(2004)表明RYR2通道复合体的稳定可能代表治疗和预防这些患者运动诱发的心律失常和猝死的分子靶点。

江等人(2004) 研究了 RYR2 基因中与室性心动过速和猝死相关的 3 个突变,包括 N4104K(180902.0003),并表征了它们对人胚胎肾细胞中储存超载诱导的 Ca(2+) 释放(SOICR) 的影响。SOICR是指当肌浆网储存Ca(2+)含量达到临界水平时发生的自发Ca(2+)释放。他们证明这 3 个突变显着增加了 SOICR 的发生率。在分子水平上,他们表明这些突变增加了单个RyR2通道对管腔Ca(2+)激活的敏感性。江等人(2004) 得出的结论是,敏感性的增加降低了 SOICR 的阈值,从而增加了触发心律失常的可能性。

江等人(2005) 表明,与野生型相比,整个 RYR2 序列中的 CPVT/ARVD2 相关突变增强了 HEK293 细胞中 SOICR 的倾向。在 HL-1 心肌细胞中的几种突变也观察到了相同的效果。单RYR2通道分析表明,突变主要通过增加通道对管腔Ca(2+)激活的敏感性而不是胞质Ca(2+)激活来增强SOICR。进一步分析表明,C 端RYR2 突变不会改变兰尼碱与RYR2 结合的Ca(2+) 依赖性,并且测试的突变均未改变RYR2 与FKBP12.6 的相互作用。

在 HEK293 细胞的研究中,Jiang 等人(2007) 发现,与之前描述的所有其他与疾病相关的 RYR2 突变相反,儿茶酚胺能特发性心室颤动相关的 A4860G 突变(180902.0010) 减弱了 RYR2 对管腔 Ca(2+) 激活的反应,但对通道对胞质 Ca(2+) 激活的敏感性几乎没有影响,并且转染的细胞没有表现出 SOICR。江等人(2007) 得出结论,管腔 Ca(2+) 激活和 SOICR 活性丧失可导致心室颤动和猝死。

Bhuiyan 等人在来自 2 个患有与窦房结和房室结功能障碍、房性心律失常和扩张型心肌病相关的 CPVT 家庭的受影响个体中(2007) 鉴定出 RYR2 基因外显子 3 的杂合缺失(180902.0011)。作者指出,这些家族扩大了人类 RYR2 相关疾病的表型谱。

梅代罗斯-多明戈等人(2009) 使用 PCR、HPLC 和测序分析了 110 名临床诊断为 CPVT 的无关患者和另外 45 名初步诊断为运动诱发的长 QT 综合征(LQTS;见 192500)但 QTc 小于 480 ms 且已知导致 LQTS 的 12 个基因突变呈阴性的无关患者的所有 105 个 RYR2 外显子。作者鉴定了 63 种可能的 CPVT1 相关突变,这些突变在 155 名患者中的 73 名(47%) 的 400 个参考等位基因中未发现;鉴定出 13 个新的含有突变的外显子,三分之二的患者在 16 个外显子中的 1 个有突变。在 3 个不相关的病例中检测到了涉及外显子 3 的 3 个大型基因组重排。梅代罗斯-多明戈等人(2009) 指出 RYR2 基因的 105 个翻译外显子中的 45 个目前已知可能存在突变,

Polonen 等人使用携带不同 RYR2 突变的 CPVT 患者特异性诱导多能干细胞来源的心肌(iPSC-CM) 细胞系(2018) 评估了卡维地洛和氟卡尼的抗心律失常功效。肾上腺素在所有检查的 CPVT iPSC-CM 细胞系中诱导心律失常,但它消除了对照细胞中的心律失常。卡维地洛和氟卡尼在治疗心律失常方面同样有效,因为两种药物均可显着降低所有 CPVT iPSC-CM 细胞系中的细胞内 Ca(2+) 水平和心肌细胞的搏动率。然而,氟卡尼在 61% 的对照细胞中引起异常 Ca(2+) 瞬变,而卡维地洛处理的细胞中这一比例为 26%。携带外显子3缺失的CPVT心肌细胞具有最严重的Ca(2+)异常,但它们对药物治疗的反应最好。

