微管蛋白，β-3；TUBB3

TUBB4
微管蛋白，β，III 类

HGNC 批准的基因符号：TUBB3

细胞遗传学定位：16q24.3 基因组坐标（GRCh38）：16:89,921,925-89,936,097（来自 NCBI）

▼ 说明

微管是由 α-微管蛋白（见 602529）和 β-微管蛋白异二聚体（例如 TUBB3）组成的动态聚合结构，不断掺入和释放。微管在有丝分裂、细胞内运输、神经元形态以及纤毛和鞭毛运动中发挥作用（Leandro-Garcia et al., 2010）。

▼ 克隆与表达

Sullivan 和 Cleveland（1986）从人胎盘 cDNA 文库中分离出部分 TUBB3 cDNA，并将其命名为 β-4。Ranganathan 等人（1998）从前列腺癌细胞系中克隆了编码人 TUBB3 的 cDNA。

Wang等人（1986）从睾丸和骨髓cDNA文库中克隆了睾丸Tubb3，他们将其称为M-β-3。Northern印迹分析检测到睾丸中有丰富的Tubb3表达，该表达在出生后第32天左右开始。在所有其他成年小鼠组织中检测到的Tubb3水平要低得多，但大脑除外，大脑中的表达甚至更低。

Burgoyne et al.（1988）指出人类TUBB3的小鼠同源物M-β-6主要在神经组织中表达。

Poirier等人（2010）通过对人脑cDNA文库进行RT-PCR分析，克隆了TUBB3，它编码一个450个氨基酸的蛋白质。RT-PCR、免疫细胞化学和Western blot分析表明TUBB3在成纤维细胞中显着表达。

Leandro-Garcia等人（2010）利用数据库分析，鉴定了8种主要的β-微管蛋白，其中包括TUBB3。对 21 种正常人体组织进行定量 RT-PCR 检测发现，TUBB3 在脑中表达最高，在小肠、睾丸和胎盘中表达较低，在其他组织中几乎没有表达。

▼ 测绘

Tischfield et al.（2010）指出TUBB3基因定位于染色体16q24.3。

▼ 基因功能

抗微管药物用于癌症化疗。Ranganathan等（1998）通过RT-PCR和Western blot分析发现，药物治疗前列腺癌细胞选择性增加TUBB3 mRNA和蛋白水平。在脑肿瘤细胞系中，TUBB3蛋白的量与抗微管药物的耐药性呈正相关。Ranganathan 等人（1998）提出，TUBB3（一种赋予微管更多活力的同种型）的选择性增加可能为细胞提供克服抗微管药物作用的方法。

Hari等人（2003）将βIII微管蛋白转染到中国仓鼠卵巢细胞中，并证明βIII微管蛋白以剂量依赖性方式减少微管组装，并且在高水平存在时具有毒性。中等水平表达 β III 微管蛋白的细胞对常用化疗药物紫杉醇具有弱耐药性。

Raspaglio et al.（2008）发现缺氧在几种人类细胞系中诱导TUBB3表达，但在紫杉醇耐药细胞系中则不然。RNA干扰揭示HIF1A（603348）介导缺氧诱导的TUBB3表达。染色质免疫沉淀分析显示，HIF1A 与 TUBB3 基因 5 引物侧翼区域的 HIF1A 结合位点结合。3-prime 侧翼区域增强子的甲基化消除了缺氧诱导的 TUBB3 表达。

