突触结合蛋白 1； STXBP1

UNC18，线虫，同源物，1
MUNC18-1

HGNC 批准的基因符号：STXBP1

细胞遗传学位置：9q34.11 基因组坐标（GRCh38）：9:127,611,911-127,696,028（来自 NCBI）

▼ 克隆和表达

在分泌途径中，蛋白质和其他货物通过囊泡转移从一个区室转移到另一个区室。转移囊泡从供体膜出芽并停靠到特定的受体室。酿酒酵母蛋白 Sec1 参与高尔基体和质膜之间的组成型分泌途径。佩夫斯纳等人（1994）鉴定了大鼠 Stxbp1，他们将其称为 n-Sec1。预测的 68 kD n-Sec1 蛋白与酿酒酵母 Sec1 具有 27% 的同一性，与线虫 Unc18 具有 59% 的同一性。RNA 印迹分析表明 n-Sec1 mRNA 表达具有神经特异性。

由于 Unc18 突变会导致严重麻痹和突触前乙酰胆碱积聚，因此 Unc18 与神经递质释放有关。安藤源行等人（1996）鉴定了编码 2 个小鼠 Unc18 同源物的 cDNA，即一种称为 Munc18-1 的神经特异性蛋白和一种称为 Munc18-3 的普遍存在的蛋白。他们使用鼠 cDNA 从胎儿脑 cDNA 文库中分离出人类 Munc18-1 cDNA。预测的 594 个氨基酸的小鼠和人类 Munc18-1 蛋白的序列是相同的。安藤源行等人（1996）发现 Munc18-1 补充了 Unc18 突变动物的运动和胆碱能缺陷。

通过人体组织的 Northern 印迹分析，Swanson 等人（1998）确定 STXBP1 在各种组织中以 4-kb 转录物的形式表达。在视网膜和小脑中观察到最高水平的表达。RT-PCR 分析揭示了视网膜和小脑中存在另一种选择性剪接形式的 STXBP1。该 mRNA 包含一个额外的外显子，并编码预测的 603 个氨基酸的蛋白质。在大鼠体内也发现了 STXBP1 的两种选择性剪接形式，并且预测的蛋白质与人类对应的蛋白质相同。

▼ 基因结构

Hamdan 等人（2009）指出，STXBP1 基因包含 20 个外显子，并且选择性剪接会产生带有和不带有外显子 19 的 2 个亚型。

▼

通过荧光原位杂交作图，Swanson 等人（1998）将 STXBP1 基因定位到染色体 9q34.1。

▼ 基因功能

Pevsner 等人（1994）发现大鼠 n-Sec1 是一种神经特异性突触蛋白（参见 186590）结合蛋白，可能参与突触小泡对接和融合的调节。

杨等人（2000）在一名拉斯穆森脑炎患者的血清和脑脊液中鉴定出针对 Munc18 的高滴度自身抗体，这是一种罕见的疾病，其特征是单个大脑半球进行性退化和顽固性癫痫发作。罗杰斯等人此前曾报道过该患者（1994）他在血清和脑脊液中鉴定出了针对 GLUR3（GRIA3; 305915）的自身抗体。在另外 14 名拉斯穆森脑炎患者中，有 3 名发现了对 Munc18 的弱免疫反应性，但通常仅在长期暴露或多次实验中才发现。由于 Munc18 是一种胞质蛋白，Yang 等人（2000）假设对 GluR3 的体液攻击首先会损害神经元，从而暴露 Munc18 并导致免疫攻击扩大。这两种蛋白质都参与突触传递。对这些蛋白质的免疫攻击可能协同作用，产生严重的神经表型。

在肾上腺嗜铬细胞中，Fisher 等人（2001）表达了对突触融合蛋白亲和力降低的 Munc18 突变体，该突变体特异性地改变了单颗粒胞吐释放事件的动力学，与融合孔扩张的加速一致。这一观察结果表明，Munc18 在细胞内膜融合过程的后期发挥作用，其中它与突触融合蛋白的解离决定了融合后事件的动力学。