致心律失常性右心室发育不良,2 型

致心律失常性右心室发育不良 2 型(ARVD2;600996)是一种常染色体显性心肌病,其特征是右心室心肌部分变性、电不稳定和猝死。蒂索等人(2001)在4个孤立的ARVD2家族中鉴定了RYR2突变(参见例如180902.0005和180902.0006)。在心肌细胞中,RYR2 蛋白被 Ca(2+) 激活,诱导钙从肌浆网释放到细胞质中。RYR2 是 RYR1(180901) 的心脏对应物,RYR1 是骨骼肌兰尼碱受体,参与恶性高热易感性(MHS1; 145600) 和中枢核心疾病(CCD; 117000)。已鉴定的 RYR2 突变发生在 2 个高度保守的区域,

心脏兰尼定受体钙释放缺乏综合征引起的室性心律失常

Sun等人在6个家庭中,先证者因心脏兰尼碱受体钙释放缺乏综合征(VACRDS;115000)导致室性心律失常而经历心源性猝死(SCD)或中止SCD(aSCD)(2021)鉴定了RYR2基因中错义突变的杂合性(参见例如180902.0012-180902.0014)。将这些家族与之前报道的 4 个具有 RYR2 错义突变的家族结合起来,其中包括 Priori 等人研究的一个家族(2002)(180902.0010) 揭示,46 名突变携带者中有 31 名(67%) 经历过 SCD 或 aSCD,而 46 名突变阴性个体中没有一人患有危及生命的室性心律失常。所有错义突变均显示出功能丧失效应,包括显着抑制咖啡因诱导的 Ca(2+) 释放和增加储存超负荷诱导的 Ca(2+) 释放和/或 RYR2 介导的部分 Ca(2+) 释放阈值,以及在某些情况下损害 RYR2 通道的胞质和腔内 Ca(2+) 激活。具有 D4646A 突变的敲入小鼠模型(参见 180902.0012)表明 RYR2 功能丧失突变可能通过早期后除极介导的机制导致室性心律失常。

评论

本库斯基等人(2004) 分别回顾了 RYR1 和 RYR2 突变及其在肌肉和心脏病中的作用。

▼ 动物模型

竹岛等人(1998) 培育出 Ryr2 -/- 小鼠,该小鼠大约在胚胎第 10 天因心管形态异常而死亡。在胚胎死亡之前,突变心肌细胞中开始发育大的空泡肌浆网和结构异常的线粒体,并且空泡肌浆网似乎含有高浓度的Ca(2+)。咖啡因引起的 Ca(2+) 瞬变在突变心肌细胞中被消除。在胚胎第9.5-11.5天,用兰尼定处理对对照心肌细胞的自发Ca(2+)瞬变没有产生重大影响。竹岛等人。

江等人(2002) 描述了小鼠 Ryr2 中 R4496C 突变的特性,该突变相当于引起疾病的人类 RYR2 突变 R4497C(180902.0004)。使用氚标记的兰尼碱在 HEK293 细胞中进行的结合研究表明,R4496C 突变导致 RYR2 通道活性增加(特别是在低浓度下),并增强 RYR2 对 Ca(2+) 和咖啡因激活的敏感性。转染R4496C Ryr2的HEK293细胞比转染野生型Ryr2的细胞更频繁地表现出自发Ca(2+)振荡。用带负电荷的谷氨酸取代带正电荷的R4496进一步增强了基础通道活性,而用带正电荷的赖氨酸替代R4496对基础活性没有显着影响。江等人。

韦伦斯等人(2006) 产生了 Ryr2 基因的 ser2808 替换为 ala(S2808A) 的转基因小鼠。体外和体内研究表明,Ryr2 丙氨酸-2808 通道不能被蛋白激酶 A 磷酸化,表明丝氨酸-2808 是 Ryr2 通道上的主要功能磷酸化位点。与诱发心力衰竭的野生型小鼠相比,通过结扎左前降支动脉诱发心力衰竭的转基因小鼠表现出更高的射血分数和改善的心功能。韦伦斯等人(2006) 得出结论,PKA 介导的 Ryr2 通道上丝氨酸 2808 的过度磷酸化是心肌梗塞后进行性心功能障碍的关键介质。