▼ 分子遗传学

先天性眼外肌纤维化3A

Tischfield et al.（2010）在伴有或不伴有眼外受累的常染色体显性或散发性3A型眼外肌纤维化（CFEOM3A；CFEOM3A；600638）。体外功能表达研究、突变体研究和酵母研究表明，所有突变都会导致微管动力学和稳定性的改变，并且一些突变显示出驱动蛋白微管相互作用的各种损失。大多数受影响的个体患有先天性眼外肌纤维化，但有些人表现出其他缺陷，包括与胼胝体发育不良相关的发育迟缓或学习障碍。其他可变特征包括面部无力和周围轴突神经病变，有时与手腕和手指挛缩有关。存在一些基因型/表型相关性：具有E410K（602661.0005）和D417H（602661.0003）突变的患者具有严重的表型，并具有其他特征，包括面部无力和学习障碍，而具有D417N（602661.0004）突变的患者具有周围神经病变和发育不全胼胝体部分，常见R262C突变（602661.0001）的表型最轻。总体而言，这些发现与轴突引导缺陷一致，表明 TUBB3 基因对于正常微管动力学、轴突引导和大脑发育至关重要。

复杂皮质发育不良伴其他脑畸形 1

7个不相关家庭的受影响成员患有复杂性皮质发育不良并伴有其他脑畸形-1（CDCBM1; 614039），Poirier et al.（2010）在TUBB3基因中鉴定出6种不同的杂合错义突变（参见例如602661.0006-602661.0009）。体外功能表达研究表明，大多数突变导致微管蛋白异二聚化过程受损或导致微管稳定性受损。受影响的个体有轻度至重度智力低下、斜视、轴向肌张力减退和痉挛。脑成像显示皮质发育存在多种畸形，包括多小脑回、脑回紊乱和基底神经节融合，以及胼胝体薄、脑干发育不良和小脑蚓部发育不良。眼外肌不受影响。

▼ 基因型/表型相关性

Poirier等人（2010）在复杂性皮质发育不良和其他脑畸形患者中发现的三种TUBB3突变（G82R、T178M；602661.0008 和 M323V；602661.0009）定位于微管蛋白分子的表面，位于Tischfield et al.（2010）报道的TUBB3突变的相反侧（R262C; 602661.0001，E410K；602661.0005 和 D417N；602661.0004），表明这两组突变可能以不同方式损害微管和/或它们与对微管功能至关重要的蛋白质的相互作用。与不同表型相关的突变可能存在于蛋白质的不同功能区域。然而，在ala302残基的具体情况下，变异的性质似乎影响了最终的表型，因为A302T（602661.0002）和A302V（602661.0008）突变分别导致CFEOM3A和CDCBM综合征。

▼ 动物模型

Tischfield et al.（2010）表明携带R262C突变（602661.0001）的杂合小鼠看起来很健康并且没有外眼表型。纯合子小鼠无法正常呼吸并在出生后数小时内死亡。纯合子小鼠表现出连合轴突和脑神经引导缺陷，部分胼胝体发育不全；杂合小鼠的前连合较薄。纯合子和杂合子 R262C 小鼠的 Tubb3 蛋白水平均降低，但 Tubb3 蛋白导致微管稳定性增加，Kif21a（608283）微管相互作用减少。

▼ 等位基因变异体（10个精选例子）：

.0001 眼外肌纤维化，先天性，3A，有或没有眼外肌受累

TUBB3、ARG262CYS

11个无关家系的先天性眼外肌纤维化-3A（CFEOM3A；Tischfield et al.（2010）在TUBB3基因的外显子4中发现了一个杂合的784C-T转换，导致arg262到cys（R262C）的取代（600638）。Doherty et al.（1999）、Gillies et al.（1995）、Mackey et al.（2002）和Yamada et al.（2004）之前曾报道过其中几个谱系。眼球运动缺陷的范围从严重到轻微。4个家系受影响成员的脑部MRI显示动眼神经及其上支支配的肌肉、上睑提肌和上直肌以及其下支支配的内直肌发育不全。动眼神经也异常地支配通常由外展神经支配的外直肌。研究结果与轴突引导缺陷一致。此外，部分家庭受影响个体表现出发育迟缓或学习障碍，部分个体出现轻度胼胝体发育不全。体外研究表明，斑片状突变异二聚体掺入微管中。进一步的研究表明，聚合速率降低，解聚速率增加，以及与驱动蛋白的相互作用发生改变。在 1,700 多个对照染色体中未发现该突变。