在一项关于秀丽隐杆线虫 unc18 突变体突触小泡胞吐作用的研究中，Weimer 等人（2003）发现质膜活性区的对接囊泡减少，表明 unc18 直接或间接地发挥囊泡对接促进剂的作用。

图宁等人（2006）发现 Munc18-1 +/- 小鼠的突触在谷氨酸能、GABA 能和神经肌肉突触的强烈刺激下表现出增加的抑郁。这种抑制是由于突触小泡易于释放池（RRP）较小所致。相反，Munc18-1 的过度表达使这些突触恢复得更快，这是由于更大的 RRP 和增强的活动依赖性 RRP 补充。

SNARE（可溶性 N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体）蛋白构成核心融合机制，其中同源囊泡相关（v-）和靶膜相关（t-） SNARE 组装成 SNAREpin，使 2 个膜紧密并置并融合。Shen 等人使用具有哺乳动物 SNARE 成分的重构脂质双层系统（2007）表明大鼠Munc18-1通过与t-和v-SNARE直接接触加速了融合反应。

在突触小泡融合过程中，SNARE 蛋白突触融合蛋白-1（186590）表现出 2 种均与 Munc18-1 结合的构象：SNARE 复合体外部的“闭合”构象和 SNARE 复合体中的“开放”构象。格伯等人（2008）生成了仅表达开放突触融合蛋白-1B 的敲入/敲除小鼠。突触融合蛋白-1B（Open）小鼠可以存活，但在 2 至 3 个月大时死于全身性癫痫发作。突触融合蛋白-1B（开放）突触中 Munc18-1 与突触融合蛋白-1B 的结合受损，并且易于释放的囊泡池的大小减小；然而，突触小泡融合率显着提高。因此，格伯等人（2008）得出结论，突触融合蛋白-1 的闭合构象启动了突触小泡融合反应，然后由 SNARE 复合物/Munc18-1 组装体介导。

维尔达等人（2007）指出 MUNC18-1 对于突触前小泡的释放至关重要，并且在去极化后被蛋白激酶 C（PKC: 176960）快速磷酸化。他们发现，二酰甘油（DAG）和佛波酯诱导的小鼠神经元兴奋性突触后电流的增强取决于 Munc13（UNC13B; 605836）的直接激活和 PKC 介导的 Munc18-1 磷酸化。维尔达等人（2007）假设这 2 条通路可能在突触小泡周期的不同步骤中单独运行，或者可能在周期中的单个步骤中汇聚和协作。

马等人（2013）发现Munc18-1 可以从synaptotagmin-1 中取代SNAP25（600322），并且除了SNAP25 和synaptotagmin-1（185605）-Ca（2+）之外，突触融合蛋白-1-Munc18-1 脂质体与synaptobrevin（参见185880）脂质体的融合还需要Munc13。此外，当从突触融合蛋白-1-SNAP25 脂质体开始时，NSF（N-乙基马来酰亚胺敏感因子）-α-SNAP 分解突触融合蛋白-1-SNAP25 异二聚体并废除融合，然后需要 Munc18-1 和 Munc13。马等人（2013）提出融合不是通过突触融合蛋白-1-SNAP25异二聚体进行，而是从突触融合蛋白-1-Munc18-1复合物开始；然后，Munc18-1 和 Munc13 以 NSF 和 SNAP 抗性方式与 SNARE 和 synaptotagmin-1-Ca（2+）协调膜融合。

▼ 分子遗传学

Saitsu 等人在 4 名患有发育性癫痫性脑病 4（DEE4；612164）的日本患者中进行了研究（2008）鉴定了 STXBP1 基因（602926.0001-602926.0004）中的杂合错义突变。经证实，3 名患者的突变是从头发生的。所有突变都发生在蛋白质的疏水核心，预计会导致蛋白质结构不稳定和破坏。突变蛋白的体外研究表明有聚集的趋势。表型包括早发性癫痫发作、脑电图抑制爆发模式以及智力发育严重受损。斋津等人（2008）假设突变导致 STXBP1 单倍体不足，导致突触小泡释放受损和 DEE 表型。

