中性粒细胞胞浆因子 1； NCF1

NOXO2
p47-PHOX

HGNC 批准的基因符号：NCF1

细胞遗传学位置：7q11.23 基因组坐标（GRCh38）：7:74,774,011-74,789,315（来自 NCBI）

▼ 说明

中性粒细胞胞质因子 1（NCF1），也称为 p47-phox（吞噬细胞氧化酶），是 NADPH 氧化酶复合物的一个组成部分（Volpp 等，1989）。

▼ 克隆与表达

Volpp 等人通过筛选早幼粒细胞白血病 cDNA 文库（1989）克隆并测序了编码 NADPH 氧化酶系统 47-kD 成分的 cDNA。该 390 个氨基酸的蛋白质具有 N 末端甘氨酸残基（可用于将蛋白质易位至质膜）、几个磷酸化位点、一个潜在的核苷酸结合位点以及与某些蛋白激酶同源的区域。

罗达威等人（1990）分离并表征了中性粒细胞胞质因子 1 的全长 cDNA 克隆。针对该蛋白质的预测 C 末端产生的抗血清检测到正常中性粒细胞中存在的 47-kD 多肽，但常染色体慢性肉芽肿病患者的中性粒细胞中不存在该多肽（CGD1；233700）。该蛋白质与液泡膜相关，并响应佛波酯处理而被磷酸化。基因表达仅限于 3 种细胞类型：粒细胞、单核细胞和 B 淋巴细胞。

▼ 基因结构

为了研究负责 p47-phox 表达的顺式元件和反式作用因子，Li 等人（1997）克隆并表征了 p47-phox 启动子。在转录起始密码子上游 21 个核苷酸处鉴定出主要转录起始位点。使用一系列 5-prime 缺失 p47-phox-荧光素酶报告构建体对 HL60 人骨髓细胞进行瞬时转染，以鉴定基因启动子序列。-224和-86构建体具有最强的p47-phox启动子活性，而-46构建体显示活性显着降低，而-36构建体活性完全丧失。DNase I 足迹分析确定了从 -37 到 -53 的保护区。该区域包含共有 PU.1（165170）位点，可特异性结合核提取物中存在的 PU.1 和体外合成的 PU.1。该位点的突变消除了 PU.1 结合并消除了 p47-phox 启动子指导报告基因表达的能力。李等人（1997）得出结论，p47-phox 启动子活性需要 PU.1。

▼ 基因功能

沃尔普等人（1989）发现，在无细胞 NADPH 氧化酶系统中，融合 p47-phox 蛋白增强了超氧化物的产生，并重建了 I 型常染色体慢性肉芽肿病患者（233700）缺失 p47-phox 蛋白的胞质缺陷。

Kanai 等人使用免疫沉淀分析（2001）表明 p40-phox（NCF4; 601488）的 PX 结构域中的 arg57 或 p47-phox 中的类似残基 arg42 的突变消除了磷酸肌醇结合。p47-phox 中 arg90 的突变显着减少但并未消除磷酸肌醇结合。卡奈等人（2001）得出结论，PX 结构域是特异性磷酸肌醇结合模块，并且不同的 PX 结构域具有不同的磷酸肌醇特异性。

杰克逊等人（2004）报道，缺乏 gp91-phox（CYBB; 300481）或 p47-phox 的活化小鼠 T 细胞显示 Erk（参见 MAPK3; 601795）和 Mek（参见 MAP2K1; 176872）的激活增强，吞噬细胞的表达减少 -型 NADPH 氧化酶，以及 Th1 型细胞因子分泌相对增加。他们认为，在患有慢性肉芽肿性疾病的患者中可能会发现类似的改变。

