受磷蛋白; PLN

HGNC 批准的基因符号：PLN

细胞遗传学位置：6q22.31 基因组坐标（GRCh38）：6:118,548,296-118,561,716（来自 NCBI）

▼ 说明

受磷蛋白在肌浆网膜中以 30-kD 同五聚体的形式表达。它通过依赖于其磷酸化的机制控制细胞钙水平（Oxenoid 和 Chou，2005 年总结）。

▼ 克隆与表达

Fujii 等人使用狗和兔子的受磷蛋白 cDNA 作为探针（1991） 从骨骼肌 cDNA 文库中克隆了人类受磷蛋白。推导的 52 个氨基酸的人类蛋白在第 27 位与兔、狗和猪不同，在第 2 位与狗和猪不同。对兔组织的 Northern 印迹分析在心脏、比目鱼肌以及富含平滑肌的组织中检测到受磷蛋白转录本，如子宫、小肠和大肠、气管、膀胱、食道和主动脉。在足底、脾、睾丸、脑、肝和肾中未检测到表达。

麦克蒂尔南等人（1999）发现人类心室和股四头肌表现出高水平的受磷蛋白转录本和蛋白质，而在平滑肌中的表达明显较低。右心房也表达了低水平的受磷蛋白。

▼ 基因结构

藤井等人（1991） 发现兔 Pln 基因全长 13.2 kb，仅包含 1 个内含子，其分隔 5 素 UTR 中的外显子序列。

麦克蒂尔南等人（1999） 报道称，人类受磷蛋白基因的结构与报道的鸡、兔、大鼠和老鼠基因的结构非常相似。人类与其他哺乳动物受磷蛋白基因的比较表明，转录起始位点上游至少 217 bp 的序列显着保守。

▼ 测绘

Fujii 等人使用人类受磷蛋白 cDNA（1991） 将受磷蛋白基因对应到人类染色体 6。通过荧光原位杂交，Otsu 等人（1993） 将 PLN 基因对应到染色体 6q22.1。

▼ 基因功能

藤井等人（1991） 指出受磷蛋白是心肌中 cAMP 依赖性蛋白激酶的主要底物。受磷蛋白是非磷酸化状态下心肌肌浆网 Ca（2+）-ATPase（SERCA2a；参见 108740） 的抑制剂，但在蛋白质磷酸化后抑制作用会解除。随后 Ca（2+） 泵的激活导致肌肉松弛率增强，从而有助于 β 激动剂在心脏中引起的正性肌力反应。受磷蛋白也在慢肌骨骼肌和一些平滑肌细胞中表达。

朝日等人（2004） 产生了心脏特异性过度表达表位标记的兔肌磷脂（SLN; 602203） 的小鼠。Sln 的过度表达降低了转基因心脏中 Serca2a（108740） 对钙的表观亲和力。这些小鼠的钙电流发生了改变，心肌收缩力受损，张力和松弛时间发生了变化，并且心室肥厚。免疫共沉淀表明，过表达的 Sln 与 Serca2a 和 Pln 结合，形成三元复合物。结果表明，Sln 过表达通过稳定 Serca2a-Pln 相互作用和抑制 Pln 磷酸化来抑制 Serca2a。朝日等人（2004） 的结论是，抑制 Serca2a 会损害收缩性和钙循环，但对 β-肾上腺素能激动剂的反应可能会阻止进展为心力衰竭。

▼ 生化特征

Oxenoid 和 Chou（2005） 使用 NMR 实验对重建的人 PLN 五聚体进行了表征。他们发现 PLN 通过平行堆积组装成具有 5 重旋转对称性的结构良好的五聚体。在 PLN 五聚体中，带正电荷的 N 端结构域形成 α 螺旋，通过静电荷相互排斥并呈现风铃草外观。每个子单元的接头区域获得了β链的二面角特征。长的、主要疏水性的C端跨膜α螺旋参与亮氨酸/异亮氨酸拉链相互作用，并形成漏斗状孔，其最窄点直径约为3.6埃。Oxenoid 和 Chou（2005） 得出结论，与单体 PLN 一样，由于 N 端 SERCA 相互作用结构域的相对移动性，五聚体 PLN 可以与 SERCA 胞质结构域相互作用。他们提出整个 PLN 五聚体可能具有作为调节蛋白和离子通道的双重功能。