卡南克里尔等人(2006) 生成了 Ryr2 基因中与人类疾病相关的 arg176-to-gln(R176Q) 突变的杂合小鼠,没有观察到纤维脂肪浸润或致心律失常性右心室发育不良特征的结构异常,但与对照组相比,突变小鼠的右心室舒张末期容积减少。在 Ryr2 R176Q 杂合子中注射咖啡因和肾上腺素后观察到室性心动过速,但在野生型小鼠中未观察到。在心内程序刺激期间施用异丙肾上腺素增加了突变体而非对照组的室性心动过速发作的次数和持续时间。与对照组相比,在异丙肾上腺素不存在和存在的情况下,来自Ryr2 R176Q杂合子小鼠的分离心肌细胞表现出更高的自发Ca(2+)振荡发生率。卡南克里尔等人(2006) 表明 RYR2 中的 R176Q 突变使心脏容易发生儿茶酚胺诱导的振荡钙释放事件,从而引发钙依赖性室性心律失常。

莱纳特等人(2008) 发现 Ryr2 中人类 CPVT 相关突变 R2474S 杂合的小鼠表现出自发性全身强直阵挛性癫痫发作(在没有心律失常的情况下发生)、运动诱发的室性心律失常和心源性猝死。使用 Ryr2 特异性化合物治疗可增强 calstabin-2 与突变受体的结合,从而抑制通道渗漏、预防心律失常并提高癫痫阈值。莱纳特等人(2008) 得出结论,CPVT 是一种复合性神经心脏疾病,其中大脑中的 RYR2 通道渗漏会导致癫痫,心脏中的 RYR2 通道渗漏会导致运动诱发的猝死。

赵等人(2015) 发现,Ryr2 A4860G 突变杂合的敲入小鼠心脏表达的 Ryr2 蛋白水平与野生型相同,并且没有显示心脏结构改变或主要血流动力学参数。然而,杂合突变小鼠表现出基础心动过缓,并且出生时未检测到纯合突变小鼠,这表明存在致死表型。交感神经刺激在杂合突变心脏中引起恶性心律失常,概括了在具有相同突变的人类患者中报告的主要致心律失常特征。在异丙肾上腺素刺激的心室肌细胞中,A4860G突变降低了收缩期Ca(2+)释放峰值,逐渐使肌浆网Ca(2+)超载。由此产生的 Ca(2+) 过载会随机引起长时间 Ca(2+) 释放的爆发,

单等人(2012) 发现 3 个 CPVT 相关 Ryr2 突变 R2474S、R2386I 或 L433P(180902.0006) 杂合的敲入小鼠品系表现出心房突发起搏诱发的心房颤动(AF),原因是与野生型相比,心房肌细胞舒张期 SR Ca(2+) 渗漏增加。R2474S 杂合子小鼠心房肌细胞舒张期 SR Ca(2+) 渗漏增加与 Ryr2 氧化相关,并且 Fkbp12.6 与 Ryr2 结合减少。在 R2474S 杂合子小鼠中,只有心房而非心室突发起搏会增加静息舒张期 SR Ca(2+) 渗漏并诱发心律失常。小分子 Rycal S107 稳定 Ryr2-Fkbp12。6 通过抑制 Ryr2 的氧化/磷酸化在通道复合物中的相互作用,并在细胞水平上显着减少 R2474S 杂合子小鼠的舒张期 SR Ca(2+) 渗漏,并防止体内突发起搏诱导的 AF。Fkbp12.6 敲除小鼠表现出心房突发起搏诱导的 AF 增加,但 S107 治疗并不能阻止这种情况,表明 S107 的作用依赖于 Fkbp12.6 的存在。作者发现,Camk2(参见 114078)Ryr2 的磷酸化在心房突发起搏诱发的 AF 中并未发挥关键作用,并且交感系统的激活似乎在 CPVT 小鼠中触发 AF 中并未发挥重要作用。表明 S107 的作用依赖于 Fkbp12.6 的存在。作者发现,Camk2(参见 114078)Ryr2 的磷酸化在心房突发起搏诱发的 AF 中并未发挥关键作用,并且交感系统的激活似乎在 CPVT 小鼠中触发 AF 中并未发挥重要作用。表明 S107 的作用依赖于 Fkbp12.6 的存在。作者发现,Camk2(参见 114078)Ryr2 的磷酸化在心房突发起搏诱发的 AF 中并未发挥关键作用,并且交感系统的激活似乎在 CPVT 小鼠中触发 AF 中并未发挥重要作用。