在炎症过程中，树突状细胞和吞噬细胞中的吲哚胺 2,3-双加氧酶（IDO; 147435）在促炎刺激下上调，最显着的是干扰素-γ（IFNG; 147570），然后该酶使用超氧化物作为氧化的“辅助因子”色氨酸吲哚环的裂解，产生去酰基化为 L-犬尿氨酸的中间体。罗马尼等人（2008）证明，在患有致命性肺曲霉病的 p47 缺陷 CGD 小鼠中，沿着犬尿氨酸途径的色氨酸代谢中的超氧化物依赖性步骤被阻断（参见 614079），导致 V-γ-1+ γ-δ T 细胞反应不受限制、白细胞介素 17（IL17; 603149）的显着产生、调节性 T 细胞活性缺陷和急性炎症性肺损伤。尽管 IL17 中和或 γ-δ T 细胞收缩可产生有益效果，但通过使用位于通路阻断远端的天然犬尿氨酸进行替代治疗，可以实现完全治愈和逆转高炎症表型。有效的治疗（包括联合施用重组 IFNG）可恢复下游免疫活性代谢物的产生，并促进调节性 V-γ-4+ γ-δ 和 Foxp3+（300292） α-β T 细胞的出现。因此，罗马尼等人（2008）得出的结论是，矛盾的是，活性氧的缺乏通过色氨酸分解代谢功能失调的犬尿氨酸途径，导致与 NADPH 氧化酶缺乏相关的高炎症表型。然而，这种情况可以通过重新激活超氧化物依赖性步骤下游的途径来逆转。

▼ 测绘

谢等人（1989）通过对杂交细胞 DNA 的 Southern 印迹分析得出结论，NCF1 基因位于染色体 10 上；然而，通过体细胞杂交系的 Southern 分析和染色体原位杂交，Franke 等人（1990）将 NCF1 基因分配给 7q11.23。

假基因

戈尔拉赫等人（1997）鉴定了一个高度同源的 p47-phox 假基因，它与 NCF1 基因共定位于 7q11.23。通过分析一组人类/仓鼠杂交细胞系和高度富集染色体 7 的 YAC 文库的 DNA，确定了假基因的定位。这是一种未经处理的假基因类型，可能是由基因复制产生的。

▼ 分子遗传学

慢性肉芽肿病，常染色体隐性遗传，1

Casimir 等人在 3 名患有常染色体隐性遗传 CGD1 的无关患者中（1991）鉴定出 NCF1 基因中的纯合 2-bp 缺失（608512.0001）。卡西米尔等人（1991）指出，大约30%的CGD病例是常染色体隐性遗传，并且超过90%的常染色体隐性病例具有47-kD胞质蛋白缺陷。戈尔拉赫等人（1997）报道，2-bp突变是在紧密相连的假基因中携带的，并表明该基因突变是由野生型和假基因之间的同源重组引起的。

与其他 CGD 亚型（其中突变之间存在很大异质性）不同，p47-phox 缺陷患者中 97% 受影响的等位基因携带 NCF1 基因中的 2-bp 缺失（Noack 等，2001）。这种异常高的发生率是由 NCF1 及其携带缺失的高度同源假基因之间的重组事件造成的。Noack 等人在 50 名因 NCF1 缺陷而连续出现 CGD 的患者中（2001）鉴定出 4 名 GT 缺失杂合子以及 2 名其 DNA 在该位置表现正常的人。在 GT 缺失杂合的 4 名患者中，每一位都鉴定出 NCF1 基因中的额外新突变（参见例如 608512.0003-608512.0004）。

鲁斯等人（2006）在来自 9 个不相关的常染色体隐性遗传 CGD1 家族的受影响个体中，发现了 7 种不同的突变和 NCF1 基因的大量缺失。6个家系中，患者为常见GT缺失和另一种致病性突变的复合杂合子。来自2个家庭的患者具有纯合突变，来自1个家庭的患者具有2种突变的复合杂合性（参见例如608512.0005-608512.0007）。

