外骨蛋白糖基转移酶 2; EXT2

外骨蛋白2

HGNC 批准的基因符号：EXT2

细胞遗传学定位：11p11.2 基因组坐标（GRCh38）：11:44,095,678-44,251,962（来自 NCBI）

▼ 说明

EXT2基因编码参与硫酸乙酰肝素蛋白聚糖合成的糖基转移酶，硫酸乙酰肝素蛋白聚糖参与多种细胞功能（Farhan等人总结，2015）。

▼ 克隆与表达

Hecht 等人（1995）在一名患有软骨肉瘤的患者中鉴定了与染色体 11（133701）相关的遗传性多发性外生骨疣基因的候选区域。Stickens等人（1996）通过定位克隆和使用染色体11特异性胎儿脑cDNA文库，鉴定了假定的EXT2基因，预计该基因编码718个氨基酸、分子量为82 kD的蛋白质。基于蛋白质和DNA序列的算法均检测到与EXT1基因（608177）的产物显着相似，表明这2个基因在进化和功能上相关。Northern 印迹分析在大多数组织中检测到主要的 3.5 kb mRNA 转录物和 3.7 至 4.0 kb 的次要条带。Stickens et al.（1996）提出EXT2基因可能表达为一组复杂的选择性剪接形式。

Wuyts et al.（1996）构建了YAC和P1克隆的重叠群，覆盖染色体11p12-p11上的EXT2候选区域。通过连锁分析，在具有多个外生骨疣的大家族中定义了 EXT2 区域。他们还通过Potocki-Shaffer综合征家族（601224）的缺失分析来确定候选区域。Wuyts et al.(1996)从EXT2候选区域中分离出与EXT1具有同源性的转录序列。EXT1 和 EXT2 基因在氨基酸水平上的比对显示总体序列同一性为 30.9%。5-素数区域的氨基酸同源性为18%，3-素数区域的氨基酸同源性为48%。

Stickens 和 Evans（1997）分离并表征了 XT2 基因。他们发现 XT2 cDNA 包含一个开放阅读码组，编码预测的 718 个氨基酸的蛋白质。老鼠的氨基酸序列与人类EXT2蛋白有95%的同一性。Northern印迹分析表明该基因在胚胎发育的早期阶段表达，原位杂交表明EXT2在肢体发育中发挥作用。

Clines et al.（1997）指出，在秀丽隐杆线虫中至少发现了人类 EXT2 基因和小鼠 EXT2 基因的 2 个同源物，这向作者表明这些基因并不专门充当骨生长的调节因子。

▼ 基因结构

Clines et al.（1997）发现EXT2基因由14个外显子和2个替代外显子组成。

▼ 测绘

Stickens等（1996）通过定位克隆，在染色体11p12-p11的多发性外生骨疣II型关键区域中鉴定出了EXT2基因。Clines et al.（1997）将小鼠 Ext2 基因定位到染色体 2。将 EXT2 位点定位到 11p12-p11 的信息由 Wu et al.（1994）、Hecht et al.（1995）、Wuyts et al. 提供al.（1995）和 Blanton 等人（1996），使用连接方法。

▼ 基因功能

Hecht et al.（1995）和Raskind et al.（1995）提出的证据表明，染色体8上的EXT1基因和染色体11上的EXT2基因具有抑癌功能。他们发现，在起源于多发性外生骨疣个体的软骨肉瘤以及散发性软骨肉瘤中，与这两个基因相关的标记物杂合性丢失（LOH）。为了解释正常骨生长与异常外生骨疣肿瘤生长同时发生的事实，Hecht等（1995）和Raskind等（1995）根据Knudson假说提出了2-hit肿瘤形成模型（Knudson，1971）。在该模型中，单一种系突变会导致疾病易感性，而第二次体细胞突变（通常是 LOH）会导致异常生长。

