ADP-核糖基化因子样 GTPase 6； ARL6

ARF 样 6
BBS3 基因

HGNC 批准的基因符号：ARL6

细胞遗传学定位：3q11.2 基因组坐标（GRCh38）：3:97,762,580-97,812,584（来自 NCBI）

▼ 描述

ADP-核糖基化因子（ARF）-like-6（ARL6）是 ARF 家族亚组的成员，ARF 家族是调节多种细胞功能的蛋白质，包括细胞内交通的调节。ARF 蛋白组是 Ras 超家族的一部分，Ras 超家族又分为 ARF 和 ARF 样（ARL）亚组（Pasqualato 等，2002）。

▼ 克隆和表达

Ingley 等人（1999）克隆小鼠Arl6。推导的 186 个氨基酸蛋白质的计算分子量为 20.9 kD。Arl6 包含 ARF 家族的保守特征，包括 N 末端肉豆蔻酰化位点，后面是疏水性 α 螺旋和 GTP 结合位点。Arl6 转录本的 3-prime UTR 包含 10 个与 mRNA 不稳定相关的 AT3 基序拷贝。对几种小鼠组织的 Northern 印迹分析检测到 1.3 kb 转录物在大脑和肾脏中表达水平最高，而在其他组织中表达水平较低。Arl6 转染的 COS 细胞的亚细胞分级分离和共聚焦显微镜表明大部分 Arl6 蛋白是胞质的。在不可水解的 GTP 类似物存在下，与膜相关的 Arl6 量增加。

通过在 3 号染色体区域寻找与 Bardet-Biedl 综合征 3（BBS3; 600151）相关的基因，Chiang 等人（2004）确定了 ARL6。推导的蛋白质含有186个氨基酸。数据库分析揭示了 ARL6 直系同源物存在于从哺乳动物到无脊椎动物、酵母和植物的多种物种中。

通过 EST 数据库分析，Pretorius 等人（2010）鉴定了一种 BBS3 剪接变体，他们将其称为 BBS3-long（BBS3L）。该 EST 仅在视网膜或全眼库中发现。BBS3L 转录物在其 3 引物末端附近包含一个额外的 13 bp 编码外显子，该外显子会移动 ORF。推导的 193 个氨基酸的 BBS3L 蛋白具有 15 个独特的 C 端氨基酸，取代了 186 个氨基酸的 BBS3 蛋白的 8 个 C 端氨基酸。使用同时识别 BBS3 和 BBS3L 的抗体对小鼠和人类视网膜进行免疫组织化学分析，结果显示神经节细胞层、神经纤维层和感光细胞中都有表达。

Jin 等人使用高分辨率免疫组织化学技术对人视网膜色素上皮（RPE）细胞进行研究（2010）将 ARL6 定位于纤毛微管轴丝两侧的小点。ARL6 与含有 BBS1（209901）和 BBIP10（613605）的稳定蛋白复合物共定位于睫状膜。

▼ 基因功能

使用均质牛视网膜蛋白下拉分析，Jin 等人（2010）表明 ARL6 结合含有 7 个 BBS 蛋白和 BBIP10 的睫状膜蛋白复合物。人类 RPE 细胞中 ARL6 的耗尽并不影响复合物的组装，但会阻止其定位到纤毛。ARL6 和蛋白复合物靶向纤毛需要 ARL6 结合 GTP，但不需要 ARL6 GTP 酶活性。当处于 GTP 结合形式时，ARL6 的 N 端两亲性螺旋结合脑脂质脂质体并招募 BBS 蛋白复合物。募集后，该复合物似乎聚合成电子致密的平面涂层，并在测试货物蛋白横向转移到睫状膜方面发挥作用。

▼ 基因结构

Chiang等人（2004）确定 ARL6 基因包含 9 个外显子，跨度为 33.8 kb。前 3 个外显子是非编码的。比勒陀利亚等人（2010）在 ARL6 基因的 3-prime 末端附近发现了一个额外的外显子，该外显子受到选择性剪接的影响。

▼ 测绘

ARL6 基因定位在 BBS3（参见 600151）关键区域 3p12-q13 内（Fan 等，2004）。

Gross（2014）根据 ARL6 序列（GenBank BC024239）与基因组序列（GRCh37）的比对，将 ARL6 基因对应到染色体 3q11.2。

▼ 分子遗传学

Bardet-Biedl 综合征 3

为了鉴定 Bardet-Biedl 综合征 3（BBS3; 600151）中的基因突变体，该突变体已在一个大型以色列贝都因亲属中定位到染色体 3p13-p12（Sheffield 等人，1994），Chiang 等人（2004）进行了比较基因组分析，以确定 BBS 候选基因的优先顺序，以进行突变筛选。将已知的 BBS 蛋白与模型生物的翻译基因组进行比较，以确定这些蛋白被保守的生物体子集。通过在分析中纳入基因组大小相对较小的多种生物体，候选基因的数量减少，并且对应到 BBS3 区间的一些基因成为该疾病的最佳候选基因。其中一个基因 ARL6，被发现含有纯合的 arg122-to-ter 突变（R122X；608845.