关联待确认

Williams-Beuren 综合征（WBS; 194050）是由 7q11.23 杂合缺失引起的，代表了研究高血压的模型，高血压是一种由基因决定的疾病，是全世界死亡的主要危险因素。已知弹性蛋白基因（130160）的单倍体不足会导致 WBS 中的血管狭窄，并且还被认为容易患高血压，约 50% 的 WBS 患者患有高血压。德尔坎波等人（2006）对 96 名 WBS 患者进行了临床和分子特征分析，以探索临床分子相关性。删除断点经过精确定义，发现会导致 2 个基因 NCF1 和 GTF2IRD2（608899）的变异。在含有 NCF1（p = 0.02）（一种编码 NADPH 氧化酶 p47（phox）子单元的基因）缺失的 WBS 患者中，高血压的发生率显着降低。在 NCF1 半合子患者的细胞系中均观察到 p47（phox）蛋白水平降低、超氧阴离子产生减少以及蛋白硝基酪氨酸化降低。结果表明，NCF1 功能性拷贝的丢失可以保护一部分 WBS 患者免受高血压的影响，这可能是通过终身减少血管紧张素 II（参见 106150）介导的氧化应激来实现的。德尔坎波等人（2006）推测，降低 NADPH 氧化酶活性的抗氧化疗法可能对可识别的 WBS 患者有益，这些患者已报告与高血压相关的严重并发症，以及由类似致病机制介导的原发性高血压。

有关 NCF1 基因变异与系统性红斑狼疮易感性之间可能关联的讨论，请参阅 152700。

▼ 基因型/表型相关性

克拉克等人（1989）得出结论，由于 NCF1 缺乏而导致的常染色体隐性慢性肉芽肿病（CGD1; 233700）约占所有病例的 33%；由于 NCF2 缺陷（608515）导致的常染色体形式约占病例的 5%（CGD2; 233710）。

▼ 动物模型

在高度易感的 DA 品系大鼠中，降植烷诱导的关节炎（PIA）的特征是皮内注射降植烷后 2 周突然发作关节炎，随后是慢性复发病程，伴有外周关节的侵蚀性和对称性破坏并产生类风湿病因素。对关节炎易感性和关节炎抵抗性大鼠的遗传分离分析表明关节炎与几个不同的染色体区域之间存在联系。不同的染色体区域控制疾病的不同阶段，例如急性期的发病、严重程度和慢性复发期的破坏严重程度。大多数基因座与其他关节炎模型以及多发性硬化症慢性复发模型共享。这些数量性状位点（QTL）之一（称为 Pia4）被发现与整个疾病过程中关节炎的严重程度和关节侵蚀有关。在其他品系的大鼠中，多发性硬化症和葡萄膜炎模型中也发现了 Pia4 区域，表明 Pia4 控制多种炎症性疾病，并含有高度多态性的基因。Pia4 也可能对应于小鼠染色体 5（Bbaa2）上的同源基因座，该基因座是使用疏螺旋体诱导的莱姆病模型鉴定的（Weis 等人，1999）。奥洛夫森等人（2003）使用定位克隆证明 Pia4 QTL 是 Ncf1 基因天然存在的多态性。Ncf1 的疾病相关等位基因降低了氧化爆发反应并促进了致关节炎 T 细胞的激活。使用激活 NADPH 氧化酶复合物的物质进行药物治疗可改善关节炎。因此，Ncf1 与一种导致严重破坏性关节炎的新型自身免疫机制相关，特别类似于人类的类风湿性关节炎。

Hultqvist 等人通过检查 Ncf1 基因外显子 8 剪接位点发生点突变的小鼠菌株（2004）发现纯合突变导致 Ncf1 表达减少和无法检测到的活性氧（ROS）反应。突变小鼠表现出胶原诱导的关节炎和慢性实验性自身免疫性脑脊髓炎的严重程度增加，并且 T 细胞依赖性自身免疫能力增强。雌性小鼠在产后会自发地患上严重的关节炎，在这个阶段，小鼠和人类都容易患上某些自身免疫性疾病。

