氯离子通道 5； CLCN5

氯离子通道，电压门控，K2； CLCK2
CLC5

HGNC 批准的基因符号：CLCN5

细胞遗传学位置：Xp11.23 基因组坐标（GRCh38）：X:49,922,596-50,099,230（来自 NCBI）

▼ 说明

CLCN5 基因编码电压门控氯离子通道，属于氯离子通道（CLC）家族的一个独特分支，该家族还包括 CLCN3（600580）和 CLCN4（302910）（Fisher et al., 1995）。

▼ 克隆与表达

Fisher 等人通过对在 Dent 病（DENT1; 300009）家族中鉴定的染色体 Xp11.22 处的微缺失进行定位克隆，（1994）从人肾 cDNA 文库中分离出编码序列。序列分析表明，CLCN5（他们将其命名为 CLCK2）编码电压门控氯离子通道 CLC 家族的一个新成员。 9.5 kb mRNA 转录物主要在肾脏中表达。

费舍尔等人（1995）描述了 CLCN5 完整开放读码组的分离和表征，该组编码推导的 746 个氨基酸蛋白质，与电压门控氯离子通道家族的所有已知成员具有显着同源性。

▼ 基因结构

费舍尔等人（1995）确定 CLCN5 基因包含 12 个外显子，跨度为 25 至 30 kb 的基因组 DNA。

▼ 测绘

通过定位克隆，Fisher 等人（1994）在 Xp11.22 上鉴定了 Dent 病最小候选区域（DENT1; 300009）内的 CLCN5 基因。

在对小鼠 X 染色体近端区域进行高分辨率比较绘图的过程中，Blair 等人（1995）证明了 Clcn5 基因相对于其他基因的位置。

▼ 生化特征

杜茨勒等人（2002）展示了来自鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌的 2 个原核 CLC 氯离子通道的 X 射线结构，分别在 3.0 和 3.5 埃。两种结构都显示出2个相同的孔，每个孔均由同型二聚体膜蛋白内包含的单独的子单元形成。

▼ 基因功能

冈瑟等人（1998）表明 CLCN5 基因在肾近曲小管细胞中表达，这些细胞通常内吞通过肾小球滤过器的蛋白质。表达在刷状缘下方密集的内吞小泡区域中最高，其中 CLC5 与 H（+）-ATP 酶以及摄取后早期的内化蛋白共定位。 CLCN5 定位于胶原凝集素g 管的嵌入细胞的顶端细胞内囊泡，并与α-嵌入细胞的质子泵共定位。在转染细胞中，CLC5 与内吞的 α-2-巨球蛋白共定位。与 GTPase 缺陷型 rab5 突变体共转染导致早期内体增大，并被 CLC5 染色。冈瑟等人（1998）提出CLC5可能对近端肾小管内吞作用至关重要，因为它提供了内吞途径中囊泡有效酸化所必需的电分流，这解释了在Dent病中观察到的蛋白尿。

德维斯特等人（1999）提出了针对人 CLC5 的特异性抗血清，并通过免疫印迹鉴定了与人肾皮质和髓质中的 CLC5 相对应的 83-kD 条带。免疫组织化学显示 CLC5 在近端肾小管和亨利袢粗升肢内衬的上皮细胞以及胶原凝集素g管的闰细胞中表达。人类肾脏的亚细胞分离研究表明，CLC5 的分布与 Rab4 的分布最为密切，Rab4 是回收早期内体的标志物。使用内源性表达 CLC5 的负鼠肾细胞的近端肾小管细胞模型进行共聚焦显微镜检查，结果显示 CLC5 与含有白蛋白的内吞囊泡共定位，构成受体介导的内吞途径的一部分。 CLC5 在肾脏多个部位的表达解释了 Dent 病的蛋白尿和高钙尿症特征。

正如诺瓦里诺等人所描述的（2010），CLC5 是 2-氯离子（Cl-）/质子（H+）交换剂，而不是氯离子通道（参见 Picollo 和 Pusch，2005；Scheel 等人，2005；以及 Zifarelli 和 Pusch，2009）。

▼ 分子遗传学

劳埃德等人（1996）在患有 Dent 疾病-1（300009）的 8 个家族的受影响成员（300008.0001-300008.0004）和 2 个患有 X 染色体连锁隐性肾结石的家族（XRN; 310468; 300008.0005-300008.00）中确定了 CLCN5 基因的 11 个突变06 ），以及 1 个 X染色体连锁隐性低磷血症性佝偻病家系（300554; 300008.0007）。所有 4 个错义突变均局限于预测的跨膜结构域。体外功能表达研究表明，突变显着减少或消除了外向整流氯电流。

