溶质载体家族 13（钠依赖性二羧酸盐转运蛋白），成员 3； SLC13A3

钠依赖性二羧酸转运蛋白 3； NADC3

HGNC 批准的基因符号：SLC13A3

细胞遗传学位置：20q13.12 基因组坐标（GRCh38）：20:46,557,828-46,684,485（来自 NCBI）

▼ 说明

SLC13A3 基因编码质膜 Na+/二羧酸协同转运蛋白，主要在肾脏、星形胶质细胞和脉络丛中表达。它在近端肾小管细胞的基底外侧膜和肾小管的管腔膜上表达。它不在神经元中表达。转运蛋白的主要底物是琥珀酸、富马酸、苹果酸、戊二酸、α-酮戊二酸和 N-乙酰天冬氨酸（NAA）（Dewulf 等人的总结，2019）。

哺乳动物钠-二羧酸协同转运蛋白，转运琥珀酸和其他克雷布斯循环中间体，根据其底物亲和力分为两类：低亲和力（参见 SLC13A2，604148）和高亲和力（SLC13A3）。低亲和力和高亲和力转运蛋白在肾脏处理柠檬酸盐中都发挥着重要作用。

▼ 克隆与表达

Wang 等人使用大鼠 NADC3 cDNA 作为探针（2000）从人胎盘 cDNA 文库中克隆了人同源物 SLC13A3。 SLC13A3 cDNA 编码推导的 602 个氨基酸的蛋白质，具有 12 个跨膜结构域，分子量为 66.9 kD。该蛋白还具有 8 个潜在的蛋白激酶 C 依赖性磷酸化位点、1 个潜在的 cAMP/cGMP 依赖性蛋白激酶磷酸化位点和 3 个推定的 N 连接糖基化位点。 SLC13A3 还与人类低亲和力二羧酸转运蛋白具有 45% 的序列同一性。人类和大鼠 SLC13A3 蛋白具有 85% 的序列同一性，表明该蛋白在物种间高度保守。 Northern 印迹分析检测到大约 3.6 kb 的转录物在肾脏中表达水平最高，而且在胎盘、大脑、肝脏和胰腺中也有最高水平的表达。在心脏、肺或骨骼肌中未检测到表达。 SLC13A3 在肾近端肾小管上皮细胞的基底外侧膜、肝细胞的窦膜和脑突触体中表达（Pajor，1999）。

使用免疫荧光分析，Ma 等人（2016）表明，当在人 MRC5 成纤维细胞中表达时，人 NADC3 主要定位于细胞膜。

▼ 基因功能

Wang 等人通过在爪蟾卵母细胞中表达 SLC13A3（2000）发现 SLC13A3 在琥珀酸和琥珀酸二甲酯存在的情况下诱导钠依赖性内向电流。 SLC13A3 优先接受二价阴离子形式的柠檬酸盐作为底物。功能分析表明转运蛋白的催化结构域位于蛋白质的 C 端一半。

马等人（2016）发现NADC3的过度表达导致人二倍体MRC5和WI38成纤维细胞以及原代肾小管上皮细胞过早衰老，细胞周期停滞在G1期。 NADC3 过表达增加了 MRC5 细胞中的细胞氧化应激和损伤，并降低了呼吸复合物活性和 ATP 水平。这些衰老表型通过抗氧化治疗得到缓解。进一步的分析表明，NADC3 过表达通过促进三羧酸循环中间体向细胞内的转运，增加细胞内 NADH 和活性氧的产生，从而导致细胞衰老。

▼ 生化特征

施莱辛格等人（2014）构建了人类NADC3的同源结构模型，并通过定点诱变和各种底物对接对其进行了验证。 NADC3模型显示NADC3的底物结合域和阳离子结合域由2个相对的螺旋发夹环中的残基和相邻螺旋的未缠绕部分组成。这 2 个环从相对侧插入膜中，每个环都包含一个 SNT 基序。作者报告说，SNT 基序在 SLC13/DASS 转运蛋白中高度保守，并且可能在确定底物特异性方面发挥作用。