使用 Hultqvist 等人报道的具有自然发生的 Ncf1 突变的小鼠（2004）和大鼠 II 型胶原蛋白（CII），与人类 CII（COL2A1; 120140）一样，与小鼠序列仅在残基 266 处不同，Hagenow 等人（2009）在不需要使用佐剂的小鼠模型中检查了关节炎。突变小鼠产生的 ROS 水平较低，但自身抗体水平增加，表达 Il33r（IL1RL1；601203）的 T 细胞数量增加。由于 T 细胞对组织特异性 CII 的耐受性受损，小鼠出现了严重的关节炎。哈格诺等人（2009）得出结论，ROS 产生不足会通过 IL5（147850）和 IL33R 依赖性 T 细胞激活途径促进免疫耐受的破坏以及自身免疫性和无佐剂关节炎的发展。

德弗特等人（2014）进行文献检索发现近300例CGD分枝杆菌感染，主要由牛分枝杆菌卡介苗（BCG）引起。然后，作者在 3 种不同的 CGD 模型中研究了 BCG 感染：2 种缺乏 Ncf1 的小鼠和缺乏 Cybb 的小鼠。所有3株CGD小鼠均对静脉卡介苗感染高度敏感，表现为严重体重减轻、中性粒细胞增多的出血性肺炎，死亡率为50%。这些小鼠的细菌负荷仅适度增加。Cybb 的巨噬细胞特异性救援恢复了 BCG 耐药性。ROS 在野生型小鼠的肉芽肿中产生，但在 CGD 小鼠中不产生。CGD 小鼠感染后早期，细胞因子 Tnf（191160）、Ifng、Il17 和 Il12（161561）以及中性粒细胞趋化剂 Cxcl1（155730）的释放大量增加，这可能解释了疾病的严重程度。野生型小鼠的巨噬细胞聚集在肉芽肿中，而CGD小鼠的巨噬细胞广泛分布在肺部。德弗特等人（2014）的结论是，NADPH 氧化酶的缺乏会通过增加细胞因子的产生和减少肉芽肿的形成而导致 BCG 感染的严重程度显着增加。

▼ 等位基因变异体（7 个精选示例）：

.0001 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，1
NCF1，2-BP DEL，75GT

在 3 例不相关的常染色体隐性慢性肉芽肿病-1（CGD1; 233700）病例中，Casimir 等人（1991）在 NCF1 基因中的 GTGT 串联重复序列中鉴定出纯合 2-bp 缺失（c.75delGT），对应于第一个内含子-外显子连接处（IVS1 和外显子 2 之间）的受体位点。作者认为，该位点 DNA 双链体的滑动可能导致该基因出现高频率的缺陷。

在 2 名患有 CGD 的不相关患者（KS 和 SR）中，Volpp 和 Lin（1993）在 NCF1 基因中发现了 c.75delGT 突变，导致移码和碱基 165 过早终止。患者 KS 是 GT 缺失的纯合子，这导致发生在序列 TATGTGTA（碱基 70-78）内。另一名患者（SR）是 c.75delGT 复合杂合子和 1-bp 缺失（c.502delG; 608512.0002），导致移码和 605 位碱基过早终止。Clark 和 Klebanoff 之前曾报道过患者 SR（ 1978）。Volpp 和 Lin（1993）证明，将 NCF1 cDNA 转染到 p47-phox 缺陷细胞系中，会产生正常水平的超氧化物和易于检测的胞质酶。

戈尔拉赫等人（1997）发现，在 34 个连续的无关正常个体中，每个人的基因组 DNA 中都存在正常和突变的 δ-GT 序列。进一步研究表明，这一发现是由于p47-phox假基因含有δ-GT突变所致。这种紧密的联系，加上每个基因内存在多个重组热点，表明这种常染色体隐性形式的 CGD 中 δ-GT 突变的优势是由野生型基因和假基因之间的重组事件引起的。同源基因与其假基因之间的基因转换事件已在多种遗传性疾病的发病机制中得到描述，例如 21-羟化酶缺乏症（201910）、冯维勒布兰德病（193400）和戈谢病（230800）。

