肌管蛋白相关蛋白 14;MTMR14

染色体 3 开放解读码组 29; C3ORF29
卵衍生的酪氨酸磷酸酶,果蝇,同系物
HJUMPY

HGNC 批准的基因符号:MTMR14

细胞遗传学定位:3p25.3 基因组坐标(GRCh38):3:9,649,505-9,702,393(来自 NCBI)

▼ 说明

MTMR14基因编码一种肌肉特异性肌醇磷酸酶,该酶特异性作用于磷脂酰肌醇3,5-二磷酸(PI(3,5)P2)以及可能的其他靶标,并在骨骼肌钙稳态和可能的其他细胞过程中发挥关键作用(Romero-Suarez 等人总结,2010)。

▼ 克隆与表达

从数据库中筛选出与人肌管蛋白(300415)相似的蛋白质序列,该蛋白序列发生突变,形成中心核肌病(CNMX;310400),Tosch et al.(2006)鉴定出一种与果蝇卵源酪氨酸磷酸酶(EDTP)高度同源的新蛋白MTMR14。作者将这种蛋白称为 hJUMPY,因为果蝇中 EDTP 蛋白功能的破坏会导致一种称为 JUMPY 的表型:肌肉缺陷和肌肉控制逐渐丧失,以及颤抖和缓慢的运动。推导的 650 个氨基酸的 MTMR14 蛋白包含预测的蛋白酪氨酸磷酸酶和双特异性磷酸酶(PTP/DSP)结构域以及活性 PTP/DSP 中存在的典型 C(X)5R 共有序列。MTMR14 催化环与活性肌管蛋白的催化环最相似。Northern 印迹分析检测到 2.5 kb MTMR14 转录物,在骨骼肌和心脏中表达最高,在胎盘、肾脏、肝脏、胰腺和肺中表达较低。免疫荧光研究表明,MTMR14 定位于细胞质网状结构和质膜皱褶,并在 COS-1 细胞的细胞核附近表现出浓度。MTMR14更集中在高尔基体标记物giantin(602500)阳性的结构中。

Shen et al.(2009)鉴定出MTMR14蛋白是一种主要在骨骼肌和心肌中表达的磷酸酶。人类和小鼠蛋白质具有 90% 的氨基酸序列同源性。

▼ 基因功能

Tosch et al.(2006)通过小鼠定量PCR表明,随着培养物中C2C12肌管的形成和分化,Mtmr14的表达增加。Tosch等人(2006)利用体外和离体方法证明MTMR14是一种PPIn 3-磷酸酶,它可以使与肌管蛋白、PtdIns(3)P和PtdIns(3,5)P2相同的底物去磷酸化。

Shen et al.(2009)也证明MTMR14可以使多种PtdInsP去磷酸化,特别是PtdIns(3,5)P2。

▼ 基因结构

Tosch et al.(2006)确定MTMR14基因包含19个外显子;EST 数据库分析表明外显子 17 和 18 是替代的。

▼ 测绘

Tosch et al.(2006)通过基因组序列分析,将MTMR14基因定位到染色体3p25.3。

▼ 分子遗传学

Tosch等人(2006)描述了2例散发性中心核肌病病例,其中每个先证者的MTMR14基因均携带杂合错义突变。第一个先证者和他未受影响的父亲携带R336Q替换(611089.0001)。假定存在第二个突变等位基因,但尚未确定。另一先证者在MTMR14(611089.0002)中携带Y462C替换,在DYN2(E368K)中携带额外的错义突变;602378.0007),符合常染色体显性中心核肌病(CNM1;160150)。在对照个体中也发现了 Y462C 突变。两种变体都会损害酶功能,R336Q 突变强烈,Y462C 突变程度较轻。Tosch等人(2006)指出,具有DYN2其他特征性突变的肌管性肌病患者通常在儿童或成年期发病,而他们的患者的发病年龄是新生儿。该报告提出了 MTMR14 在某些中心核肌病病例中作为表型修饰剂的可能性。