▼ 分子遗传学

扩张型心肌病1P

施密特等人（2003） 对 20 名患有遗传性扩张型心肌病和心力衰竭的无关个体的 PLN 基因进行了测序（参见 CMD1P, 609909）。在 1 个样本中，胞质 PLN 结构域中密码子 9 处的精氨酸替换为半胱氨酸被鉴定出来，并与该 4 代家族中的疾病分离（R9C；172405.0001）。受影响的个体在 20 至 30 岁时心室尺寸增大，收缩功能下降，症状出现后 5 至 10 年内进展为心力衰竭。12 人患有严重充血性心力衰竭，其中 4 人需要进行心脏移植。受影响者的平均死亡年龄为 25.1 +/- 12.7 岁。

Haghighi 等人在 2 个患有 CMD1P 的无关家庭中（2003） 鉴定了 PLN 基因中的无义突变（L39X; 172405.0002）。两名纯合子分别在 16 岁和 27 岁时患上扩张型心肌病和心力衰竭，需要进行心脏移植；11 名杂合子个体表现出不同的临床表现，表明心肌病表型的外显率不完全。哈吉等人（2003） 得出的结论是，与缺乏 Pln 的小鼠相比，小鼠的心肌正性肌力和松弛性增强而没有副作用，PLN 对于人类心脏健康至关重要，缺乏它会导致致命的心力衰竭。

Haghighi 等人在患有 CMD1P 的 7 代家庭的受影响成员中（2006） 鉴定了 PLN 基因（172405.0003） 中 3 bp 缺失的杂合性。

哈吉等人（2008） 分析了 381 名 CMD 患者和 296 名没有已知心肌病病史的对照者的 PLN 基因，并在 22 名患者和 1 名对照者的 5 素非翻译区（172405.0006） 中鉴定出杂合 -36A-C 变异。功能分析表明，与野生型相比，-36A-C 变体使 PLN 活性增加了 24%，并且糖皮质激素核受体/转录因子的类固醇受体序列的这种改变导致结合增强。

肥厚型心肌病 18

南泽等人（2003）分析了 87 名肥厚型心肌病患者（参见 CMH18；613874）、10 名扩张型心肌病患者和 2 名限制性心肌病患者（RCM；参见 115210）的候选基因 PLN。在患有 CMH 的第 2 代家族的先证者中，他们鉴定了启动子区域（172405.0004） 突变的杂合性，与野生型相比，该突变的转录活性增加了 1.5 倍，并且在 296 个日本对照中未发现该突变。其余 98 名心肌病患者中未发现 PLN 突变。

梅丁等人（2007） 对 101 名 CMH 患者和 85 名 CMD 患者进行了 PLN 基因的 SSCP 突变筛查和 DNA 测序，并在 1 名 CMH 先证者的启动子区域（172405.0005） 中发现了点突变。

邱等人（2007） 对澳大利亚 252 名无关 CMH 患者进行了钙调节基因突变筛查，并鉴定了 1 个先证者（172405.0002） PLN 基因 L39X 突变的杂合性。

兰德斯特罗姆等人（2011） 分析了 1,064 名 CMH 先证者的 PLN 基因，并鉴定了一名患有 CMH 的 58 岁男性先证者中 L39X 突变的杂合性。

排除研究

卡莱米等人（2005） 没有在 53 名希腊 CMH 患者中发现 PLN 基因突变，但指出因为 95% 已识别的 CMH 相关突变涉及 4 个基因，即 MYH7（160760）、TNNT2（191045）、MYBPC3（600958）、和 TNNI3（191044），需要大量 CMH 患者来鉴定新的 CMH 致病基因。

佩特科-迪米特罗等人（2011） 对来自波兰南部的 50 名连续 CMH 患者进行了 PLN 基因 R9C（172405.0001） 和 L39X（172405.0002） 突变的筛查，但没有在任何患者或 50 名超声心动图正常的性别和年龄匹配对照中发现这些突变。