罗斯勒等人（2000）对 28 名不相关的、不同种族的 p47-phox 缺陷型 CGD 患者和 37 名健康个体进行了序列分析。在 25 名患者中，所有等位基因中都存在外显子 2 的 CGD 缺失。三名患者和所有健康个体均含有 GTGT 和 δ-GT 序列，后者是 NCF1 假基因的特征。总共 22 名患者的所有等位基因上都携带额外的假基因特异性内含子序列，或者仅在内含子 1 中，或者在内含子 1 和内含子 2 中，这导致了不同类型的嵌合 DNA 链。罗斯勒等人（2000）得出结论，NCF1 基因与其高度同源的假基因之间的重组事件导致 δ-GT 掺入到 NCF1 基因中，从而导致 p47-phox 缺陷型 CGD 患者中 GT 频繁缺失。

与其他 CGD 亚型（其中突变之间存在很大异质性）不同，p47-phox 缺陷患者中 97% 受影响的等位基因携带 NCF1 基因中的 2-bp 缺失（Noack 等，2001）。

.0002 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，1
NCF1，1-BP DEL，502G

在一名因 p47-phox（CGD1; 233700）缺陷而患有慢性肉芽肿性疾病的患者（SR）中，Volpp 和 Lin（1993）发现 NCF1 基因中 2 个移码突变存在复合杂合性：GT 缺失（608512.0001）和 c。 502delG。两种突变均导致早期终止密码子。Clark 和 Klebanoff（1978）此前曾报道过该患者。

.0003 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，1
NCF1，ARG42GLN

在一名患有常染色体隐性遗传慢性肉芽肿病（CGD1; 233700）的患者中，缺乏常见的 GT 缺失（608512.0001），Noack 等人（2001）发现 NCF1 基因中另外 2 个突变存在复合杂合性：NCF1 基因的一个等位基因上的 125G-A 过渡外显子 2，导致 arg42 到 gln（R42Q）取代，以及 G811 缺失（608512.0004））另一方面，导致残基 271 处发生移码，并导致残基 375 处提前终止密码子。在另一位 delGT 杂合的 CGD 患者中，他们发现另一个等位基因携带 125G-A 突变，预测 arg42 为 gln 。

Kanai 等人使用免疫沉淀分析（2001）表明 p47-phox PX 结构域中的 R42Q 突变消除了磷酸肌醇结合。

.0004 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，1
NCF1，1-BP DEL，NT811

Noack 等人讨论了在患有常染色体隐性遗传慢性肉芽肿病（CGD1; 233700）的患者中以复合杂合状态发现的 NCF1 基因中的 1-bp 缺失（2001），参见 608512.0003。

.0005 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，1
NCF1，GLN91TER

Roos 等人在患有常染色体隐性慢性肉芽肿病（CGD1; 233700）的患者中（2006）鉴定了 NCF1 基因中 2 个突变的复合杂合性：常见的 2-bp 缺失（608512.0001）和 271C-T 转换，导致 gln91 到 ter（Q91X）取代。

.0006 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，1
NCF1，CYS111TER

在患有常染色体隐性遗传性慢性肉芽肿病（CGD1；233700）的家庭受影响成员中，Roos 等人（2006）鉴定了 NCF1 基因中 2 个突变的复合杂合性：常见的 2-bp 缺失（608512.0001）和 333T-A 颠换，导致 cys111 到 ter（C111X）取代。

.0007 肉芽肿性疾病，慢性，常染色体隐性遗传，1
NCF1，GLY192SER

在患有常染色体隐性慢性肉芽肿病（CGD1; 233700）的患者中，Noack 等人（2001）在 NCF1 基因的外显子 6 末端发现了一个 574G-A 转变，预计会导致 gly192 到 Ser（G192S）的取代。PCR 分析表明存在纯合性，但由于 DNA 不足，不可能进行等位基因特异性 PCR。诺克等人（2001）表明，RNA 转录物加工过程中的异常剪接是该患者 p47-phox 缺陷的主要原因，而不是 G192S 取代导致的蛋白质不稳定。

Roos 等人在 2 个可能不相关的土耳其近亲家庭中患有常染色体隐性遗传性 CGD 的受影响成员中（2006）鉴定了 574G-A 转变的纯合性。进一步分析表明，该突变导致外显子6和7的剪接异常。