▼ 等位基因变体(14 个选定示例):

.0001 室性心动过速,儿茶酚胺多态性,1
RYR2,SER2246LEU
先验等人(2001) 在一名患有应激性多形性室性心动过速(CPVT1; 604772) 的 8 岁男孩中发现了 RYR2 基因的杂合性 ser2246-to-leu(S2246L) 突变。该男孩从 3 岁起就反复发生晕厥。这些事件总是由运动引起的。先证者的静息心电图正常。室性心律失常(孤立性室性早搏、双联性室性心动过速和双向室性心动过速)可能在运动测试过程中重复诱发,并随着工作量的增加而逐渐恶化。电刺激不会引起重复性心律失常,但输注异丙肾上腺素会引起双向室性心动过速。患者接受了纳多洛尔治疗,并植入了植入式心脏除颤器。

Priori 等人在一名 2 岁时出现 CPVT 症状的双向室性心动过速男性患者中(2002) 鉴定了 RYR2 基因中的从头 S2246L 突变。

.0002 室性心动过速,儿茶酚胺多态性,1
RYR2,ARG2474SER
Priori 等人(2001) 在一名患有应激性多形性室性心动过速(CPVT1; 604772) 的 8 岁男孩中发现了 RYR2 基因的杂合 arg2474-to-ser(R2474S) 突变。该男孩曾多次出现晕厥发作。他的同卵双胞胎有反复晕厥的病史,并在 7 岁时突然死亡;尸检未能显示异常结果,死亡归因于心脏骤停。父母均无症状。患者接受阿替洛尔治疗,心律失常得到充分控制,随访 6 年未再出现晕厥。

.0003 室性心动过速,儿茶酚胺多态性,1
RYR2,ASN4104LYS
Priori 等人(2001) 在一名患有应激性多形性室性心动过速(CPVT1; 604772) 的 14 岁男孩中发现了 RYR2 基因的杂合性 asn4104-to-lys(N4104K) 突变。该男孩因自 7 岁时开始在运动中频繁发生意识丧失而被转诊。没有心源性猝死和/或晕厥发作的家族史。父母无症状,心脏正常,没有运动引起的心律失常。该患者接受了阿替洛尔治疗,在 9 年的随访期间预防了晕厥和室性心律失常的复发。

.0004 室性心动过速,儿茶酚胺能多晶型,1
RYR2,ARG4497CYS
先验等人(2001) 在一名患有儿茶酚胺能多形性室性心动过速(CPVT1; 604772) 且有心源性猝死家族史的 30 岁女性中发现了 RYR2 基因的杂合 arg4497-to-cys(R4497C) 突变。测试显示,该妇女、她的母亲、她的两个姐妹和她的兄弟在运动负荷测试期间出现了双向室性心动过速;另外两名姐妹分别在 14 岁和 16 岁时去世,其中一名是在学校接受测试时死亡,另一名是在爬楼梯时死亡。在放置植入式心脏除颤器后的 1 年随访期间,患者经历了 2 次适当的电击,成功终止了心室颤动。在这两次事件中,事件发生前的情绪压力;第一件事发生在她被老板解雇时;第二次是她在当地学校表演戏剧时。