范等人（2004）认为 ARL6 可能是 BBS3 基因的候选者，因为它位于 3 型 BBS 的关键连锁图谱区域，特别是因为它与线虫基因同源，该基因在其启动子区域含有 X框序列，该序列是已知在纤毛细胞中严格表达的基因的特征。他们发现 ARL6 基因的突变与 BBS3 分离在 4 个孤立的家族中。对不同生物体的 ARL6 氨基酸序列进行比较表明，1 个家族（608845.0002）中突变的 gly169 是不变的。其他 2 个突变 thr31（608845.0003、608845.0005）和 leu170（608845.0004）中的残基高度保守。范等人（2004）报道了另一个家族，其中 BBS3（608845.0002）中的杂合突变似乎改变了 BBS1 基因中纯合突变的表达，M390R（209901.0001）。BBS3 中带有额外突变的妹妹比另一个妹妹受到的影响更严重。

Bardet-Biedl 综合征被认为主要是由纤毛功能障碍引起的，因为与 BBS7（607590）和 BBS8（608132）同源的线虫基因中的功能丧失突变会损害纤毛的结构和功能，而衣藻 BBS5（603650）的 RNA 干扰会导致鞭毛丧失。值得注意的是，所有已知的线虫 bbs 基因都只在有纤毛的细胞中表达，因为它们的启动子中存在 DAF-19 RFX 转录因子结合位点（X 框）。范等人（2004）假设人类 BBS3 基因的线虫直系同源物也包含这种调控元件，这将使他们能够从对应到 BBS3 关键区间的 90 多个基因中识别候选基因。ARL6 是启动子中含有 X 框的 3 个基因之一，ARL6 决定了在有纤毛的细胞中的排他性表达，使其成为 BBS3 基因的良好候选者。范等人（2004）确实在4个孤立家族中发现了与BBS分离的ARL6突变。

Safieh 等人在一项针对 7 个沙特阿拉伯 BBS 家庭的研究中（2010）证明纯合性作图是识别致病突变的有效方法，因为它允许他们仅对每个家族的 1 个基因进行测序，并分别发现 7 个新突变：BBS1 基因中的 3 个、BBS3 基因中的 3 个和 BBS4 基因中的 1 个。其中六个家庭展示了 BBS 的典型发现结果，不同家庭之间的频率有所不同，但在家庭内部高度一致，这表明修饰语似乎在 BBS 的表现力中只发挥了次要作用。在剩下的家族中，Aldahmesh 等人之前报道过（2009），纯合 BBS3 突变（608845.0006）与非综合征常染色体隐性 RP（RP55; 613575）分离。与早期的报道相比，Safieh 等人（2010）指出，他们的数据与 BBS3 突变患者的严重程度较轻的趋势一致，因为所有有记录的男性生育力正常或缺乏认知障碍的病例都属于这一类。此外，特应性似乎是一种常见的临床特征，不限于特定的基因型，并且他们的患者中没有一个报告有嗅觉减退史，这表明这是一个不常见的发现。

色素性视网膜炎 55

Aldahmesh 等人在一个沙特阿拉伯近亲家庭中分离出常染色体隐性遗传性非综合征性视网膜色素变性（RP55; 613575），但没有其他可识别的 BBS 主要或次要特征（2009）鉴定了 ARL6 基因（608845.0006）中错义突变的纯合性，该突变在 192 名沙特对照者和 50 多名其他 RP 患者中未发现，表明 ARL6 突变并不是非综合征性 RP 的常见原因。

Zenteno 等人在 3 名具有 RP 的墨西哥同胞中，通过同族婚姻出生（2020）鉴定了 ARL6 基因（608845.0007）中 1 bp 重复的纯合性。