Lloyd 等人在来自 4 个不相关的日本亲属的患有低分子量蛋白尿的受影响成员（308990）中（1997）鉴定了 CLCN5 基因中的 4 个不同突变（300008.0001; 300008.0008-300008.0010）。中里等人（1997）在 2 个患有低分子量蛋白尿的日本家庭的受影响成员中发现了 CLCN5 基因的突变。阿库塔等人（1997）在 10 名不相关的日本低分子量蛋白尿、高钙尿症和肾钙质沉着症患者中，发现了 7 名 CLCN5 基因突变。他们估计超过 70% 的日本患有这种疾病的患者存在 CLCN5 基因突变。

Cox 等人在 8 名无关的 Dent 病患者中进行了研究（1999）在CLCN5基因中发现了3个无义突变、4个单密码子缺失和1个受体剪接共有序列突变。在对不相关的正常个体的研究中没有发现这些突变。所有突变都预测氯离子通道被截断，这可能导致功能丧失。

Ludwig 等人在非洲爪蟾卵母细胞中异源表达各种突变型 CLCN5 cDNA 后（2005）观察到，除了 R516W 和 R648X（300008.0002）变体外，没有任何突变蛋白诱导功能性氯电流或到达质膜。测试的错义突变分布在不同的跨膜区域，这意味着膜中正确的通道结构和方向不仅是 CLCN5 正常功能的先决条件，也是高尔基体出口的先决条件。 R648X 突变体虽然功能受损（野生型电流的 30%），但表面表达显着增加。

托塞托等人（2009）在 30 名临床怀疑患有 Dent 病的意大利患者中，有 16 名（53%）发现了 CLCN5 基因突变，其中包括 15 种新突变（例如，参见 300008.0014）。大多数错义突变预计发生在涉及 CLCN5 二聚体界面的螺旋区域。

▼ 动物模型

皮旺等人（2000）通过有针对性地破坏 Clcn5 基因创建了 Dent 病模型。 Clcn5 -/- 小鼠由于顶端近端肾小管内吞作用的强烈减少而出现蛋白尿。受体介导的内吞作用和液相内吞作用均受到影响，并且顶端转运蛋白 NaPi2 和 Nhe3（182307）的内化减慢。然而，在稳定状态下，两种蛋白质都从质膜重新分配到细胞内囊泡。皮旺等人（2000）推测这可能是由于观察到 PTH 肾小管内吞作用减少而导致管腔甲状旁腺激素（PTH; 168450）受体刺激增加所致（参见 168468）。管腔 PTH 浓度的升高也应该刺激 25-羟基维生素 D3 羟基化为活性激素。然而，这会被前体 25-羟基维生素 D3 的尿液损失所抵消。这些相反作用之间的平衡（两者都是近端肾小管内吞作用缺陷的继发性）可能决定是否会出现高钙尿症和肾结石。皮旺等人（2000）表明 CLC5 对于近曲小管的有效内吞作用至关重要。 CLC5 是第一个在囊泡转移中发挥作用的细胞内氯离子通道。皮旺等人（2000）认为他们的小鼠模型强烈表明，参与钙稳态、高磷酸盐尿和低钙尿症的激素的改变是 PTH 和 25-羟基维生素 D3 顶端内吞作用缺陷的间接影响；这可以解释氯离子通道的缺陷如何导致肾结石。

在非洲爪蟾卵母细胞中，Schwake 等人（2001）发现，引入 Clcn5 基因 C 端内化 PY 基序的突变使通道的表面表达和电流增加了约 2 倍。对野生型和突变型泛素蛋白连接酶 WWP2（602308）和 Rab5（179512）的进一步研究表明，PY 突变型 Clcn5 的表面表达延长是由于通道细胞转移的变化造成的，并且 Clcn5 的内吞作用取决于相互作用这些其他内吞蛋白的内化信号。

克里斯滕森等人（2003）测试了 Dent 病和基因敲除小鼠中 CLCN5 通道缺失导致的内吞失败是否主要反映了转移缺陷引起的多配体受体巨蛋白（600073）和 cubilin（602997）重吸收的丧失。 Clcn5 敲除小鼠的肾近端小管细胞中蛋白质内吞作用受损，表现为（125）I 标记的 β-2-微球蛋白（109700）的摄取大幅减少，但液相示踪剂 FITC-葡聚糖的摄取却没有明显减少；通过注射过氧化物酶减少内体标记，并减少内源性巨蛋白/cubilin配体维生素 D 和视黄醇结合蛋白的标记；低分子量蛋白质和选择性 cubilin 配体转铁蛋白（190000）的尿液出现。近端小管细胞中巨蛋白和cubilin的总体减少及其在刷状缘的选择性丢失被证明。相反，限速内吞催化剂 Rab5a 和 Rab7（602298）的总含量不受影响。因此，Clcn5失效引起的蛋白质内吞作用受损主要反映了近端小管细胞中巨蛋白和cubilin的转移缺陷。