.0005 致心律失常性右心室发育不良,家族性,2
RYR2,ASN2386ILE
在两个 3 代家庭(家族 102 和 123)中患有致心律失常性右心室发育不良(ARVD2;600996),其中之一(102) 最初由 Rampazzo 等人报道(1995),蒂索等人(2001) 在 RYR2 基因的外显子 47 中检测到 7157A-T 颠换,导致 12-kD FK506 结合域中高度保守的残基处出现 asn2386 至 ile(N2386I) 突变。该突变在两个家族中与疾病完全分离,并且在 120 名健康的意大利对照者中未发现。这两个家庭都来自帕多瓦附近的一个小镇蒙塞利切,单倍型分析表明这两个明显孤立的家庭存在一个相对较新的共同祖先。

.0006 致心律失常性右心室发育不良,家族性,2
RYR2,LEU433PRO
在一个患有致心律失常性右心室发育不良(ARVD2;600996) 的 3 代家族(家族 122)中,Tiso 等人(2001) 在 RYR2 基因外显子 15 的核苷酸 1298 处检测到 T 到 C 的转变,导致蛋白质胞质部分中高度保守的残基处由 leu433 到 pro(L433P) 取代。L433P 变异与家族中的疾病完全分离,并且在 120 名健康的意大利对照中未发现。作者指出,受影响的家庭成员还携带已知的 RYR2 多态性 G1885E,与 L433P 变体位于同一等位基因上。

奥卢班多等人(2020)根据ACMG标准审查了突变,并认为L33P突变是意义不确定的变异(1个强,1个中度,1个支持)。

.0007 室性心动过速,儿茶酚胺多态性,1
RYR2,PRO2328SER
Laitinen 等人(2001) 报道了一个芬兰大家族的 RYR2 基因中存在 pro2328 到 Ser(P2328S) 错义突变,该家族有应激性室性心动过速(CPVT1; 604772) 和不明原因突然死亡的病史。该突变位于心脏兰尼碱受体的大细胞质结构域中。

莱纳特等人(2004) 使用 PKA 磷酸化模拟运动对突变 RYR2 通道的影响。P2328S 突变体表现出与 calstabin-2 的结合减少,calstabin-2 是一种稳定通道关闭状态的亚基。PKA磷酸化后,突变体表现出与渗漏的Ca(2+)释放通道一致的显着的功能获得缺陷以及半最大抑制镁浓度的显着右移。使用实验药物治疗增强了 calstabin-2 与 RYR2 的结合并使通道功能正常化。

.0008 室性心动过速,儿茶酚胺多态性,1
RYR2,VAL4653PHE
Laitinen 等人(2001) 报道了一个芬兰大家族的 RYR2 基因中存在 val4653-to-phe(V4653F) 突变,该家族有应激性室性心动过速(CPVT1; 604772) 和不明原因突然死亡的病史。该突变位于心脏兰尼碱受体的羧基末端部分,其中包含多个跨膜结构域。

莱纳特等人(2004) 使用 PKA 磷酸化模拟运动对突变 RYR2 通道的影响。V4653F 突变体表现出与 calstabin-2 的结合减少,calstabin-2 是稳定通道关闭状态的亚基。PKA磷酸化后,突变体表现出与渗漏的Ca(2+)释放通道一致的显着的功能获得缺陷以及半最大抑制镁浓度的显着右移。使用实验药物治疗增强了 calstabin-2 与 RYR2 的结合并使通道功能正常化。

.0009 室性心动过速,儿茶酚胺多态性,1
RYR2,GLN4201ARG
Laitinen 等人(2001) 报道了一个芬兰家庭的 RYR2 基因中存在 gln4201-to-arg(Q4201R) 突变,该家庭有应激性室性心动过速(CPVT1; 604772) 和不明原因突然死亡的病史。该突变位于 RYR2 受体的 C 端部分,其中包含多个跨膜结构域。

莱纳特等人(2004) 使用 PKA 磷酸化模拟运动对突变 RYR2 通道的影响。Q4201R 突变体表现出 calstabin-2 的结合减少,calstabin-2 是稳定通道关闭状态的亚基。PKA磷酸化后,突变体表现出与渗漏的Ca(2+)释放通道一致的显着的功能获得缺陷以及半最大抑制镁浓度的显着右移。使用实验药物治疗增强了 calstabin-2 与 RYR2 的结合并使通道功能正常化。

