运动神经元 1 的存活；SMN1
运动神经元的存活、端粒复制；SMNT
SMN
T-BCD541
HGNC 批准的基因符号：SMN1
细胞遗传学定位：5q13.2 基因组坐标（GRCh38）：5:70,924,941-70,966,375（来自 NCBI）
▼ 说明
SMN1 和 SMN2（601627）基因分别位于染色体 5q13 上一个大的反向重复的端粒和着丝粒部分。这些基因具有超过 99% 的核苷酸同一性，并且都能够编码 294 个氨基酸的 RNA 结合蛋白 SMN，这是有效组装小核核糖核蛋白（snRNP）复合物所需的。SMN1基因纯合性缺失导致脊髓性肌萎缩症（SMA；253300）。SMN1 的缺失由 SMN2 部分补偿，SMN2 产生足够的 SMN 蛋白，以允许运动神经元以外的细胞类型相对正常的发育。然而，SMN2不能完全补偿SMN1的损失，因为虽然SMN2的转录水平与SMN1相当，但绝大多数SMN2转录物缺乏外显子7，导致产生截短的、稳定性较差的SMN蛋白（Lefebvre等） ., 1995; 鹿岛等，2007）。一小部分 SMN1 与多核糖体结合并抑制目标 mRNA 的转录（Sanchez et al., 2013）。
▼ 克隆与表达
Lefebvre等（1995）描述了正常染色体5q13中500kb元件的反向重复，该元件含有I型脊髓性肌萎缩症基因（SMA1；253300）。他们进一步将该区域的端粒部分内的关键区域缩小至 140 kb。该端粒间隔被发现包含一个 20 kb 的基因，编码一种新的 294 个氨基酸的蛋白质，称为运动神经元存活蛋白（SMN 或 SMNT）。高度同源基因（SMN2; 601627），称为C-BCD541，也称为SMNC，存在于95％的对照的重复着丝粒元件中。Coovert等人（1997）使用一组抗SMN抗体证明SMN蛋白是由SMN（SMN1）和SMN2基因表达的。
Battaglia等（1997）在大鼠中鉴定出了SMN基因直系同源物，并通过免疫细胞化学和原位杂交实验研究了大鼠、猴和人类中枢神经系统中SMN的表达。针对 SMN N 末端的抗体可特异性识别与人和大鼠 SMN cDNA 的体外转录产物相同的单一蛋白质。SMN基因转录本和产物在整个大脑和脊髓区域广泛但不均匀地表达。SMN蛋白主要定位于特定神经元系统的细胞质中，尤其在新生和成年动物的下运动神经元中表达。同样，在脊髓腹角的 IX 层中检测到强杂交信号。
DiDonato等人（1997）克隆了小鼠Smn基因，并表明它早在胚胎第7天就表达了。与人类相比，他们没有发现选择性剪接的证据。预测的小鼠与人SMN的氨基酸序列有82%相同，并且假定的核定位信号是保守的。荧光原位杂交数据表明，小鼠中不存在在人类中观察到的 SMA 区域的重复。使用 Southern blot 杂交和 SSCP 分析，他们没有发现多个 Smn 基因的证据。Viollet et al.（1997）孤立克隆了小鼠Smn基因，发现预测的蛋白比人类SMN短6个氨基酸。Northern印迹分析显示1.35-kb mRNA在成年小鼠组织中广泛表达。
▼ 基因结构
Lefebvre et al.（1995）指出人类SMN基因有8个外显子；然而，Burglen等人（1996）更全面地描述了SMN基因并表明它有9个外显子。为了不混淆先前发表的突变数据，Burglen 等人（1996）将外显子 2 称为外显子 2a 和 2b。该基因跨度约为 20 kb。预测蛋白质的终止密码子出现在外显子 7 中，而外显子 8 不被翻译。
▼ 测绘
Lefebvre et al.（1995）在染色体5q13的关键SMA1关键区域内鉴定出了SMN基因。DiDonato et al.（1997）将小鼠 Smn 基因定位到与人类染色体 5q13 保守同线性区域内的染色体 13。
▼ 基因功能
在 RNA 加工中的作用
