基因丝微管TOG阵列调节器1; TOGARAM1
具有序列相似性的家族179，成员B；FAM179B
CRESCERIN 1
KIAA0423
HGNC 批准的基因符号：TOGARAM1
细胞遗传学定位：14q21.2 基因组坐标（GRCh38）：14:44,962,190-45,074,431（来自 NCBI）
TOG 结构域是调节微管动力学的多个蛋白质家族的重要功能组件。TOGARAM1 是一种特殊的含有 TOG 结构域阵列的蛋白质，可调节纤毛微管结构（Das et al., 2015）。
▼ 克隆与表达
通过搜索数据库中包含 TOG 结构域阵列的蛋白质，Das 等人（2015）鉴定出了人类和小鼠 TOGARAM1，他们以拉丁文“crescere”（grow）命名为 Crescerin-1。人和小鼠 Crescerin-1 分别含有 1,773 和 1,776 个氨基酸。两者都有一对 N 端 TOG 结构域和一对 C 端 TOG 结构域，通过长中央接头连接。数据库分析揭示了 Crescerin-1 直向同源物存在于从哺乳动物到单细胞真核生物的所有纤毛/鞭毛真核生物中，但在非纤毛真核生物中则不然。免疫荧光分析将荧光标记的内源性 Crescerin-1 定位于线虫和噬粒神经元以及小鼠和人类培养细胞中的纤毛。
▼ 测绘
Gross（2017）根据TOGARAM1序列（GenBank BC057255）与基因组序列（GRCh38）的比对，将TOGARAM1基因定位到染色体14q21.2。
▼ 生化特征
Das 等人（2015）以 2.2 埃分辨率确定了小鼠 Crescerin-1 的纯化 TOG2 结构域的晶体结构。该结构揭示了具有保守的微管蛋白结合决定簇的典型 TOG 折叠。
▼ 基因功能
Das et al.（2015）发现，小鼠Crescerin-1的TOG2和TOG4结构域能够单独结合微管并促进体外微管聚合，支持Crescerin-1作为微管动力学调节剂的作用。
在 TOGARAM1 缺失的人视网膜色素上皮细胞（hTERT-RPE 细胞）中，Latour 等人（2020）证明，野生型 TOGARAM1 沿着纤毛轴丝定位，并且与未转染的细胞相比，与更长的纤毛相关。其他研究表明，TOGARAM1 直接与 ARMC9（617612）结合，形成一个蛋白质模块，定位于纤毛中心粒和近端部分的微管样结构。与 ARMC9 的相互作用对应到 TOGARAM1 的 N 端蛋白。
▼ 分子遗传学
5 名不相关的患者，包括一名胎儿，患有 Joubert 综合征 37（JBTS37；619185），Latour 等人（2020）鉴定了 TOGARAM1 基因中的纯合或复合杂合突变（参见例如 617618.0001-617618.0006）。这些突变是通过对几个大型 JBTS 患者队列进行外显子组测序发现的，这些突变与家族中的疾病分开，并且在 gnomAD 数据库中要么非常罕见，要么不存在。存在错义和无义突变，以及基因内缺失，大多数突变影响蛋白质的 TOG2 和 TOG3 功能域。对 TOGARAM1 缺失的 RPE 细胞中一些变异体的体外功能细胞表达研究表明，那些影响 TOG2 结构域（R368W, 617618.0005 和 L375P, 617618.0001）的变异体促进微管聚合，导致与对照相比更长的纤毛，而突变影响TOG3结构域（R1311C；617618.0002）导致纤毛缩短。TOG2 结构域的变异消除了 TOGARAM1 和 ARMC9 之间的相互作用，而 TOG3 突变并不影响这种相互作用。仅来自 1 名患者（UW360-3）的成纤维细胞显示，与对照相比，纤毛长度稍短（2.6 微米与 3.0 微米），与对照相比，纤毛率略低（85% 与 91%）。对来自突变斑马鱼的患者成纤维细胞和纤毛细胞的进一步详细研究表明，与对照相比，基因丝微管的乙酰化和多谷氨酰化减少，表明微管蛋白的后修饰受损，以及纤毛稳定性异常。还有证据表明 SHH（600725）/ SMO（601500）信号传导受损。连接轴丝和睫状膜的过渡区（TZ）不受影响。Latour等人（2020）最初使用ARMC9作为诱饵来识别相互作用的蛋白质，从而产生TOGARAM1作为Joubert综合征的候选基因。这些发现表征了一种新型 ARMC9/TOGARAM1 蛋白模块，该模块在纤毛稳定性和功能中发挥着重要作用。