.0002 眼外肌纤维化，先天性，3A，有或没有眼外肌受累

TUBB3、ALA302THR

3个无血缘关系家系的先天性眼外肌纤维化-3A（CFEOM3A；600638），Tischfield et al.（2010）在 TUBB3 基因的外显子 4 中发现了一个杂合的 904G-A 转换，导致在一个区域中出现 ala302-to-thr（A302T）取代，该区域被认为介导微管蛋白异二聚体之间的横向相互作用，这组装形成微管。其中 1 个家庭中的两名受影响者表现出学习障碍和胼胝体发育不全。体外功能表达研究表明，A302T 突变体融入微管，增加了微管的稳定性，并减弱了整体微管动力学。在 1,700 多个对照染色体中未发现该突变。

值得注意的是，影响相同残基的突变 A302V（602661.0008）被确定为复杂皮质发育不良和其他脑畸形（614039）的病因（Poirier et al., 2010）。

.0003 眼外肌纤维化，先天性，3A，有或没有眼外肌受累

TUBB3、ASP417HIS

一位母亲和2个儿子患有先天性眼外肌纤维化-3A（CFEOM3A; 600638），Tischfield et al.（2010）在TUBB3基因中发现了一个杂合的1249G-C颠换，导致微管外表面的一个区域被asp417替换为his（D417H），介导与运动蛋白和其他蛋白质。其他临床特征包括面部无力、手腕和手指挛缩、周围轴突神经病变（2 例）和发育迟缓（1 例）。未进行脑成像。酵母的体外功能表达研究表明，该突变导致驱动蛋白微管相互作用发生改变。在 1,700 多个对照染色体中未发现该突变。该残基的另一个突变也被鉴定出来（D417N；602661.0004）。

.0004 眼外肌纤维化，先天性，3A，有或没有眼外肌受累

TUBB3、ASP417ASN

4个无血缘关系家系的先天性眼外肌纤维化-3A（CFEOM3A；600638），Tischfield et al.（2010）在TUBB3基因的外显子4中发现了一个杂合的1249G-A转换，导致微管外表面的一个区域发生asp417到asn（D417N）的取代，从而介导与运动蛋白和其他蛋白。2个家庭的受影响成员患有孤立性CFEOM，但其他2个家庭的受影响成员也在第二至第三十年出现轴突周围神经病变。Abeloos 等人（1990）先前报道，一个比利时家庭有 9 人受影响，其中 4 人还患有发育迟缓或学习障碍。该家族中有 5 名突变携带者在没有 CFEOM 的情况下患有周围神经病变。酵母的体外功能表达研究表明，该突变导致驱动蛋白微管相互作用发生改变。在 1,700 多个对照染色体中未发现该突变。该残基的另一个突变也被鉴定出来（D417H；602661.0003）。

.0005 眼外肌纤维化，先天性，3A，有或没有眼外肌受累

TUBB3、GLU410LYS

6名无关个体患有散发性先天性眼外肌纤维化-3A（CFEOM3A；600638），Tischfield et al.（2010）在TUBB3基因的外显子4中发现了一个杂合的1228G-A转换，导致微管外表面的一个区域发生glu410到lys（E410K）的取代，从而介导与运动蛋白和其他蛋白。所有突变似乎都是从头开始的。除 CFEOM 外，所有个体均存在发育迟缓和面部无力。一些人的脑部核磁共振显示胼胝体发育不全。一名患者还患有周围神经病变，伴有手腕和手指挛缩。体外功能表达研究和酵母研究表明，该突变导致聚合速率降低和解聚速率增加，以及驱动蛋白微管相互作用的改变。在 1,700 多个对照染色体中未发现该突变。