Liu和Dreyfuss（1996）利用针对SMN蛋白的抗体检测到一种定位于细胞质和细胞核的38-kD蛋白。他们发现核SMN处于一种名为“GEMS”（Gemini of the Coiled Body）的结构中。这些新颖的结构可被抗 SMN 抗体检测到，长度约为 0.1-1 微米，似乎与核卷曲体密切相关。卷曲体是亚核结构，被认为在 mRNA 代谢中发挥作用。GEMS 似乎直接与卷绕体相互作用，并根据细胞的环境和代谢条件发生类似的变化。Liu 和 Dreyfuss（1996）认为，这表明 GEMS 与卷曲体协同发挥作用，并且可能在 RNA 加工中共同发挥作用。Liu et al.（1997）证明了SMN和一个相关蛋白SMN-interacting Protein-1（SIP1；602595），与多个剪接体 snRNP 蛋白形成复合物。他们表明，SMN 直接与几种 snRNP Sm 核心蛋白相互作用，并具有 2 个结合位点，一个用于 SIP1，另一个用于 Sm 蛋白。
SMN 蛋白在剪接体 snRNP 生物发生中发挥作用，因此由于其在 GEMS 中独特的亚核定位（与卷曲体内的剪接体因子共定位）而间接参与一般细胞 RNA 加工。Lorson 和 Androphy（1998）证明了除了单链和双链 DNA 结合之外，SMN 还具有直接的 RNA 结合活性。SMN 外显子 2 编码的区域对于介导其核酸结合活性是必要且充分的。该结构域与多种核酸结合因子同源，包括多种高迁移率基团（HMG）蛋白。此外，之前报道的从SMA患者中分离出的SMN错义突变，例如S262I（600354.0003）和Y272C（600354.0004），证明RNA结合活性降低，表明核酸结合具有重要的功能。
细胞核中 GEMS 的数量与全长 SMN 蛋白的水平相关。序列分析已鉴定出多种生物体中的 SMN 直向同源物，包括线虫和粟酒裂殖酵母。这些物种中保守的结构域可能表明具有重要功能的区域。特别是，外显子 3 被认为包含一个 tudor 结构域，该结构域存在于具有 RNA 结合功能的蛋白质中，表明在 RNA 代谢中发挥作用。（tudor 结构域之所以如此命名，是因为它在果蝇中以多个拷贝存在） Mohaghegh 等人（1999）在 SMN 的 tudor 区域产生错义突变，并测试其转染 HeLa 细胞时形成 GEM 的能力。结果表明，这种突变的 SMN 蛋白仍然定位于 GEM。此外，外显子7缺失的SMN蛋白似乎对内源性SMN蛋白的定位产生显性负效应。然而，外显子3突变蛋白和外显子5缺失蛋白则没有产生这样的效果。
SMN 与剪接体 snRNP 蛋白相互作用，对于细胞质中 snRNP 的组装至关重要。Pellizzoni 等人（1998）证明，缺乏 N 端前 27 个氨基酸的显性失活突变体 SMN（SMNdelN27）会导致细胞核中 snRNP 的显着重组。此外，SMNdelN27在体外抑制前体mRNA剪接，而野生型SMN则刺激剪接（以鸡δ-晶状体蛋白mRNA为实验系统）。SMA 患者中发现的 SMN 突变体不能刺激剪接。这些发现表明，SMN 在前体 mRNA 剪接机制的生成以及 mRNA 生物合成中发挥着至关重要的作用。
Buhler et al.（1999）表明SMN“tudor结构域”（氨基酸90-160）直接与剪接体Sm蛋白相互作用，包括SmB（SNRPB；182282）。SMN 与 Sm 蛋白的相互作用在 tudor 结构域中带有 SMA 突变的 SMN 蛋白中被破坏，并且被针对 tudor 结构域的抗体破坏。干扰抑制了细胞培养物中 Sm core U snRNP 颗粒的形成。Buhler et al.（1999）得出结论，SMN tudor 结构域对于 Sm 蛋白结合是必要且充分的，影响前 mRNA 剪接的 SMN 基因突变可能有助于 SMA 疾病的发病机制。