▼ 基因结构

王等人（2000）确定 SLC13A3 基因包含 13 个外显子，跨度超过 80 kb 的基因组 DNA。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Wang 等人（2000）将 SLC13A3 基因对应到染色体 20q12-q13.1。

▼ 分子遗传学

Dewulf 等人在 2 名无关的患有急性可逆性白质脑病且尿 α-酮戊二酸增加的患者中（ARLIAK; 618384）（2019）鉴定了 SLC13A3 基因（606411.0001-606411.0003）中的纯合或复合杂合突变。有2个错义突变和1个剪接位点突变。将 2 个错义突变转染到 HEK293 细胞中表明，与野生型相比，这两种错义突变都会导致 α-酮戊二酸、琥珀酸和 NAA 的转运显着减少。这些突变是通过外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。

▼ 动物模型

卡纳万病（271900）是由编码天冬氨酸酰基酶（ASPA; 608034）的基因突变引起的，其特征是脑内 N-乙酰天冬氨酸（NAA）储存过多以及星形胶质细胞和髓鞘内空泡形成。王等人（2021）发现患有卡纳万病的小鼠中 Slc13a3 的纯合敲除使它们的大脑 NAA 正常化，增加了它们的体重，改善了旋转性能，并防止了小脑和丘脑空泡化。 Canavan 病小鼠中的杂合 Slc13a3 缺失也抑制了大脑 NAA 升高，增强了加速旋转性能，并部分阻止了小脑而非丘脑的空泡形成。

▼ 等位基因变异体（3 个精选示例）：

.0001 急性可逆性脑白质病，尿 α-酮戊二酸升高
SLC13A3、ALA254ASP

Dewulf 等人在一名 25 岁男性（患者 1）中，由近亲结婚生，患有急性可逆性白质脑病并伴有尿 α-酮戊二酸增加（ARLIAK; 618384）（2019）在 SLC13A3 基因中发现了纯合的 c.761C-A 颠换，导致 ala254 到 asp（A254D）的取代。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。转染突变的 HEK293 细胞显示出与野生型 SLC13A3 转染的细胞类似的非糖基化和糖基化 SLC13A3 的正常表达，以及可能的膜定位。然而，功能表达研究表明，突变的A254D变体几乎消除了该蛋白的转运活性。分子模型表明 ala254 残基位于跨膜 5b 中，它是底物结合位点的一部分。

.0002 急性可逆性脑白质病，尿 α-酮戊二酸升高
SLC13A3、GLY548SER

Dewulf 等人在一名患有急性可逆性白质脑病且尿 α-酮戊二酸增加的女孩（患者 2）中（ARLIAK；618384）（2019）鉴定了 SLC13A3 基因中的复合杂合突变：c.1642G-A 转变，导致 gly548-to-ser（G548S）取代，以及内含子 7（c.1016+3A）中的 A-to-G 转变-G; 606411.0003）被证明会导致患者组织中的异常剪接。这些突变是通过外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。转染 G548S 变体的 HEK293 细胞显示出与野生型 SLC13A3 转染的细胞相似的未糖基化和糖基化 SLC13A3 的正常表达，以及可能的膜定位。然而，功能表达研究表明，突变型 G548S 变体由于 V（max）降低而显着降低了转运活性。分子模型表明，gly548 残基位于跨膜 11 中，位于转运结构域的 α 螺旋束内。

.0003 急性可逆性脑白质病，尿 α-酮戊二酸升高
SLC13A3、IVS7DS、A-G、+3

讨论 SLC13A3 基因内含子 7（c.1016+3A-G）中 A 到 G 的转变，该转变是在患有尿 α-酮戊二酸增加的急性可逆性脑白质病患者中发现的复合杂合状态（ARLIAK； 618384）由 Dewulf 等人（2019），参见 606411.0002。