Hamdan 等人在 2 名无血缘关系的法裔加拿大人中患有严重精神发育迟滞和癫痫症患者（2009）鉴定了 STXBP1 基因中各自的从头杂合截短突变（602926.0005 和 602926.0006）。这些患者是从 95 名特发性精神发育迟滞患者中确定的。

Carvill 等人对一名患有 DEE4 的 11 岁男孩进行了临床诊断，该男孩被诊断为 Dravet 综合征（2014）鉴定了 STXBP1 基因中的从头杂合错义突变（E283K; 602926.0008）。该突变是通过全外显子组测序发现的。对 67 名患有类似疾病的患者进行靶向重测序，发现另外 2 名先证者在 STXBP1 基因中存在从头杂合错义突变。没有进行变体的功能研究。

科瓦切维奇等人（2018）发现，在 Stxbp1 +/- 小鼠神经元中表达具有 DEE4 引起突变的人类 STXBP1 产生正常表型，而在 Stxbp1 -/- 小鼠神经元中表达相同突变体则产生与单倍体不足一致的不同表型。进一步分析表明，STXBP1 突变体表现出严重降低的细胞稳定性，尤其是在 HEK293 细胞中表达时，而且在原代小鼠神经元中表达时也是如此。

▼ 动物模型

韦尔哈格等人（2000）通过同源重组消除了小鼠中的 Munc18-1。这导致了有机体完全瘫痪。无效突变胚胎在出生前一直存活，但在出生后立即死亡，可能是因为它们无法呼吸。尽管基因敲除小鼠的突触传递普遍、完全且永久丧失，但它们的大脑组装正确。神经元增殖、迁移和分化到特定大脑区域不受影响。到胚胎第 12 天，无效突变体和对照同窝小鼠的大脑在形态上已无法区分。出生时，无效突变体和对照同窝出生的晚期形成的大脑区域（例如新皮质）看起来是相同的。在最初的大脑组装后，在无效突变体中观察到成熟神经元的广泛细胞死亡，首先发生在相对较早成熟并形成突触的下脑区域。突变大脑中的退化表现出细胞凋亡的所有特征。Munc18-1 的消融使大脑突触沉默，将 Munc18-1 确定为目前神经递质释放中最上游的必需蛋白。韦尔哈格等人（2000）的结论是，突触连接并不依赖于神经递质的分泌，但它的维持却依赖于神经递质的分泌。神经递质分泌可能起到验证已经建立的突触连接的作用（2000）的结论是，突触连接并不依赖于神经递质的分泌，但它的维持却依赖于神经递质的分泌。神经递质分泌可能起到验证已经建立的突触连接的作用（2000）的结论是，突触连接并不依赖于神经递质的分泌，但它的维持却依赖于神经递质的分泌。神经递质分泌可能起到验证已经建立的突触连接的作用。

科瓦切维奇等人（2018）发现不同基因组背景的 Stxbp1 +/- 小鼠重现了人类 DEE4 表型，通常在不活动时出现癫痫痉挛，并伴有慢波放电，而慢波放电可被抗癫痫药物左乙拉西坦部分抑制。Stxbp1 +/- 小鼠还表现出行为灵活性受损、焦虑增加和多动。

▼ 等位基因变异体（8 个选定示例）：

.0001 发育性癫痫性脑病 4
STXBP1、GLY544ASP
在一名患有发育性癫痫性脑病 4（DEE4；612164）的日本男性（患者 3）中，Saitsu 等人（2008）鉴定了 STXBP1 基因中的杂合 c.1631G-A 转变，导致 gly544 到 asp（G544D）取代。患者在 10 天时出现癫痫发作，脑电图显示抑制爆发模式，但癫痫发作在 3 个月大时缓解。37岁时，他的智力发育严重受损，并出现痉挛性截瘫。在 500 条对照染色体中未发现该突变。