Talbot et al.（1997）在粟酒裂殖酵母中鉴定出一种与SMN具有显着同源性的蛋白质。Hannus 等人（2000）确定，这种名为 Yab8p 的蛋白质在结构和功能上都与高等真核生物中发现的 SMN 相关。Yab8p 与一种名为 Yip1p 的新型酵母蛋白相互作用，而 Yip1p 又与 SIP1 表现出同源性。在条件敲除酵母菌株中，抑制 Yab8 表达会导致 Poly（A） mRNA 核积聚并抑制剪接。作者得出结论，Yab8p 是一种参与剪接的新因子，并表明 Yab8p 发挥与 SMN 核池相似或相同的功能。Owen 等人（2000）对人类 SMN 的粟酒裂殖酵母直系同源物进行了表征，他们将其命名为 smn1+。他们确定 smn1+ 对于粟酒裂殖酵母的活力至关重要，而表达 smn1+ 蛋白（Smn1p）错义突变的酵母表明该蛋白错误定位到细胞质并降低了细胞活力。此外，Smn1p 的过度表达导致细胞生长速度加快。
Meister等人（2000）表明，针对SMN的单克隆抗体可抑制前体mRNA剪接。使用生化分级分离和抗 SMN 免疫亲和层析，他们鉴定了 2 种不同的核 SMN 复合物，称为 NSC1 和 NSC2。NSC1是一种不含U snRNA的20S复合物，含有至少10种蛋白质，包括SIP1、推定的解旋酶dp103/Gemin3（606168）和新型dp103/Gemin3相互作用蛋白GIP1/Gemin4（606969）。NSC1 还包含剪接体 Sm 蛋白的特定子集，表明 SMN-Sm 蛋白相互作用并不限于细胞质。作者得出结论，核SMN通过调节U snRNP（例如RNU1, 180680）的Sm蛋白组成来影响剪接。
SMN1 蛋白充当 snRNP 和可能其他 RNP 的组装因子。SMN 结合 snRNP 蛋白 D1（SNRPD1；SNRPD1）的富含精氨酸和甘氨酸（RG）的结构域；601063）和D3（SNRPD3；601062）。这些结构域中的特定精氨酸被修饰为二甲基精氨酸，这是未知功能的常见修饰。Friesen et al.（2001）表明SMN优先结合D1和D3的二甲基精氨酸修饰的RG结构域。其他 SMN 相互作用蛋白的结合也被发现通过甲基化而得到强烈增强。因此，精氨酸甲基化是促进特定蛋白质-蛋白质相互作用的新机制，并且似乎是产生高亲和力 SMN 底物的关键。作者表示，有理由预期蛋白质低甲基化可能会导致 SMA 的严重程度。
Young等人（2000）利用生物分子相互作用分析证明，SMN自关联是通过外显子2b和6编码的区域发生的，外显子2b编码SIP1的结合位点，并且外显子2-和外显子之间也发生相互作用SMN 单体内的 4 编码区域。作者提出了一个模型，其中线性寡聚物或闭合环可能由 SMN 单体形成，这被认为是 SMN 参与 RNA 剪接的先决条件。
Morse et al.（2007）发现SMN在Cajal小体内的定位受自关联控制。外显子 2b、3 或 6 的去除孤立地足以破坏 SMN 的细胞定位。此外，去除外显子2b（PAKKNKSQK）编码的9个氨基酸基序会产生显性失活表型，导致广泛的细胞死亡。
Coovert et al.（2000）进行了免疫沉淀实验，未能显示SMN和BCL2（151430）之间有任何直接相互作用。
Rossoll等人（2002）利用酵母2-杂交技术鉴定了hnRNPR（HNRPR；607201）和高度相关的 gry-rbp/hnRNPQ（Mourelatos et al., 2001）作为新型 SMN 相互作用伙伴。这些蛋白质之前已在 RNA 加工过程中被识别，特别是 mRNA 编辑、运输和剪接。hnRNPR 和 gry-rbp/hnRNPQ 均与野生型鼠 Smn 相互作用，但不与 SMA 中鉴定的截短或突变 Smn 形式相互作用。发现这两种蛋白都广泛表达并受发育调节，在小鼠脊髓中的 E19 处表达达到峰值。hnRNPR 蛋白通过其富含 arg-gly-gly 的 RNA 识别基序结构域结合 RNA。此外，hnRNPR 主要定位于运动神经元的轴突，并与该细胞区室中的 Smn 共定位。作者假设 Smn 与 hnRNPR 和类似蛋白质的相互作用可以解释 SMA 中运动神经元特异性的 Smn 功能。