▼ 动物模型

Pretorius 等人使用斑马鱼胚胎（2010）表明，基于吗啉基的 bbs3 敲除（而非 bbs3l）会导致类似 BBS 的表型，包括纤毛库普弗囊泡缺陷和逆行黑素体转移延迟。Bbs3l 特异性敲低损害了视觉功能。突变视网膜的整体结构看起来正常，但它显示出感光色素绿色视锥蛋白（OPN1MW；300821）的错误定位。人类 BBS3L（而非 BBS3）的表达可以挽救斑马鱼视网膜中的视力缺陷和绿色视蛋白错误定位。Bbs3l -/- 小鼠缺乏 Bbs -/- 小鼠中所见的肥胖，并且它们表现出光感受器内节结构破坏。Bbs3l -/- 小鼠中的缺陷似乎比 Bbs3l 敲低斑马鱼中所见的缺陷更轻微，这表明 Bbs3 可能部分补偿了小鼠中 Bbs3l 的损失。

▼ 等位基因变异体（7 个选定示例）：

.0001 BARDET-BIEDL 综合征 3
ARL6、ARG122TER
在患有 Bardet-Biedl 综合征 3（BBS3；600151）的以色列贝都因家族受影响成员中，最初由 Kwitek-Black 等人描述（1993）（家族 2）并由 Sheffield 等人与 3 号染色体连接（1994），蒋等人（2004）鉴定了 ARL6 基因外显子 7 中的纯合 C 到 T 转变，导致 arg122 到 ter（R122X）突变，蛋白质从 186 个氨基酸截短为 121 个。在来自中东的 100 名阿拉伯对照个体或其他 90 名不同种族的对照个体中未发现 R122X 突变。

.0002 BARDET-BIEDL 综合征 3
BARDET-BIEDL 综合征 1，修饰符，包括
ARL6、GLY169ALA
来自纽芬兰一个明确特征家族的受累个体，患有 BBS3（600151）（Young 等人，1998），Fan 等人（2004）在 ARL6 基因的外显子 8 中发现纯合的 859G-C 颠换，导致残基 169（G169A）处发生甘氨酸到丙氨酸的取代。范等人（2004）还在 BBS1 基因（209901.0001）的 met390-to-arg（M390R）突变纯合的 2 个姐妹中的 1 个中发现了杂合状态的 G169A 突变。BBS3 中有额外突变的姐妹比没有突变的姐妹受到的影响更严重。

.0003 BARDET-BIEDL 综合征 3
ARL6，THR31MET
在患有 BBS3（600151）的沙特阿拉伯家庭的受影响成员中，Fan 等人（2004）鉴定了一个纯合错义突变，thr31 到 met（T31M），由 ARL6 基因外显子 3 中核苷酸 445 处的 C 到 T 转换所致。

.0004 BARDET-BIEDL 综合征 3
ARL6、LEU170TRP
在疑似与 BBS3（600151）有血缘关系的北美家庭的受影响成员中，Fan 等人（2004）鉴定了 ARL6 基因 862T-G 外显子 8 中的纯合颠换，导致 leu170 到 trp（L170W）突变。

.0005 BARDET-BIEDL 综合征 3
ARL6、THR31ARG
在患有 BBS3（600151）的爱尔兰近亲家庭的受影响成员中，Fan 等人（2004）鉴定了 ARL6 基因外显子 3 中的纯合 445C-G 颠换，导致 thr31 到 arg（T31R）突变。

.0006 色素性视网膜炎 55
ARL6，ALA89VAL
在来自沙特阿拉伯近亲家庭（DGU-F15）的受影响同胞中，孤立出常染色体隐性遗传非综合征性视网膜色素变性（RP55; 613575），Aldahmesh 等人（2009）鉴定了 ARL6 基因中 266C-T 转变的纯合性，导致高度保守残基处的 ala89 到 val（A89V）取代。在 192 名沙特对照者中未发现该突变。Safieh 等人对 4 名受影响的同胞进行了彻底的重新检查（2010）没有发现 Bardet-Biedl 综合征的可识别的主要或次要特征（600151）。

比勒陀利亚等人（2011）发现丙氨酸 89 在脊椎动物中高度保守，并且 A89V 变体在 BBS3 和 BBS3L 亚型中表达。为了分析 A89V 的功能，Pretorius 等人（2011）在斑马鱼中使用了 bbs3 胚胎的敲除和 RNA 拯救。他们发现 A89V 可以挽救黑素体转移缺陷，但不能挽救这些胚胎的视力障碍。

.0007 视网膜色素变性 55
ARL6，1-BP DUP，373A
在一名墨西哥患者（患者 1521）和 2 名患非综合征性色素性视网膜炎（RP55；613575）的受影响同胞中，Zenteno 等人（2020）鉴定了 ARL6 基因中 1 bp 重复（c.373dupA, NM_032146.4）的纯合性，导致移码，预计会导致提前终止密码子（Ile125AsnfsTer7）。桑格测序证实了患病变异的家族分离。