.0002 发育性癫痫性脑病 4
STXBP1，CYS180TYR
在一名患有发育性癫痫性脑病 4（DEE4；612164）的日本男孩（患者 6）中，Saitsu 等人（2008）鉴定了 STXBP1 基因中的从头杂合 c.539G-A 转变，导致 cys180 到 tyr（C180Y）取代。他患有婴儿期发作的强直性和肌阵挛性癫痫发作，伴有抑制爆发型和高度节律失常、脑髓鞘形成延迟和痉挛性四肢瘫痪。体外研究表明，突变蛋白的结构稳定性受损，热稳定性降低，并且与几种功能性突触蛋白的结合减少。斋津等人（2008）得出结论，该患者的突触小泡释放受损。

.0003 发育性癫痫性脑病 4
STXBP1，MET443ARG
在一名患有发育性癫痫性脑病 4（DEE4；612164）的日本女孩（患者 7）中，Saitsu 等人（2008）鉴定了 STXBP1 基因中的从头杂合 c.1328T-G 颠换，导致met443 到arg（M443R）的取代。她在两个月大时出现顽固性癫痫发作，后来表现出精神运动发育严重受损。脑部 MRI 显示髓鞘形成延迟。

.0004 发育性癫痫性脑病 4
STXBP1、VAL84ASP
在一名患有发育性癫痫性脑病 4（DEE4; 612164）的日本男孩（患者 11）中，Saitsu 等人（2008）鉴定了 STXBP1 基因中的从头杂合 c.251T-A 颠换，导致 val84 到 asp（V84D）的取代。患者在 2 个月大时出现强直性癫痫发作，伴有抑制爆发型和高度节律失常，后来表现出严重的智力低下。

.0005 发育性和癫痫性脑病 4
STXBP1、ARG388TER
在一名患有发育性和癫痫性脑病（DEE4; 612164）的 15 岁法裔加拿大男孩中，Hamdan 等人（2009）在 STXBP1 基因的外显子 14 中鉴定出从头杂合的 c.1162C-T 转换，导致 arg388 到 ter（R388X）取代，预计会截断结构域 3 区域，该结构域 3 区域与结构域 1 一起提供突触融合蛋白-1（186590）的结合表面。患者患有严重精神障碍，伴有肌张力低下、步态异常、震颤和癫痫发作。癫痫发作发生在 2 岁零 9 个月时。

.0006 发育性和癫痫性脑病 4
STXBP1、IVS3DS、GA、+1
对于一名患有发育性和癫痫性脑病（DEE4; 612164）的 27 岁法裔加拿大男子，Hamdan 等人（2009）在 STXBP1 基因的内含子 3 中发现了从头杂合的 G 到 A 的转变，导致在外显子 3 下游产生终止密码子。该突变截断了与突触融合蛋白-1 结合有关的结构域 1 区域。患者患有严重精神障碍，伴有肌张力低下、步态异常、震颤和癫痫发作。癫痫发作发生在 6 周大时。

.0007 意义不明的变异体
STXBP1, 1-BP DEL, 1206T
该变异体被归类为意义不明的变异体，因为其对非综合征性智力低下的贡献尚未得到证实。

Hamdan 等人通过对 50 名非综合征性智力低下患者的 STXBP1 基因进行靶向测序，（2011）鉴定出 1 名法裔加拿大患者在该基因的结构域 3 中存在从头杂合 1-bp 缺失（1206delT），导致移码和提前终止（Y402X）。在 190 个法裔加拿大对照品中未发现这种变异。患者为一名 21 岁男性，表现出整体发育迟缓、严重智力低下、言语受限。他没有癫痫病史，但有四肢弥漫性震颤和步态异常。脑电图显示颞区间歇性缓慢功能障碍；脑CT正常。哈姆丹等人（2011）表明该变异可能是致病性的，因为 C.

.0008 发育性和癫痫性脑病 4
STXBP1、GLU283LYS
在一名患有发育性和癫痫性脑病（DEE4; 612164）的 11 岁男孩（T1915）中，他被临床诊断为 Dravet 综合征，Carvill 等人（2014）鉴定了 STXBP1 基因中的从头杂合 c.847G-A 转变，导致高度保守残基处的 glu283 到 lys（E283K）取代。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但外显子组测序项目数据库中不存在该突变。没有对该变体进行功能研究。