Lefebvre et al.（2002）研究了一种突变蛋白，其对应于由 SMA 移码突变编码的蛋白的 N 末端一半。共聚焦显微镜显示，所得突变蛋白在不同瞬时转染的 COS 细胞中表现出不同的分布模式。突变蛋白定位于核质和/或核仁中，而正常的SMN蛋白则聚集在GEMS/Cajal小体中。用含羞草（一种 G1 期晚期同步药物）处理后，具有核仁分布的细胞群得到富集。核提取物的免疫共沉淀研究表明，内源性 SMN 和突变蛋白均与含有 2 种主要非核糖体核仁蛋白（即核仁素（NCL；NCL；NCL））的复合物相关。164035）和蛋白B23（NPM1；164040），并且这种关联是由 RNA 部分等介导的。在来自携带纯合 SMN1 基因缺失的 I 型 SMA 患者的成纤维细胞中，SMN 蛋白与含核仁素复合物以及核仁素/B23 复合物的关联均被破坏。作者认为，核糖核蛋白复合物组装和/或稳定性的改变可能有助于 SMA 的病理生理过程。
在细胞研究中，Gangwani et al.（2001）表明ZPR1蛋白（ZNF259; 603901）与 SMN 蛋白相互作用，并且这两种蛋白共定位于小的亚核结构中，包括 GEMS 和 Cajal 小体。ZPR1 和 SMN 对血清作出反应，从细胞质重新分布到细胞核。缺失分析表明，两种蛋白的 C 末端区域（对应于 ZPR1 的 B 结构域和 SMN 的外显子 7）是相互作用和共定位到细胞核所必需的。任一蛋白质的缺陷都会导致体外前 mRNA 剪接的显着抑制。源自 I 型 SMA 患者成纤维细胞的 SMN 表明 ZPR1 与 SMN 的相互作用被破坏。Gangwani et al.（2001）得出结论，ZPR1是SMN正确定位所必需的，并提出ZPR1有助于SMN的某些功能。
Sm 核心结构域组装后，snRNP 通过输入蛋白-β（KPNB1；KPNB1；602738）。Sm snRNPs 含有由 2,2,7-三甲基鸟苷（TMG）帽和 Sm 核心组成的核定位信号（NLS）。核内小核糖核蛋白输入蛋白-1（RNUT1; 607902）是转换因子蛋白，可识别 TMG 帽和输入蛋白-β。Narayanan et al.（2002）报道了一个突变体核内小核糖核蛋白输入蛋白构建体，缺乏输入蛋白-β结合（IBB）结构域，但含有完整的TMG帽结合结构域，主要定位于细胞核，而完整的-length 核内小核糖核蛋白输入蛋白定位于细胞质。核内小核糖核蛋白输入蛋白与 SMN、Gemin3（DDX20; 606168）、Sm snRNP 和输入蛋白-β。在核糖核酸酶存在的情况下，与 SMN 和 Sm 蛋白的相互作用被消除，表明 snRNA 可能介导这种相互作用。细胞分级分离研究表明，核内小核糖核蛋白输入蛋白优先与细胞质 SMN 复合物结合。此外，在 GST 下拉测定中，SMN 直接与输入蛋白-β 相互作用，表明 SMN 复合物可能代表先前研究预测的 Sm 核心 NLS 受体。作者得出的结论是，在 Sm 蛋白组装之后，SMN 复合物可能会持续存在，直到细胞质 snRNP 成熟的最后阶段，并且可能为体细胞 RNP 提供替代的 NLS。