▼ 动物模型

罗等人（1994） 培育出 Pln -/- 小鼠，其心肌性能显着增强，这与 Serca2 对 Ca（2+） 亲和力的增加有关。Pln 缺失小鼠的收缩和舒张的异丙肾上腺素剂量反应曲线以最大水平开始，并且异丙肾上腺素没有进一步增加。罗等人（1994） 得出结论，PLN 是基础心肌收缩力的关键抑制因子，并且可能是介导心脏对 β-肾上腺素能激动剂的收缩反应的关键磷蛋白。

Hoit 等人使用超声心动图评估 Pln 缺失小鼠体内的左心室功能（1995） 观察到与野生型对照相比，多个生理参数显着增加（p 小于 0.05），并得出结论，PLN 在体内调节基础左心室功能。

Hoshijima 等人在进行性心力衰竭的仓鼠模型中（2002） 使用体内经冠状动脉递送系统来施用表达人 PLN 假磷酸化突变体的重组腺相关病毒。治疗可在 28 至 30 周内抑制左心室收缩功能和收缩力的进行性损害；左心室收缩压低和左心室舒张恶化也得到了很大程度上预防，从而保护了仓鼠免受心肌细胞损失。

施密特等人（2003） 产生了在 α-心肌肌球蛋白重链（160710） 启动子控制下表达 PLN R9C 突变的转基因小鼠。产生了具有相同表型的两个孤立系：双心室心脏扩张在 4 个月大时开始，并且扩张型心肌病迅速进展。细胞和生化研究表明，与野生型 PLN 不同，PLN-R9C 并不直接抑制 SERCA2a。相反，PLN-R9C 捕获蛋白激酶 A（参见 176911），从而阻断 PKA 介导的野生型 PLN 磷酸化，进而延迟肌细胞中钙瞬变的衰减。施密特等人（2003） 得出结论，肌细胞钙失调可引发人类心力衰竭。

Haghighi 等人在心脏特异性过度表达 PLN arg14 缺失的转基因小鼠中（2006） 观察到人类心肌病的再现，具有相似的组织病理学异常和过早死亡。HEK293 细胞中正常和突变 PLN 的共表达导致肌浆网 Ca（2+）-ATPase 活性的超抑制，并且即使通过蛋白激酶 A 磷酸化，也无法完全消除 arg14 缺失的显着效应（参见 176911）。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 扩张型心肌病，1P
PLN，ARG9CYS

在一个分离常染色体显性扩张型心肌病伴心力衰竭的 4 代家族中（CMD1P；609909），Schmitt 等人（2003） 在 PLN 基因的核苷酸 25 处发现了 C 到 T 的转变，导致胞质 PLN 结构域中的 arg9 到 cys（R9C） 取代。这种突变与家族中受影响的状态完全分离，发生在高度保守的残基中，并且在 200 多个正常染色体中不存在。在家族中，受影响的个体在 20 至 30 岁时心室尺寸增大，收缩功能下降，症状出现后 5 至 10 年内进展为心力衰竭。12 人患有严重充血性心力衰竭，其中 4 人需要进行心脏移植。受影响个体的平均死亡年龄为 25.1 +/- 12.7 岁。

Ha 等人在体外和活细胞中使用生物化学和生物物理技术（2011） 发现，由于各个 PLN（R9C） 子单元的细胞质结构域之间形成二硫桥，R9C 突变导致五聚体 PLN 稳定。PLN 五聚体的稳定化抑制了五聚体解离为 PLN 单体并促进 PLN（R9C） 二聚体的形成，特别是在氧化条件下。由于这种稳定作用，PKA（参见 176911）介导的五聚体 PLN（R9C）磷酸化显着受损。