除了假定的肿瘤抑制基因作用外，EXT1 和 EXT2 可能在调节刺猬信号通路（参见 600725）和糖胺聚糖合成中发挥作用。Bellaiche 等人（1998）确定，果蝇的 EXT1 同源物（称为“tout-velu”）是信号蛋白 hedgehog 扩散所必需的。Lind等人（1998）基于牛血清提取物中EXT2的共纯化表现出这种酶活性以及在体外过表达EXT2的细胞中增加的糖基转移酶活性得出结论认为EXT1和EXT2是糖基转移酶。

Simmons等人（1999）利用酵母2-杂交分析发现，EXT2的一个保守的C端区域与TRAP1（606219）和糖基转移酶GALNT5（615129）相互作用。EXT2（his601）中保守组氨酸的缺失削弱了其与GALNT5的相互作用，并消除了其与TRAP1的相互作用。

McCormick et al.（2000）指出，EXT1和EXT2基因编码的蛋白质是内质网定位的II型跨膜糖蛋白，其具有或与参与硫酸乙酰肝素聚合的糖基转移酶活性紧密相关。McCormick等人（2000）通过在体内和体外试验中测试具有EXT1特定缺陷的细胞系，表明在没有EXT1的情况下，EXT2不具有显着的糖基转移酶活性。相反，EXT1 和 EXT2 在体内形成异寡聚复合物，导致两种蛋白质在高尔基体中积累。值得注意的是，高尔基体定位的 EXT1/EXT2 复合物比单独的 EXT1 或 EXT2 具有显着更高的糖基转移酶活性，表明该复合物代表了酶的生物学相关形式。这些发现为 2 个 EXT 基因中任一基因活性丧失导致遗传性多发性外生骨疣的原因提供了理论依据。

▼ 分子遗传学

多发性外生骨疣，II 型

家族中有多种II型外生骨疣（EXT2；133701），Stickens et al.（1996）在EXT2基因（608210.0001）中发现了一个杂合的4-bp缺失，导致终止密码子过早和基因产物被截短。Stickens等人（1996）推测第二次突变事件对于外生骨疣的发生是必要的，从而解释了在长骨中观察到的外生骨疣的不对称性。

Wuyts et al.（1996）在2个患有多发性外生骨疣的家族中，鉴定出了EXT2基因中的2种不同的突变：无义突变（608210.0002）和剪接位点突变（608210.0003）。Philippe等人（1997）在17个（29%）遗传性多发性外生骨疣家系中的5个中鉴定出EXT2基因的4个突变，其中包括一个错义突变（608210.0004）和3个导致提前终止密码子的改变。七个（41%）的家庭存在EXT1基因突变。

Wuyts et al.（1998）分析了来自9个国家的26个EXT家族的EXT1和EXT2基因。在这26个家族中，10个有EXT1突变，10个有EXT2突变。其中十二种突变以前从未被描述过。通过对这些突变和之前报道的突变的回顾，Wuyts 等人（1998）得出结论，EXT1 或 EXT2 基因的突变是大多数多发性外生骨疣病例的原因。这两个基因中的大多数突变都会导致 EXT 蛋白过早终止，而错义突变则很少见。作者得出结论，外生骨疣的发生主要是由于EXT基因功能丧失，这与EXT基因具有抑癌功能的假设一致。

Bovee等人（1999）对34例散发性遗传性骨软骨瘤和继发性外周软骨肉瘤的EXT1和EXT2突变进行分析，发现EXT1基因有突变，但EXT2基因没有突变。

Wuyts 和 Van Hul（2000）指出，在多发性外生骨疣患者中已鉴定出 49 种不同的 EXT1 和 25 种不同的 EXT2 突变，这两种基因的突变导致了 70% 以上的 EXT 病例。大多数突变导致功能丧失，这与 EXT 基因推测的肿瘤抑制功能一致。

Ligon等（1998）通过荧光原位杂交发现del（11）（p11.2p12）综合征患者的EXT2基因被删除。由于 EXT2 突变的患者仅存在多发性外生骨疣，因此仅影响 EXT2 位点的缺失无法解释近端 11p 缺失患者中观察到的颅面异常、双顶孔、智力低下或泌尿生殖系统异常。因此，其他邻近基因的缺失必定是造成额外异常的原因，这种染色体畸变代表了真正的连续基因缺失综合征。