.0010 心脏兰尼碱受体钙释放缺乏综合征引起的室性心律失常
RYR2,ALA4860GLY
在一名因心脏兰尼碱受体钙释放缺乏综合征(VACRDS;115000)而导致室性心律失常的女性患者中,Priori 等人(2002) 在 RYR2 基因高度保守的跨膜残基处鉴定出杂合的 ala4860 到甘氨酸(A4860G) 取代。她的母亲和舅舅分别在 38 岁时和 22 岁时因不明原因的心源性猝死;她的姐姐是该突变的无症状携带者。在 350 个不相关的对照中未发现该突变。

在 A4860G 转染的人胚胎肾细胞中,Jiang 等人(2007)发现该突变减弱了RYR2对管腔Ca(2+)激活的反应,但对通道对胞质Ca(2+)激活的敏感性影响不大。表达A4860G突变体的稳定、可诱导的HEK293细胞表现出咖啡因诱导的Ca(2+)释放,但没有表现出储存超载诱导的Ca(2+)释放(SOICR),并且与用野生型RYR2转染的细胞相比,用A4860G突变体转染的HL1心脏细胞表现出减弱的SOICR活性。江等人(2007) 得出结论,管腔 Ca(2+) 激活和 SOICR 活性丧失可导致心室颤动和猝死。

使用定点诱变,Zhao 等人(2015)表明小鼠Ryr2的A4860G突变并不影响该蛋白的表达水平,但它严重抑制了Ryr2通道的活性。

孙等人(2021)重新研究了 Priori 等人最初报告的患者(2002),指出她最初的事件没有触发因素,该事件涉及 7 岁时中止的心源性猝死(aSCD),并有记录的心室颤动。事件发生后 1 周进行的运动压力测试未见异常,未引发心律失常;同样,程序化电刺激和异丙肾上腺素给药也不会诱发心律失常。孙等人(2021) 将患者归类为 RYR2 Ca(2+) 释放缺乏综合征。

.0011 室性心动过速,儿茶酚胺多态性,1,伴或不伴心房功能不全和扩张型心肌病
RYR2,1.1-KB DEL,EX3
Bhuiyan 等人在来自 2 个患有儿茶酚胺能多形性室性心动过速并伴有窦房结和房室结功能障碍、房性心律失常和扩张型心肌病(CPVT1; 604772) 的家庭的受影响个体中(2007) 鉴定出杂合 1.1-kb 缺失,包含 RYR2 基因的全部外显子 3 以及部分侧翼内含子 2 和 3(161-236_272+781del1126),导致 35 个氨基酸丢失。两个家族均有数名患者逐渐出现左心室功能低下,其中1名患者在30岁时突然死亡,超声心动图显示左心室扩张。尸检时,左室间隔心肌活检显示轻度肌细胞肥大和间质纤维化;右心室心内膜未见炎症或纤维脂肪瘤性改变。

梅代罗斯-多明戈等人(2009) 在 3 名不相关的 CPVT1 患者中鉴定出 3 个大型基因组重排,包括 RYR2 基因外显子 3,其中 1 例涉及 3.6 kb 缺失,2 例涉及 1.1 kb 缺失。

