ESPIN; ESPN

  • ESPIN,小鼠,同源物

HGNC 批准的基因符号:ESPN

细胞遗传学定位:1p36.31 基因组坐标(GRCh38):1:6,424,775-6,461,366(来自 NCBI)

▼ 克隆和表达

胞质特化是在支持细胞中发现的膜细胞骨架组合,位于伸长精子细胞或邻近支持细胞的附着位点。巴特尔斯等人(1996) 鉴定了大鼠肌节蛋白捆绑蛋白 espin,该蛋白定位于外质特化。836 个氨基酸的 espin 蛋白在 SDS 凝胶中的分子量约为 110 kD。Northern 印迹分析仅在大鼠睾丸中检测到 2.9-kb espin 转录物;在小肠和肾脏中检测到了较小的 1.7-kb 转录物。

巴特尔斯等人(1998) 鉴定了大鼠 espin 的 30 kD、253 个氨基酸亚型,其定位于肠道和肾脏的刷状缘微绒毛。Espin 和小 espin 共享一个 167 个氨基酸的 C 端肽,其中包括一个 116 个氨基酸的 C 端肌节蛋白捆绑模块,该模块对于体外肌节蛋白束形成是必要且充分的;然而,它们包含不同的 N 末端。巴特尔斯等人(1998)和陈等人(1999) 确定,与许多肌节蛋白捆绑蛋白不同,大鼠 espin 以高亲和力结合肌节蛋白丝,并且它们的肌节蛋白捆绑活性不受钙抑制。

纳兹等人(2004) 克隆人类 ESPN。推导的 854 个氨基酸蛋白在 N 末端具有 8 个锚蛋白样重复序列、2 个富含脯氨酸的区域、ATP 或 GTP 结合的共有位点(P 环)(包含在肌节蛋白结合 WH2 基序内)和卷曲螺旋结构域。人类蛋白质与小鼠和大鼠同源物分别具有 83% 和 86% 的序列同一性。对人胎儿内耳 cDNA 的 PCR 分析揭示了 ESPN 在内耳中的表达。缺乏一个或两个肌节蛋白结合位点的 ESPN 表达构建体在转染至 BHK 成纤维细胞时无法交联肌节蛋白丝。

▼ 基因结构

Chen 等人(1999) 证实小鼠 espin 和小 espin 是单个基因的剪接变体。小鼠espin基因包含11个外显子,跨度超过15 kb。

纳兹等人(2004) 确定人类 ESPN 基因包含 13 个外显子。

郑地图等人(2000) 将小鼠 espin 基因定位到与“jerker”小鼠突变相同的 4 号染色体区域。国际辐射混合测绘联盟将编码人类 espin 同源物的基因测绘到 1 号染色体(SGC33105)。

▼ 分子遗传学

耳聋,常染色体隐性遗传 36,伴或不伴耳聋

Naz 等人在 2 个巴基斯坦近亲家庭中分离出隐性遗传性耳聋和前庭无反射(DFNB36; 609006)(2004) 在 ESPN 基因(606351.0001-606351.0002) 中鉴定出 2 个不同的纯合移码突变。

布卢伊斯等人(2008) 在一个患有常染色体隐性耳聋但无前庭受累的摩洛哥近亲家庭的 6 名受影响成员(609006) 中发现了 ESPN 基因纯合突变(606351.0007)。如果翻译,突变蛋白将缺乏 WH2 结构域,这对于结合肌节蛋白单体很重要。结果与功能丧失效应一致。

常染色体显性耳聋,无前庭受累

多纳迪等人(2006) 报告了无前庭受累的常染色体显性听力损失患者中的 4 个 ESPN 突变(见 609006):S719R(606351.0003)、D744N(606351.0004)、R774Q(606351.0005) 和 K848del(606351.0006)。为了确定突变的 ESPN 等位基因是否影响体内相应 espin 蛋白的生物活性,在转染的上皮细胞中研究了它们靶向和延长刷状缘微绒毛平行肌节蛋白束的能力。对于 3 个突变等位基因,微绒毛长度或分布出现明显异常。因此,ESPN 基因与耳聋的常染色体隐性遗传或常染色体显性遗传有关。connexin-26 基因(CX26; 121011) 也是如此。的确,

亚瑟综合症,1M 型

Ahmed 等人在患有舌前感音神经性听力损失、前庭功能障碍和色素性视网膜炎的巴基斯坦大家庭中受影响的成员中(USH1M;618632)(2018) 鉴定了与疾病分离的框内 18 bp 缺失(606351.0008) 的纯合性。

▼ 动物模型

郑等人(2000) 确定 espin 存在于毛细胞静纤毛中,并发现 espin 基因与 jerker 小鼠之间的联系,这是一种导致毛细胞变性、耳聋和前庭功能障碍的隐性突变。jerker小鼠的组织不积累espin蛋白,但含有正常水平的espin mRNA。作者在 jerker 小鼠的 espin 基因中发现了一个移码突变,该突变影响了 espin C 端肌节蛋白捆绑模块。这些数据表明 jerker 小鼠没有 espin,并且 jerker 表型是由 espin 基因突变引起的。