诺瓦里诺等人（2010）培育出携带解偶联 E211A 突变的小鼠，该突变将 ClC5 转化为纯氯导体。在 ClC5 被敲除的小鼠中，肾内体的 ATP 依赖性酸化减少，但在携带 E211A 突变的小鼠中正常。然而，它们的近端肾小管内吞作用也受到损害。诺瓦里诺等人（2010）得出结论，ClC5 升高内体氯化物浓度以交换质子 ATP 酶积累的质子，可能在内吞作用中发挥作用。

亚历克斯等人（2010）表明，通过疾病和组织学活性指数以及髓过氧化物酶（MPO; 606989）活性来测量，小鼠中 Clcn5 的缺失会加剧葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的溃疡性结肠炎（266600）。多重血清细胞因子分析以及结肠粘膜的免疫荧光和蛋白质印迹分析表明，Clcn5 中 Th1/Th17 谱增强，Tnfa（191160）、Il6（147620）和 Il17（603149）的全身和局部表达增加 -/ - 患有 DSS 诱导的溃疡性结肠炎的小鼠。 Clcn5 -/- 小鼠中的基线 II6 和磷酸化 Ikb（NFKBIA；164008）较高。高维生素 D 饮食可减轻 Clcn5 -/- 小鼠的结肠炎。亚历克斯等人（2010）得出结论，CLCN5参与溃疡性结肠炎的免疫发病机制。

▼ 等位基因变异体（14 个选定示例）：

.0001 牙齿疾病 1
包括低分子量蛋白尿，伴有高钙尿症和肾钙质沉着症
CLCN5、TRP279TER

在患有 Dent 病（DENT1; 300009）的家庭受影响成员中，Lloyd 等人（1996）鉴定了 CLCN5 基因中的 G 到 A 的转变，导致 trp279 到 ter（W279X）的取代。预计该突变会导致从 D6 区到 C 末端丢失 469 个氨基酸。

劳埃德等人（1997）在一个患有与高钙尿性肾钙沉着症相关的特发性低分子量蛋白尿的日本家庭受影响成员中发现了 W279X 突变（308990）。

.0002 牙齿疾病 1
CLCN5、ARG648TER

在患有 Dent 病（DENT1; 300009）的家庭受影响成员中，Lloyd 等人（1996）在 CLCN5 基因中发现了 C 到 T 的转变，导致 arg648 到 ter（R648X）的取代。该突变预计会导致该蛋白细胞质 C 末端丢失 100 个氨基酸，从而删除所有真核氯离子通道蛋白中保守的 D13 结构域。

劳埃德等人（1997）在另一个患有 Dent 病的家族中发现了 R648X 突变。

.0003 牙齿疾病 1
CLCN5、LEU200ARG

在患有 Dent 病（DENT1; 300009）的家庭受影响成员中，Lloyd 等人（1996）在 CLCN5 基因中发现了 T 到 G 的颠换，导致 leu200 到 arg（L200R）的取代。预计该突变会破坏蛋白质 D3 域内的电荷分布。

.0004 牙齿疾病 1
CLCN5、SER520PRO

在患有 Dent 病（DENT1; 300009）的家庭受影响成员中，Lloyd 等人（1996）在 CLCN5 基因中发现了 T 到 C 的转变，导致 ser520 到 pro（S520P）的取代。预计该突变会破坏 D11 中的螺旋。

.0005 肾结石，X染色体连锁隐性
CLCN5、ARG704TER

在患有 X染色体连锁隐性肾结石（XRN; 310468）的家庭受影响成员中，Lloyd 等人（1996）在 CLCN5 基因中发现了 C 到 T 的转变，导致 arg704 到 ter（R704X）的取代。预计该突变会导致该蛋白细胞质 C 末端丢失 42 个氨基酸，从而删除所有真核氯离子通道蛋白中保守的 D13 结构域。

.0006 肾结石，X染色体连锁隐性
CLCN5、GLY506GLU

在患有 X染色体连锁隐性肾结石的家庭受影响成员中，Lloyd 等人（1996）鉴定了 CLCN5 基因中的 G 到 A 转变，导致 gly506 到 glu（G506E）取代。该突变预计会破坏 D11 域内的电荷。