.0006 复杂皮质发育不良，伴有其他脑畸形 1

TUBB3、THR178MET

患有复杂性皮质发育不良和其他脑畸形的患者-1（CDCBM1; Poirier et al.（2010）在 TUBB3 基因的外显子 4 中发现了一个从头杂合的 c.533C-T 转换，导致 N 端结构域发生 thr178-to-met（T178M）取代（见 614039）。在 360 名白人对照者中未检测到该突变。蛋白质模型显示突变位于 α-β 微管蛋白异二聚体的表面。结构数据表明该突变可能影响 GTP 结合。体外功能表达测定表明，突变蛋白被翻译并可以形成微管蛋白异二聚体，并正确整合到微管中，尽管微管不如野生型稳定。患者患有小头畸形、几乎没有精神运动发育、轴性肌张力低下、痉挛性四肢瘫痪、难治性癫痫、皮质脑回紊乱、小脑和脑干发育不全、胼胝体发育不全以及尾状核和壳核融合。

.0007 复杂皮质发育不良，伴有其他脑畸形 1

TUBB3、GLU205LYS

患有复杂性皮质发育不良和其他脑畸形的2个不相关家庭的受影响成员-1（CDCBM1; Poirier et al.（2010）在TUBB3基因的外显子4中发现了杂合的c.613G-A转换，导致中间结构域中的glu205-to-lys（E205K）取代（614039）。该突变在一个家族中从头发生，并在另一个家族中以常染色体显性模式遗传。在 360 名白人对照者中未检测到该突变。体外功能表达研究表明，突变蛋白没有形成微管蛋白异二聚体，并且其融入细胞骨架的能力有细微的损害。对患者成纤维细胞的研究表明，微管网络没有重大改变，但微管不如野生型稳定。患者有中度至重度智力低下、多小脑回、小脑发育不良、脑干发育不全、尾状核与壳核融合。

.0008 复杂皮质发育不良，伴有其他脑畸形 1

TUBB3、ALA302VAL

4名患有复杂性皮质发育不良和其他脑畸形的家庭成员中-1（CDCBM1; Poirier et al.（2010）在TUBB3基因的外显子4中发现了杂合的c.905C-T转变，导致中间结构域中ala302-to-val（A302V）取代（614039）。在 360 名白人对照者中未检测到该突变。体外功能表达研究表明突变蛋白没有形成微管蛋白异二聚体。母亲患有轻度智力低下、脑回紊乱和小脑蚓部发育不良。她的一个女儿是该突变的纯合子，具有更严重的表型，包括轴肌张力减退、脑回紊乱、小脑蚓部发育不良、脑干发育不全、胼胝体薄以及尾状核和壳核融合。

值得注意的是，影响相同残基的突变 A302T（602661.0002）已被确定为 CFEOM3A（600638）的致病因素（Tischfield et al., 2010）。

.0009 复杂皮质发育不良，伴有其他脑畸形 1

TUBB3、MET323VAL

一对患有复杂性皮质发育不良和其他脑畸形的父子-1（CDCBM1; Poirier et al.（2010）在TUBB3基因的外显子4中发现了杂合的c.967A-G转变，导致中间结构域中met323到val（M323V）的替换（见614039）。蛋白质模型显示突变位于 α-β 微管蛋白异二聚体的表面。体外功能表达测定表明，突变蛋白被翻译，但产生的微管蛋白异二聚体水平降低。患者有智力低下、脑回紊乱、小脑发育不良、脑干发育不全、胼胝体薄、基底节轻度融合。

.0010 复杂皮质发育不良，伴有其他脑畸形 1

TUBB3、MET388VAL

27周龄胎儿（17号个体）患有复杂性皮质发育不良伴其他脑畸形-1（CDCBM1; 614039）表现为微无脑回，Fallet-Bianco et al.（2014）鉴定出TUBB3基因中杂合的c.1162A-G转变，导致met388到val（M388V）的取代。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。