▼ 动物模型

Shen等人(2009)发现Mtmr14缺失小鼠肌肉无力,运动时疲劳感增加。与野生型小鼠的肌肉相比,突变小鼠的分离肌肉表现出收缩力下降、疲劳加剧和松弛时间延长。由于肌浆网自发钙渗漏,Mtmr14 缺乏导致肌管静息钙水平升高。这种泄漏归因于 Mtmr14 磷酸酶活性降低和底物积累,特别是 PtdIns(3,5)P2 和 PtdIns(3,4)P2。此外,PtdIns(3,5)P2和PtdIns(3,4)P2结合并直接激活肌浆网中的RYR1(180901)钙释放通道。研究结果表明,精细控制肌肉细胞中的 PtdInsP 水平对于维持钙稳态和肌肉性能至关重要。

正常衰老与肌肉减少症或肌肉质量和功能下降有关。Romero-Suarez et al.(2010)发现,与野生型小鼠(22至24个月)相比,Mtmr14缺失小鼠更早(12至14个月)表现出肌少症特征。特别是,年轻和成熟的突变小鼠的行为与年老的野生型小鼠相似,表明突变小鼠较早出现运动功能障碍。这些变化与突变小鼠的肌肉萎缩以及肌肉收缩力和功率的降低有关。野生型小鼠在正常衰老过程中表现出Mtmr14的下调,年老野生型和突变成熟小鼠的肌肉组织都表现出钙稳态功能失调,静息钙水平增加,触发时肌浆网钙释放减少。研究结果表明,Mtmr14 在正常情况下是骨骼肌功能的有效调节剂,其下调可能导致与年龄相关的肌肉减少症。Romero-Suarez et al.(2010)得出结论,Mtmr14 的缺失会导致 PtdIns(3,5)P2 信号传导的改变以及钙信号传导的改变,从而影响多种细胞过程。

Dowling et al.(2010)使用基因剂量操作检查了斑马鱼MTMR14。与 MTM1(300415)敲低一样,吗啉代介导的 MTMR14 敲低会导致形态异常,这是一种发育运动表型,其特征是自发收缩减弱和逃避反应异常,以及兴奋-收缩耦合受损。然而,与 MTM1 敲低相比,肌肉超微结构并未受到影响。MTM1 和 MTMR14 的双重敲低显着损害运动功能并改变骨骼肌超微结构。降低 MTMR14 和 MTM1 水平的联合效应比单独敲低其中一种更为严重,这种效应可能是由自噬增加介导的。作者得出结论,MTMR14 是运动功能所必需的,并且与 MTM1 结合是肌细胞稳态和正常胚胎发育所必需的。

▼ 等位基因变异体(2个精选例子):

.0001 肌病,中核,常染色体显性,修饰

MTMR14、ARG336GLN

Tosch等(2006)报道了一名12岁巴西男孩患有中心核肌病(CNM1;160150),表现为新生儿肌张力低下、近端肌无力和眼肌麻痹。他和他临床上未受影响的父亲都是 MTMR14 基因外显子 11 中 1007G-A 转变的杂合子。该突变预计会导致该蛋白活性位点的高度保守区域中的 arg336 替换为 gln(R336Q)。在 820 个对照染色体中未发现该突变。免疫沉淀测定检测到 R336Q 突变体的磷酸酶活性大幅下降,为野生型水平的 22%。未发现MTMR14的第二个突变,患者的DNM2基因(602378)的外显子或剪接位点不存在突变。Tosch et al.(2006)假设MTMR14基因或另一个基因中一定存在另一个突变等位基因。

.0002 肌病,中核,常染色体显性,修饰

MTMR14、TYR462CYS

Tosch等(2006)报道了一名36岁女性患有中心核肌病-1(CNM1;160150)由DNM2基因杂合错义突变(E368K;602378.0007),其在MTMR14基因的外显子16中还携带杂合的1385A-G转变,导致该蛋白活性位点之外的半保守区域中由tyr462到cys(Y462C)的取代。在 700 个巴西对照染色体中的 1 个中发现了 Y462C 突变。在免疫沉淀测定中,Y462C 突变体显示出野生型蛋白的 80% 的磷酸酶活性。两种突变都是从头发生的。患者表现为新生儿肌张力低下、肌无力和眼肌麻痹。该报告提出了 MTMR14 在某些中心核肌病病例中作为表型修饰剂的可能性。

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