.0007 低磷性佝偻病，X染色体连锁隐性
CLCN5、SER244LEU

Bolino 等人报道，在患有 X染色体连锁隐性低磷血症性佝偻病（300554）的意大利家庭的受影响成员中（1993），劳埃德等人（1996）鉴定了 CLCN5 基因中的 C 到 T 转变，导致 ser244 到 leu（S244L）的取代。该突变预计会破坏 D5 中的螺旋。功能表达研究表明，突变的 S244L 通道降低了氯离子电导，但并未消除。

乌代特等人（1997）报道了第二个具有 S244L 突变的家族，但其表型比 Lloyd 等人报道的家族更温和（1996）。 Oudet 等人报道的家庭（1997）既没有肾钙质沉着症也没有肾结石。然而，受影响的个人比劳埃德等人报道的家庭成员要年轻得多（1996）。

.0008 低分子量蛋白尿，伴有高钙尿症和肾钙质沉着症
CLCN5、TRP343TER

Lloyd 等人在患有与高钙尿症和肾钙质沉着症相关的低分子量蛋白尿的日本家庭成员中（308990）（1997）鉴定了 CLCN5 基因中的 G 到 A 的转变，导致 trp343 到 ter（W343X）的取代。

.0009 低分子量蛋白尿，伴有高钙尿症和肾钙质沉着症
CLCN5，1-BP DEL，2085C

在患有与高钙尿性肾钙质沉着症相关的特发性低分子量蛋白尿的日本家庭成员中（308990），Lloyd 等人（1997）在 CLCN5 基因中发现了 1 bp 缺失（2085delC），导致该蛋白在密码子 699 处发生移码和提前终止。

.0010 蛋白尿，低分子量，伴有高钙尿症和肾钙质沉着症
CLCN5、ARG280PRO

在患有与高钙尿性肾钙质沉着症相关的特发性低分子量蛋白尿的日本家庭成员中（308990），Lloyd 等人（1997）在 CLCN5 基因中发现了 arg280 到 pro（R280P）的突变。与野生型相比，爪蟾卵母细胞中这种突变的异源表达表明通道活性降低了 70%。

.0011 肾结石，X染色体连锁隐性
CLCN5、GLY57VAL

Schurman 等人在 2 个同母异父的兄弟中发现了 X染色体连锁隐性肾结石（XRN; 310468）（1998）发现了 CLCN5 基因中的一个突变，导致 gly57 到 val（G57V）的取代。这些男孩因筛查尿液分析中发现微量血尿和蛋白尿而被转诊。家族史显示，外祖父和表弟患有复发性肾结石后出现肾功能衰竭，而哥哥则患有复发性肾结石。

.0012 牙齿疾病 1
CLCN5、ALU INS、EX11

克拉弗里-马丁等人（2003）研究了一名患有 Dent 病的西班牙患者（DENT1; 300009），并通过 CLCN5 外显子的 PCR 扩增发现异常大的外显子 11。序列分析显示在密码子 650 中插入了一个 345 bp Alu 元件。母体染色体从头开始。多态性分析表明插入发生在外祖父的种系中。长聚腺苷酸束的存在和 16 bp 靶位点重复的证据表明 Alu 元件是通过逆转录转座整合的。该突变预示着 CLC5 蛋白被截短。

克拉弗里-马丁等人（2005）报道了 Claverie-Martin 等人先前报道的对该家族中 Alu 插入的进一步研究（2003）。血液 DNA 的 PCR 扩增表明，Alu 插入导致 CLCN5 前 mRNA 的异常剪接和外显子 11 的跳跃。所得的截短蛋白缺少部分 C 末端，包括 PY 和 CBS2 结构域，这对于分选和分析至关重要。氯离子通道功能。此外，插入位点有2个保守的外显子剪接增强子序列。

.0013 牙齿疾病 1
CLCN5、GLY260VAL

托塞托等人（2006）在来自意大利北部的 25 名患有终末期肾病和肾结石的男性中，有 1 名发现了 CLCN5 基因外显子 7 中的 1070G-T 颠换，导致 gly260 变为 val（G260V）替换。研究结果与 Dent 病一致（DENT1; 300009）。对家庭的检查发现另外 2 名年轻男性亲属存在 G260V 突变。两人都有轻度蛋白尿，其中一人还患有高钙尿症。

.0014 牙齿疾病 1
CLCN5、IVS8DS、G-T、+1

Tosetto 等人在患有 Dent 病（DENT1; 300009）的患者中（2009）鉴定了 CLCN5 内含子 8 中的 G 到 T 颠换，导致剪接位点突变并产生缺少部分外显子 8 的 mRNA 转录本，这一点通过 RT-PCR 分析得到证实。该突变在密码子 361 处截短了蛋白质。