▼ 动物模型
Das等人（2015）利用Cas9触发的同源重组产生了线虫突变体，该突变体删除了线虫Crescerin-1直系同源物Che12的编码序列。与野生型相比，Che12 缺失的线虫表现出明显更短的纤毛。Che12 缺失突变体的纤毛还表现出超微结构缺陷，包括定义不明确的微管结构，并且它们无法在趋化测定中感知和响应氯化钠梯度。在具有 Che12 TOG 结构域靶向突变的菌株中，突变体 Che12 正确定位于纤毛，但突变体在其他方面复制了 Che12 缺失菌株。Das et al.（2015）得出结论，线虫中感觉纤毛的正常发育和基于纤毛的趋化功能需要Che12的TOG结构域微管蛋白结合活性。
Latour等人（2020）发现斑马鱼中togaram1直系同源物的敲低会导致纤毛缺陷的发生频率增加，包括脊柱侧凸的弯曲体形和肾囊肿的发展。该表型与带有突变armc9（617612）的斑马鱼相似。两种突变动物的前肾、心室和鼻窝纤毛数量均减少。
Morbidoni et al.（2021）指出，线虫直系同源 TOGARAM1 基因（che12）的敲低会导致纤毛缺陷。Che12 在纤毛树突感觉神经元中表达。带有R284W突变（相当于人类R368W突变）的突变线虫的产生表现出正常的趋化性，但与对照相比，对亲脂性染料的摄取有缺陷。这与纤毛长度缩短和纤毛结构紊乱有关。相应的突变体（R367W）在大肠杆菌中的表达导致微管蛋白聚合增加，表明突变体Togaram1的微管蛋白结合活性发生改变。这些发现与该变体的亚等位效应一致。
▼ 等位基因变异体（7个精选示例）：
.0001 朱伯特综合症 37
TOGARAM1、LEU375PRO
21周龄胎儿（UW351-3），患有Joubert综合征-37（JBTS37；619185），Latour et al.（2020）鉴定了 TOGARAM1 基因中的复合杂合错义突变：c.1124T-C 转换（c.1124T-C, NM_015091.2），导致 leu375 到 pro（L375P） TOG2 结构域中高度保守残基的取代，以及 c.3931C-T 转换，导致 arg1311-to-cys（R1311C；617618.0002）TOG3结构域中高度保守残基的取代。通过外显子组测序发现的这些突变均遗传自未受影响的父母。L375P 在 gnomAD 数据库中出现频率较低（276,914 个等位基因中的 8 个），而 R1311C 不存在。没有对患者细胞进行研究，但转染 TOGARAM1 缺失的 RPE 细胞的功能表达研究表明，与对照组相比，L375P 导致纤毛更长，而 R1311C 导致纤毛更短。L375P消除了TOGARAM1和ARMC9（617612）之间的相互作用，而R1311C不影响这种相互作用。
.0002 朱伯特综合症 37
TOGARAM1，ARG1311CYS
讨论 TOGARAM1 基因中的 c.3931C-T 转换（c.3931C-T, NM_015091.2），导致 arg1311-to-cys（R1311C）取代，这种取代在复合杂合状态的胎儿中被发现朱伯特综合征-37（JBTS37；619185），Latour 等人（2020），参见 617618.0001。
.0003 朱伯特综合症 37
TOGARAM1、GLN362TER
一名16岁男孩（UW360-3）患有Joubert综合征-37（JBTS37; 619185）Latour et al.（2020）鉴定出TOGARAM1基因中的复合杂合突变：c.1084C-T转换（c.1084C-T, NM_015091.2），导致gln362-to-ter（Q362X）取代TOG2 结构域，以及 12 kb 的基因内缺失，导致外显子 4-7 的缺失（617618.0004）。通过外显子组测序发现的这些突变均遗传自未受影响的父母。这两者都不存在于 gnomAD 数据库中。与对照组相比，患者成纤维细胞的纤毛长度稍短（2.6 微米与 3.0 微米），纤毛率也比对照组稍低（85% 与 91%）。对来自突变斑马鱼的患者成纤维细胞和纤毛细胞的进一步详细研究表明，与对照相比，基因丝微管的乙酰化和多谷氨酰化减少，表明微管蛋白的后修饰受损，以及纤毛稳定性异常。