Heinritz 等人（2009）在 23 名多发性外生骨疣德国患者中的 11 名中发现了 EXT2 基因的 9 种不同突变。其他 11 名患者的 EXT1 基因发生突变；1 名患者没有检测到突变。EXT2突变中，有3个重复突变，Q172X（608210.0002）、D227N（608210.0004）和Q258X（608210.0006），以及6个新突变（参见例如608210.0007）。

Fusco等人（2019）在35名不相关的意大利II型多发性外生骨疣患者中，鉴定了EXT2基因中的25种不同的杂合突变，其中19种是新的。通过直接测序或 MLPA 分析来鉴定突变，然后通过定量实时 PCR 进行确认。这些突变包括 13 个移码、6 个无义、4 个错义和 2 个基因内重排。最常见的突变是N288S（608210.0013），发生在10个家系中。为了评估 EXT2 结构域的功能重要性，Fusco 等人（2019）测试了 2 个提前终止突变（Pro243Glnfs27 和 Leu335Tyrfs101）的影响，包括 N 端外骨蛋白结构域或 C 端糖基转移酶家族 64 结构域，如以及错义突变的影响（P351L；608210.0014）在U2OS细胞中。突变的蛋白质在细胞中具有异常的定位模式。当这些突变体 EXT2 蛋白在 HEK293 细胞中表达时，与表达野生型 EXT2 的细胞相比，细胞生长较慢。

癫痫发作、脊柱侧凸和大头畸形/小头畸形综合征

4 名同胞，由近亲父母出生于旧秩序门诺派社区，患有癫痫、脊柱侧弯和大头畸形/小头畸形综合征（SSMS；616682），Farhan et al.（2015）鉴定了EXT2基因中2个顺式错义突变的纯合性（M87R和R95C，608210.0008）。这些突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的，与家族中的疾病分开。体外细胞表达研究表明，两种突变单独导致蛋白质水平降低，同时表达的两种突变具有协同效应。

El-Bazzal 等人（2019）在叙利亚近亲结婚的 2 名患有 SSMS 的兄弟中发现了 EXT2 基因的纯合错义突变（S4L；608210.0009）。该突变是通过全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。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

Gupta等人（2019）在一名患有SSMS的14岁女孩中发现了EXT2基因的复合杂合错义突变（V373D，608210.0010和T672M，608210.0011）。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。该患者遗传自未患病母亲的NDST1基因（600853）基因中还携带罕见的杂合错义变异（R454C），但该变异对表型的贡献尚不清楚。先证者的异卵双胞胎妹妹受到的影响较轻，她携带所有 3 个变异。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。

Gentile 等人（2019）在 2 名患有 SSMS 的同胞中鉴定出了 EXT2 基因中的复合杂合错义突变（Y608C, 608210.0012 和 D227N, 608210.0004）。这些突变是通过靶向外显子组测序发现的，与家族中的疾病分开。D227N 变异体，已在 II 型多发性外生骨疣患者中发现（EXT2；133701），遗传自母亲，母亲也有 EXT2 以及外生骨疣家族史，两个兄弟姐妹都有 EXT2。这位携带 Y608C 变体的父亲没有患有外生骨疣。这些发现表明 D227N 是导致外生骨疣的特定变体。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。

▼ 等位基因变异体（14个选例）：

.0001 多发性外生骨疣，II 型

EXT2、4-BP 删除

家族中有多种II型外生骨疣（EXT2；Stickens等（1996）在EXT2基因中发现了一个杂合的4-bp缺失（784-787），导致移码和提前终止，产生截短的EXT2基因产物（133701）。

.0002 EXOSTOSES, MULTIPLE, TYPE II

外部2、GLN172TER

在患有多发性外生骨疣的大家庭成员中，II（EXT2；Wuyts et al.（1996）在 EXT2 基因中发现了 133701）家族的 514C-T 转换，导致 gln172 到 ter（Q172X）的取代。通过SSCP分析检测到突变。