▼ 等位基因变异体(8 个选定示例):

.0001 耳聋,常染色体隐性遗传 36,前庭受累
ESPN、4-BP DEL、2469GTCA
在巴基斯坦近亲家族中分离常染色体隐性神经感觉耳聋和前庭无反射(DFNB36; 609006),Naz 等人(2004) 在 ESPN 基因的外显子 13 中鉴定出纯合 4-bp 缺失(2469delGTCA),导致在核苷酸 2533 处出现终止密码子。预计所得蛋白质缺乏 espin 活性所需的 C 端肌节蛋白结合位点之一。

.0002 耳聋,常染色体隐性遗传 36,伴前庭受累
ESPN,4-BP DEL,1988AGAG
在巴基斯坦近亲家庭(PKSR5A) 中分离常染色体隐性神经感觉耳聋和前庭无反射(DFNB36;609006),Naz 等人(2004) 在 ESPN 基因的外显子 9 中鉴定出纯合 4-bp 缺失(1988delAGAG),导致核苷酸 1990 处截断。预计所得蛋白质缺乏 espin 活性所需的肌节蛋白捆绑模块。

艾哈迈德等人(2018) 分析了 1988delAGAG 突变体(Lys663ThrfsTer1) 在转染的异源上皮细胞中的功能,并观察到,与野生型 ESPN 不同,该突变体无法靶向或延长微绒毛。同样,在小鼠内耳感觉上皮中,突变体未能靶向静纤毛,并且该蛋白质似乎分布在整个耳蜗毛细胞体中。

.0003 耳聋,常染色体显性遗传,无前庭参与
ESPN,SER719ARG
在一个小型意大利亲属中,其中 2 代中有 2 名受影响个体表现出常染色体显性进行性感音神经性听力障碍(见 609006),Donaudy 等人(2006) 检测到 ESPN 基因中核苷酸位置 2155 处的 A 到 C 转换,导致密码子 719(S719R) 处的 arg 替换为 ser。听力损失始于第二个十年,并在第四个十年导致轻度至中度听力损失。主要涉及高频。没有前庭受累。

.0004 耳聋,常染色体显性遗传,无前庭受累
ESPN,ASP744ASN
在一名患有严重双侧感音神经性听力损失(涉及所有频率)的意大利患者中(参见 609006),Donaudy 等人(2006)发现ESPN基因的核苷酸2230处G到A转变的杂合性导致asp744到asn氨基酸取代(D744N)。没有前庭受累。

.0005 耳聋,常染色体显性遗传,无前庭受累
ESPN,ARG774GLN
在一名患有迟发性轻度双侧感音神经性听力损失的意大利患者中(参见 609006),Donaudy 等人(2006) 在 ESPN 基因的核苷酸 2321 处发现了一个零星的 G 到 A 的转变,导致密码子 774(R774Q) 处的 arg 被 gln 取代。听力损失主要是高频,但所有频率都有一定程度的听力损失。

.0006 耳聋,常染色体显性遗传,无前庭受累
ESPN,3-BP DEL,2541AAG
在一名患有严重双侧感音神经性听力障碍但无前庭受累的 4 岁西班牙患者中(参见 609006),Donaudy 等人(2006) 在 ESPN 基因(2541-2543delAAG) 中检测到一个零星的 3 核苷酸缺失,导致 C 端肽(delK848) 中 lys848 的丢失。ESPN 蛋白的 lys848 残基在物种间高度保守。

.0007 耳聋,常染色体隐性遗传 36,无前庭受累
ESPN,1-BP INS,1757G
在患有常染色体隐性耳聋但无前庭受累的摩洛哥近亲家庭的 6 名受影响成员中(609006),Boulouiz 等人(2008) 在 ESPN 基因中鉴定出纯合 1-bp 插入(1757insG),预计会导致移码和过早的蛋白质截断。如果翻译,突变蛋白将缺乏 WH2 结构域,这对于结合肌节蛋白单体很重要。结果与功能丧失效应一致。

.0008 亚瑟综合症,1M 型(1 个系列)
ESPN,18-BP DEL,NT2369
在巴基斯坦一个大家庭(PKDF1051) 的受累成员中,患有语前感音神经性听力损失、前庭功能障碍和色素性视网膜炎(USH1M; 618632),Ahmed 等人(2018) 鉴定了 ESPN 基因外显子 11 内 18 bp 框内删除(c.2369_2386delAGGCGGGACCTCCTGCGG) 的纯合性,预计会删除 6 个进化保守残基(790-795delRRDLLR)。该突变与家族中的疾病完全分离,并且在 ExAC 数据库或 NHLBI-ESP 数据库的 224 条种族匹配染色体中未发现。转染的异源上皮细胞中的功能分析表明,突变蛋白保留了微绒毛靶向能力,但缺乏野生型 ESPN 的微绒毛伸长活性。同样,在小鼠内耳感觉上皮中,该突变体沿着耳蜗毛细胞静纤毛的长度定位,但未能过度拉长它们。F-肌节蛋白共沉淀测定表明,突变体保留了与 F-肌节蛋白的残余结合(约为野生型 ESPN 的 15%),但与野生型相比,其成束功能受损。