.0012 心脏兰尼碱受体钙释放缺乏综合征所致的室性心律失常
RYR2、ASP4646ALA
在一个因心脏兰尼碱受体钙释放缺乏综合征(VACRDS; 115000) 导致室性心律失常而导致心源性猝死(SCD) 或流产 SCD 的 3 代家庭中,Sun 等人(2021) 鉴定了 RYR2 基因外显子 96 中 c.13937A-C 颠换的杂合性,导致 asp4646-to-ala(D4646A) 取代。这位 51 岁的先证者在 39 岁时经历了晕厥并中止了 SCD,救护车监视器上观察到心室颤动。在 ICU 中观察多形性室性心动过速并采用直流电(DC) 电击进行治疗。运动压力测试没有引发心律失常,她接受了植入式心律转复除颤器(ICD)的植入,后来当她在急性情绪压力发作期间出现晕厥时,ICD 正常放电。家族史显示,母系家族中还有 4 例 SCD 病例,发病年龄在 16 岁至 43 岁之间,由急性情绪压力引发。D4646A 突变被发现于一位死于 SCD 的姨妈、先证者无症状的 17 岁儿子和一位无症状的远房表兄弟(其父亲和祖父都患有 SCD)中,但该变异并不存在于先证者的无症状姐妹或 3 个无症状的男性表兄弟中。功能分析表明,D4646A 突变显着抑制咖啡因诱导的 Ca(2+) 释放和储存过载诱导的 Ca(2+) 释放(SOICR),而不改变储存容量。此外,与野生型RYR2相比,突变体的SOICR终止阈值和RYR2介导的Ca(2+)释放分数均显着增加。D4646A突变体还损害细胞质Ca(2+)激活并减少单个RYR2通道的管腔Ca(2+)激活。作者构建了敲入小鼠模型,并观察到 ​​D4646A 突变消除了完整小鼠心脏中肌浆网异常舒张期自发 Ca(2+) 释放,完全保护它们免受迟发性后除极驱动的室性心律失常。突变小鼠心脏中存在显着的电生理重塑,增加了瞬时外向K+电流、L型Ca(2+)通道电流和Na+/Ca(2+)交换电流。

.0013 心脏兰尼碱受体钙释放缺乏综合征引起的室性心律失常
RYR2,ILE3995VAL
在一个因心脏兰尼碱受体钙释放缺乏综合征(VACRDS; 115000) 导致室性心律失常而导致心源性猝死(SCD) 或流产 SCD 的 3 代家庭中,Sun 等人(2021) 鉴定了 RYR2 基因中 c.11983A-C 颠换的杂合性,导致 ile3995 到 val(I3995V) 的取代。该变异最初是在该家族的 2 位表兄弟姐妹分别在 28 岁和 32 岁时患有 SCD 后发现的。这位60岁的女性先证者是已知的I3995V突变携带者,她在52岁时在看电视时经历了晕厥。包括运动压力测试在内的心脏评估结果为阴性,但考虑到家族史,植入式心脏复律除颤器(ICD)被植入。该设备在随访期间记录了非持续性多形性室性心动过速/心室颤动,当先证者有晕厥先兆发作时。她的兄弟和她的两个孩子是该变种的无症状携带者。功能分析表明,I3995V 突变显着抑制咖啡因诱导的 Ca(2+) 释放和储存过载诱导的 Ca(2+) 释放(SOICR),而不改变储存容量。此外,与野生型RYR2相比,突变体的SOICR终止阈值和RYR2介导的Ca(2+)释放分数均显着增加。I3995V突变体还损害细胞质Ca(2+)激活并减少单个RYR2通道的管腔Ca(2+)激活。

.0014 心脏兰尼碱受体钙释放缺乏综合征所致的室性心律失常
RYR2、THR4196ILE
Sun 等人在 3 名同胞中因心脏兰尼碱受体钙释放缺乏综合征(VACRDS; 115000) 导致室性心律失常而导致心源性猝死(SCD) 或中止 SCD(2021) 鉴定了 RYR2 基因中 c.12587C-T 转换的杂合性,导致 thr4196 到 ile(T4196I) 取代。先证者在 17 岁时曾反复发作劳力性晕厥,但心脏评估(包括运动负荷测试)正常。19岁时,她在跑步时突然去世。她的 4 名同胞的心脏筛查(包括运动压力测试)结果呈阴性。然而12年后,先证者33岁的姐姐在跑步机上跑步时倒​​下,医护人员发现她患有心室颤动,并成功将其心脏复律至正常窦性心律。另一位兄弟后来在一场棒球比赛中跑步时突然死亡。其余2名同胞和33岁姐姐的3名无症状儿童均不携带该突变。功能分析表明,T4196I 突变显着抑制咖啡因和储存超载诱导的 Ca(2+) 释放,而不改变储存容量。此外,与野生型RYR2相比,突变体RYR2介导的Ca(2+)释放分数显着增加。T4196I突变体还损害细胞质Ca(2+)激活并减少单个RYR2通道的管腔Ca(2+)激活。