Pellizzoni 等人（2002）利用细胞提取物和纯化成分证明，SMN 复合物对于介导 7 个 Sm 蛋白核心在富含尿苷的小核核糖核酸（U snRNA）上的 ATP 依赖性组装是必要且充分的。SMN蛋白与Gemin2（SIP1；602595）、Gemin3、Gemin4（606969）、Gemin5（607005）、Gemin6（607006）、Gemin7（607419）。体外实验揭示了 Sm 蛋白和 U snRNA 与 SMN 复合物有序结合的严格要求。重要的是，SMN 复合体对于确保 Sm 核心仅在正确的 RNA 靶标上组装并防止它们与其他 RNA 混杂关联是必要的。因此，Pellizzoni 等人（2002）得出结论，SMN 复合物作为 Sm 蛋白在 U snRNA 上有效组装所必需的特异性因子发挥作用，并可能保护细胞免受 Sm 蛋白与 RNA 的非法、潜在有害、非特异性结合。
Narayanan 等人（2004）使用洋地黄皂苷透化细胞表明，SMN 的核输入取决于 Sm snRNP 的存在。相反，标记的 U1 snRNP 的输入是 SMN 复合物依赖性的，这表明 SMN 和 U snRNP 的输入在体外是耦合的。Narayanan et al.（2004）还发现，这些区域内SMN或SMA相关突变的tudor结构域和YG框的缺失导致SMN蛋白的运输完全缺陷并且无法结合输入蛋白-β。
Feng等（2005）通过RNA干扰系统地通过Gemin6降低SMN和Gemin2的表达。SMN 的减少导致 snRNP 组装减少、gems 消失以及 Gemin2、Gemin3、Gemin4 和 Gemin6 蛋白水平急剧降低。此外，Gemin2 或 Gemin6 的减少强烈降低了 SMN 复合物的活性。Feng等（2005）得出结论，除了SMN之外，SMN复合体的其他成分可能对该复合体的活性至关重要，并提出Gemin2和Gemin6可能是SMA以及潜在疾病的潜在重要修饰因子。非 SMN 运动神经元疾病的基因。
Sun等人（2005）进行了体外相互作用研究，以测试他们发现的引起SMA的错义突变是否干扰SMN蛋白与SMN复合物其他成分之间的相互作用。他们发现G95R（600354.0014）和A111G（600354.0015）突变减少了SMN与Sm蛋白的结合，证实tudor结构域是SMN与Sm蛋白的重要结合位点。
Gabanella 等人（2005）表明，当按细胞数量标准化时，在小鼠中枢神经系统（CNS）的整个个体发育过程中，SMN 复合体的表达水平相似。然而，提取物中 snRNP 组装的 SMN 功能与其表达水平并不相关，并且在组织之间和发育过程中差异很大。SMN 活性最高水平出现在中枢神经系统的胚胎和出生后早期发育期间，随后急剧下降至基础水平，并在整个生命过程中维持这一水平。这种下调在脊髓中发生的时间早于大脑，并且与髓鞘形成的开始同时发生。SMN 活性和 snRNP 合成在神经元和肌原性分化时强烈下调，并与有丝分裂后神经元和肌管的整体转录率相关。
使用针对SMN1的短发夹RNA，Zhang等人（2008）发现HeLa细胞中SMN含量存在一个关键阈值。将 SMN 水平降低至正常水平的 15% 会改变细胞内 snRNA 的含量，而降低至正常水平的 20% 则没有影响。snRNA含量的变化并不均匀，各个snRNA的水平发生了不同程度的改变。在 II 型 SMA 小鼠模型中，大脑和肾脏中的 SMN 水平均降至正常值的 15% 左右。对 SMA 小鼠组织的分析揭示了 snRNA 的组织和 snRNP 特异性失调，一些 snRNA 的水平降低，而另一些 snRNA 的水平升高。微阵列分析揭示了 SMA 小鼠中广泛存在的前 mRNA 剪接缺陷，影响了数百种不同的转录本，特别是那些含有大量内含子的转录本。张等人（2008）的结论是，SMN复合物在RNA代谢和剪接调节中起关键作用，并且SMA是一种普遍的剪接疾病，不限于运动神经元。
Piazzon et al.（2008）发现SMN和FMRP（FMR1; 309550），一种参与信使 RNP 运输和监测的蛋白质，部分共定位于转染的原代培养大鼠下丘脑神经元的细胞体和神经过程中。免疫沉淀实验揭示了人类神经母细胞瘤和小鼠运动神经元细胞系中 FMRP 与 SMN 复合物之间的关联。定点诱变和体外试验表明，相互作用涉及FMRP的C端区域和保守的YG框以及SMN1外显子7编码的区域。