Heinritz et al.（2009）在一名德国 EXT2 患者中发现了 Q172X 突变。

.0003 多发性外生骨疣，II 型

EXT2、IVSDS、GA、+1

比利时一个大家庭的受影响成员患有多发性外生骨疣 II（EXT2; 133701），Wuyts et al.（1996）在EXT2基因的5-prime供体剪接位点内发现了GA转换，导致剪接异常、外显子跳跃和转录本相应的94个核苷酸（核苷酸1080-1173）丢失。氨基酸残基丙氨酸-361至谷氨酰胺-391。该缺失还产生移码并在密码子 404 处产生终止信号。

.0004 多发性外生骨疣，II 型

包括癫痫发作、脊柱侧弯和大头畸形综合征

EXT2、ASP227ASN

II 型多发性外生骨疣

2个家庭的受影响成员患有多发性II型外生骨疣（EXT2；133701），Philippe et al.（1997）发现先证者的EXT2基因外显子4发生GA转变，导致asp227到asn（D227N）的取代。

Heinritz 等人（2009）在 3 名无关的德国多发性外生骨疣患者中发现了 D227N 突变。一名患者在 40 岁时患上盆腔软骨肉瘤：肿瘤 DNA 显示 EXT1 和 EXT2 基因座杂合性缺失。

癫痫发作、脊柱侧弯和大头畸形综合征

讨论 EXT2 基因中的 c.679G-A 转变（c.679G-A, NM_207122），导致 D227N 取代，在 2 名患有癫痫、脊柱侧弯和大头畸形综合征（SSMS）的同胞中发现复合杂合状态; 616682），也患有多发性外生骨疣，Gentile 等人（2019），参见 608210.0012。

.0005 多发性外生骨疣，II 型

EXT2、TYR222TER

患有多发性 II 型外生骨疣的家庭成员（EXT2；133701），Philippe et al.（1997）在EXT2基因的外显子4中发现了CG颠换，产生了终止密码子（Y222X）。

.0006 多发性外生骨疣，II 型

外部2、GLN258TER

德国一名II型多发性外生骨疣患者（EXT2；133701），Heinritz et al.（2009）在EXT2基因中发现了一个杂合的772C-T转换，导致gln258到ter（Q258X）的取代。

.0007 多发性外生骨疣，II 型

EXT2、IVS4AS、交流、-2

德国一名II型多发性外生骨疣患者（EXT2；133701），Heinritz et al.（2009）在EXT2基因内含子4的高度保守核苷酸中鉴定出杂合的A到C颠换（744-2A-C）。RT-PCR 分析鉴定出 2 种不同的剪接变体，要么仅跳过外显子 5，要么跳过外显子 5 和 6。外显子 5 的丢失会导致移码和过早终止，而外显子 5 和 6 的丢失会导致 112 个残基的框内删除对于蛋白质的催化活性很重要。

.0008 癫痫发作、脊柱侧弯和大头畸形综合征

EXT2、MET87ARG 和 ARG95CYS

4 名同胞，由近亲结婚生于旧秩序门诺派社区，患有癫痫、脊柱侧弯和大头畸形综合征（SSMS；616682），Farhan et al.（2015）鉴定了EXT2基因中2个顺式错义突变的纯合性：c.260T-G颠换，导致met87-to-arg（M87R）取代，以及c.283C- T转变，导致arg95-to-cys（R95C）取代。两种突变都发生在保守的残基上。这些突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的，与家族中的疾病分离：每个未受影响的父母对于顺式突变都是杂合的。M87R 和 R95C 突变在外显子组测序项目中的出现频率分别为 0.0545 和 0.015%。在 311 名白人对照中没有发现这两种突变；在旧秩序门诺派社区中，杂合 M87R 变体的发现频率为 3.85%，而在该人群中未发现 R95C。与对照组相比，患者来源的成纤维细胞显示 EXT2 蛋白和 mRNA 水平显着降低。尽管转录水平正常，但患者细胞中 EXT2 相互作用蛋白 NDST1（600853）的水平被消除。体外细胞表达研究表明，两种突变单独导致蛋白质水平降低，同时表达的两种突变具有协同效应。