.0002 扩张型心肌病、1P
心肌病、家族性肥厚型 18，包括
PLN、LEU39TER

扩张型心肌病1P

Haghighi 等人在 2 个患有特发性扩张型心肌病（CMD1P; 609909） 的无关家族中（2003） 鉴定了 PLN 基因中的 116T-G 颠换，导致 leu39-to-ter（L39X） 取代，截断了高度保守的跨膜结构域 II 中的 52 个氨基酸蛋白质。两名纯合子分别在 16 岁和 27 岁时患上扩张型心肌病和心力衰竭，需要进行心脏移植；11 名杂合子个体表现出不同的临床表现，表明心肌病表型的不完全外显：2 名患有扩张型心肌病，射血分数为 25% 或更低，4 名患有左心室肥厚，但左心室收缩功能正常，5 名超声心动图正常。

肥厚型心肌病 18

Chiu 等人在一位 65 岁的澳大利亚女性中，在 61 岁时被诊断出患有家族性肥厚性心肌病（CMH18；613874）（2007） 鉴定了 PLN 基因中 L39X 突变的杂合性。超声心动图显示室间隔不对称肥厚，最大壁厚为 20 毫米，收缩期收缩功能正常，没有左心室扩张的证据。她的母亲也被诊断出患有 CMH，并于 80 岁时因非心脏原因去世。

Landstrom 等人在一名患有 CMH18 的 58 岁男性中（2011） 鉴定了 PLN 基因中 L39X 突变的杂合性。该突变在家族中随疾病分离，在 300 名对照者中未发现。

.0003 心肌病，扩张，1P
PLN，3-BP DEL，39AGA

Haghighi 等人在一个患有特发性扩张型心肌病（CMD1P; 609909） 和室性心动过速的 7 代家族中（2006） 鉴定了 PLN 基因中 3 bp 缺失的杂合性，导致高度保守的 arg14 残基的缺失。到了中年，这个家族中的杂合子个体出现了左心室扩张、收缩功能障碍和阵发性室性心律失常，在某些情况下还出现明显的心力衰竭。没有发现纯合个体。

.0004 心肌病，家族性肥厚型，18
PLN，-77A-G

Minamisawa 等人在一名 56 岁时被诊断患有肥厚性心肌病（CMH18; 613874） 的女性中（2003） 鉴定了 PLN 基因启动子区域中 -77A-G 转变的杂合性。瞬时转染的新生大鼠心肌细胞的功能分析表明，与野生型相比，该突变导致 PLN 转录增加 1.5 倍。在 296 个日本对照组中未发现该突变。先证者的家族史与晚发型CMH一致：她的父亲被诊断患有心肌病，于82岁时去世，而她的哥哥也在62岁时被诊断出患有CMH。家庭成员均无法参加学习。

.0005 心肌病，家族性肥厚型，18
PLN，-42C-G，启动子

Medin 等人在一位 85 岁女性中，在 67 岁时被诊断出患有心尖肥厚型心肌病（CMH18; 613874）（2007） 鉴定了 PLN 基因启动子区域的 -42C-G 颠换杂合性，而在 100 多名对照受试者中未发现这种杂合性。先证者中排除了其他 6 个已知 CMH 基因的突变。C6 神经胶质瘤细胞系和 C2C12 肌肉细胞的转染研究表明，与野生型相比，转录活性分别降低了 43% 和 47%。先证者的兄弟在72岁时被诊断出患有心尖部CMH，并于81岁时突然去世。对先证者的 3 个无症状儿子进行筛查，发现 1 名患有心尖肥厚型心肌病，年龄为 59 ，轻度肥厚；另外两人的心电图和超声心动图正常。受影响的儿子和一名55岁无症状的儿子也是-42C-G突变杂合子。

.0006 扩张型心肌病，1P
PLN，-36A-C，启动子

哈吉等人（2008） 分析了 381 名扩张型心肌病患者和 296 名没有已知心肌病病史的对照者的 PLN 基因，并在 22 名扩张型心肌病-1P（CMD1P; 609909） 患者和 1 名对照者的 PLN 启动子区域发现了杂合性 -36A-C 颠倒。 。对大鼠新生心肌细胞的荧光素酶报告基因分析表明，与野生型相比，-36A-C 变体 PLN 活性增加了 24%。此外，糖皮质激素核受体/转录因子的类固醇受体序列中的-36A-C改变导致结合增强。哈吉等人（2008） 表明这种变异可能会导致收缩力下降并加速心力衰竭的功能恶化。