Tadesse等人（2008）在小鼠神经母细胞瘤细胞（N2a）的研究中发现RNA结合蛋白KSRP（KHSRP；603445）是一种精氨酸甲基化蛋白，直接与 SMN 的 tudor 结构域相互作用。在严重脊髓性肌萎缩症患者中发现的 SMN tudor 结构域突变消除了这种结合。在正常细胞中，KSRP 和 SMN 共定位于分化的神经元过程中，但不在细胞核中。KSRP被发现被CARM1（603934）精氨酸甲基化，这种甲基化对于与SMN的相互作用以及KSRP的正常定位是必需的。SMN的缺失导致KSRP的错误调节，并随之增加小鼠脊髓中靶蛋白CDKN1A（116899）的mRNA稳定性。研究结果表明，SMN可以作为参与RNA代谢的甲基化蛋白的分子伴侣，并表明RNA代谢的缺陷可能与SMA的病理生理学有关。
Renvoise et al.（2009）表明U snRNA输出因子PHAX（RNUXA; 604924）和CRM1（XPO1；602559）和box C/D snoRNP核心蛋白fibrillarin集中在来自SMA成纤维细胞的Cajal小体（CB）中，而box H/ACA核心蛋白GAR1（NOLA1; 606468）和NAP57/角化不良蛋白（DKC1; 300126）显示CB本地化程度降低。SMA 细胞的功能缺陷与 snoRNP 伴侣 Nopp140（NOLC1；602394）在与疾病严重程度相关的CB中。对照成纤维细胞中的 RNA 干扰敲除实验表明，SMN 是 Nopp140 在 CB 中积累所必需的。相反，SMA细胞中SMN的过度表达恢复了Nopp140的CB定位，而SMA患者中发现的SMN突变体在促进Nopp140与CB的关联方面存在缺陷。Renvoise et al.（2009）得出结论，SMA细胞中只有CB功能的一部分受损，CB中Nopp140定位的减少可能是SMA的表型标记。
赵等人（2016）表明，脊椎动物中保守的羧基末端结构域（CTD）精氨酸（人类中的R1810）是对称二甲基化的（me2s）。这个R1810me2s修饰需要PRMT5（604045）并招募SMN的Tudor结构域。SMN与森共济祛斑蛋白（SETX）相互作用；608465）。由于 POLR2A（180660） R1810me2s 和 SMN 与森共济祛痘蛋白一样，是解析 RNA 聚合酶 II 产生的 RNA-DNA 杂合体（在转录终止区形成 R 环）所必需的，Zhao et al.（2016）提出 R1810me2s、 SMN 和森共济祛斑是 R 环解决途径的组成部分。
其他功能
Campbell等人（2000）分离出DEAD box家族新型RNA解旋酶DP103（DDX20）的鼠同源物，并利用酵母2-杂交系统证明了其与SMN的直接特异性结合。由于 DP103 已被证明可以结合与细胞转录因子相互作用的病毒蛋白，因此作者认为 SMN 和 DP103 之间的相互作用支持 SMN 在调节神经元发育中必需的神经元特异性基因中的作用。
Pagliardini等人（2000）研究了SMN蛋白在发育中和成年大鼠脊髓中的亚细胞定位。SMN 蛋白表达在出生后脊髓发育过程中下降，但在所有检查年龄的运动神经元中的分布和强度保持不变。SMN蛋白主要以免疫反应性聚集体的形式组织，这些聚集体在成熟和发育中的运动神经元的核质和细胞质中稀疏，并且很少定位在内质网内并与线粒体外膜相对。最引人注目的是，SMN 蛋白被发现与脊髓树突和轴突中的细胞骨架元素相关，这在出生后发育过程中尤其明显。Pagliardini et al.（2000）得出结论，SMN蛋白可能在成熟神经元中通过轴浆流运输。