.0004 朱伯特综合症 37
TOGARAM1、12-KB DEL、EX4-7 DEL
讨论 TOGARAM1 基因中 12-kb 基因内缺失，导致外显子 4-7 缺失，该现象在 Joubert 综合征 37（JBTS37；JBTS37；619185），Latour 等人（2020），参见 617618.0003。
.0005 朱伯特综合症 37
TOGARAM1、ARG368TRP
一名11.5岁男孩（13DG1578），父母为埃及近亲所生，患有Joubert综合征-37（JBTS37；619185），Latour et al.（2020）在TOGARAM1基因中发现了一个纯合的c.1102C-T转换（c.1102C-T, NM_015091.2），导致arg368到trp（R368W）的高度替换TOG2 结构域中的保守残基。通过外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。它不存在于 gnomAD 数据库中。未对患者细胞进行研究，但转染 TOGARAM1 缺失的 RPE 细胞的功能表达研究表明，与对照相比，R368W 导致纤毛更长。它还取消了TOGARAM1和ARMC9（617612）之间的相互作用。
Morbidoni 等人（2021）在 2 个由无关父母所生的患有严重 JBTS37 的男性胎儿中发现了 TOGARAM1 基因中的复合杂合突变：R368W 和 c.3619C-T 转换，导致 arg1207 到 -三号（R1207X；617618.0007）替代。这些突变是通过全外显子组测序发现并通过桑格测序证实的，均遗传自未受影响的父母。尽管 R1207X 在外显子组测序项目数据库中的等位基因频率较低（0.0001），但这两种变体均不存在于 gnomAD 数据库中。对携带无义变体的父亲的血细胞进行分析，结果显示突变转录本的表达，表明它不会因无义介导的 mRNA 衰减而显着降解。Morbidoni et al.（2021）指出，线虫直系同源 TOGARAM1 基因（che12）的敲低会导致纤毛缺陷。Che12 在纤毛树突感觉神经元中表达。带有R284W突变（相当于人类R368W突变）的突变线虫的产生表现出正常的趋化性，但与对照相比，对亲脂性染料的摄取有缺陷。这与纤毛长度缩短和纤毛结构紊乱有关。相应的突变体（R367W）在大肠杆菌中的表达导致微管蛋白聚合增加，表明突变体Togaram1的微管蛋白结合活性发生改变。这些发现与错义变体的亚效效应一致。
.0006 朱伯特综合症 37
TOGARAM1、SER1083TER
一名6岁男孩（WGL-1914），伊朗近亲父母所生，患有Joubert综合征-37（JBTS37；619185），Latour et al.（2020）在TOGARAM1基因中发现了纯合的c.3248C-A颠换（c.3248C-A, NM_015091.2），导致ser1083-to-ter（S1083X）取代。该突变是通过外显子组测序发现的，与该家族中的疾病分离，并且不存在于 gnomAD 数据库中。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。
.0007 朱伯特综合症 37
TOGARAM1，ARG1207TER
讨论 TOGARAM1 基因中的 c.3619C-T 转换（c.3619C-T, NM_015091.4），导致 arg1207-to-ter（R1207X）取代，在 2 个男性胎儿的复合杂合状态中发现患有Joubert综合征37（JBTS37；619185），Morbidoni 等人（2021），参见 617618.0005。