.0009 癫痫发作、脊柱侧弯和小头畸形综合征

EXT2、SER4LEU

叙利亚近亲父母所生的 2 名兄弟患有癫痫、脊柱侧弯和小头畸形综合征（SSMS；616682），El-Bazzal et al.（2019）在EXT2基因的外显子2中鉴定出纯合的c.11C-T转换（c.11C-T, NM_207122），导致ser4到leu（S4L）的取代在保守残基处。该突变是通过全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。在gnomAD数据库中发现频率较低（6.908 x 10（-5））。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0010 癫痫发作、脊柱侧弯和大头畸形综合征

EXT2、VAL373ASP（rs371996957）

一名 14 岁女孩患有癫痫、脊柱侧弯和大头畸形综合征（SSMS；616682），Gupta et al.（2019）鉴定了EXT2基因中的复合杂合错义突变：外显子6中的c.1118T-A颠换（c.1118T-A, NM_000401.3），导致val373变为asp （V373D）替换，以及外显子 12 中的 c.2015C-T 转换，导致 thr672-to-met（T672M；608210.0011）替代。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。这两种变异都发生在功能域的保守残基处，并且仅以杂合状态在gnomAD数据库中以非常低的频率被发现（小于0.007%）。该患者遗传自未患病母亲的NDST1基因（600853）基因中还携带罕见的杂合错义变异（R454C），但该变异对表型的贡献尚不清楚。先证者的异卵双胞胎妹妹受到的影响较轻，她携带所有 3 个变异。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究，但血液和尿液中的硫酸乙酰肝素水平与对照值相比有所下降。

.0011 癫痫发作、脊柱侧弯和大头畸形综合征

EXT2、THR672MET（rs138722406）

讨论 EXT2 基因第 12 号外显子中的 c.2015C-T 转换（.2015C-T, NM_000401.3），导致 thr672-to-met（T672M）取代，该取代在复合杂合状态下被发现癫痫、脊柱侧弯和大头畸形综合征患者（SSMS；616682），Gupta 等人（2019），参见 608210.0010。

.0012 癫痫发作、脊柱侧弯和大头畸形综合征

EXT2、TYR608CYS

2 名同胞患有癫痫、脊柱侧弯和大头畸形综合征（SSMS；616682），Gentile et al.（2019）鉴定了EXT2基因中的复合杂合错义突变：c.1823A-G转换（c.1823A-G, NM_207122），导致tyr608到cys（Y608C）取代C端糖基转移酶结构域中的保守残基，以及外骨蛋白结构域中的D227N（608210.0004）。这些突变是通过靶向外显子组测序发现的，与家族中的疾病分开。Y608C 变体不存在于 dbSNP、1000 基因组计划、外显子组变体服务器、ExAC 或 gnomAD 数据库中。D227N 变异体，已在 II 型多发性外生骨疣患者中发现（EXT2；133701），是从母亲遗传的，母亲也有 EXT2，并且两个同胞都有 EXT2，表明该特定变异促成了该表型。这位携带 Y608C 变体的父亲没有患有外生骨疣。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。

.0013 多发性外生骨疣，II 型

外部2、ASN288SER

10 名无血缘关系的意大利 II 型多发性外生骨疣患者（EXT2；133701），Fusco et al.（2019）在EXT2基因的外显子5中发现了一个杂合的c.863A-G转换（c.863A-G, NM_207122.1），导致asn288到ser（N288S）的替换。该突变是通过 EXT2 基因的直接测序来鉴定的。未进行功能研究。

.0014 多发性外生骨疣，II 型

EXT2、PRO351LEU

2 例无亲属关系的意大利 II 型多发性外生骨疣患者（EXT2；133701），Fusco et al.（2019）在EXT2基因的外显子6中发现了一个杂合的c.1052C-T转变（c.1052C-T, NM_207122.1），导致pro351到-leu（P351L）的取代。该突变是通过 EXT2 基因的直接测序来鉴定的。U2OS 细胞中含有 P351L 突变的 EXT2 表达显示出生理性高尔基体定位，但也部分定位于核周区域。突变型 EXT2 蛋白在 HEK293 细胞中的表达表明，与表达野生型 EXT2 的细胞相比，细胞生长较慢。