Jablonka et al.（2001）通过共聚焦免疫荧光研究表明，运动神经元神经突中大量的Smn不与Sip1共定位，这表明Smn可能发挥不依赖于Sip1的运动神经元特异性功能。在小鼠早期发育过程中，Sip1 在脊髓中高表达，而在出生后发育过程中，表达量与 Smn 平行下降。来自 SMA 患者的细胞系或 SMA 转基因小鼠模型中 Smn 产量的减少与 Sip1 的同时减少同时发生，这表明 Sip1 和 Smn 的表达可能是紧密共同调节的。
Fan和Simard（2002）利用免疫荧光显微镜确定了SMN在视黄酸诱导的胚胎畸胎癌P19细胞神经元分化过程中以及神经肌肉成熟关键期骨骼肌中SMN的亚细胞定位。他们证明了 SMN 在神经元和神经胶质样细胞的生长锥和丝状伪足结构中的积累，将 SMN 确定为生长锥标记。SMN 存在于神经突生长的前缘，表明 SMN 可能在此过程中发挥作用。此外，在出生后的前 2 周内，在骨骼肌细胞质内检测到 SMN，呈小点状颗粒，并在 P6 时达到峰值。在整个产后检查期间，观察到神经肌肉接头处有强烈的 SMN 染色。作者认为，SMN 可能实现神经元和肌肉特异性功能，为 SMA 中运动神经元变性和相关骨骼肌去神经萎缩提供机制。
Wang和Dreyfuss（2001）在鸡预B系DT40中开发了一个遗传系统，其中内源SMN基因通过同源重组被破坏，SMN蛋白在四环素抑制性启动子的控制下从鸡SMN cDNA表达。添加四环素会导致 SMN 蛋白耗尽并随后导致细胞死亡，这直接表明 SMN 是细胞活力所必需的。四环素诱导的致死性可以通过表达人 SMN 来挽救，表明 SMN 的功能在两个物种之间高度保守。表达低水平 SMN 的细胞表现出与它们所含 SMN 量成正比的缓慢生长。SMN相互作用蛋白Gemin2（SIP1；SMN 耗尽后（602595）显着降低，支持 SMN 和 Gemin2 在体内形成稳定复合物的结论。
Vyas et al.（2002）研究了人SMN蛋白对PC12和Rat-1细胞死亡的作用。人 SMN 可以延长失去营养支持的 PC12 细胞和因原癌基因 Myc（190080）激活而死亡的 Rat-1 细胞中的细胞存活，其程度与 Bcl2（151430）或 IAP2 相似。虽然SMN不能有效抑制增殖的PC12或Rat-1细胞中紫外线或依托泊苷处理诱导的细胞凋亡，但在终末神经生长因子（NGF）/二丁酰cAMP（dBcAMP）分化的PC12细胞中观察到保护作用。人SMN通过阻止细胞色素c（123970）释放和半胱天冬酶-3（CASP3；600636）激活，表明其作用是通过抑制线粒体凋亡途径来实现的。表达缺失外显子7或外显子6和7的人SMN，或带有SMA点突变体Y272C（600354.0004），会导致生存功能丧失。此外，这些突变体还在 Rat-1 细胞中表现出促凋亡作用。全长人SMN在PC12和Rat-1细胞中的定位模式与内源性SMN相似：细胞质中的颗粒标记和细胞核中离散的荧光点，其中一些与p80线圈蛋白（COIL; 600272），卡哈尔体的特征标记。然而，人 SMN-δ-7 经常看到细胞质和核聚集体，而人 SMN-δ-6/7 突变体则显示出均质的核标记，排除了核仁。作者得出结论，C 末端区域对于 SMN 抑制细胞凋亡至关重要。
Boda et al.（2004）确定SMN1和SMN2启动子的前4.6 kb是相同的。启动子包含12个SP1（189906）、8个AP1（见165160）、3个AP2（107580）、6个HNF3（见602294）、24个Zeste（见601674）和4个RXR-β（180246）位点。没有 RE1 元素。Boda 等人（2004）用含有与报告基因融合的 1.8、3.2 或 4.6 kb 启动子区域的构建体转染了小鼠胚胎脊髓和成纤维细胞的原代培养物。1.8-和 3.2-kb 构建体在脊髓中的表达比在成纤维细胞培养物中更强；4.6-kb构建体在神经元中的表达比在成纤维细胞中高5倍，在成纤维细胞中的表达低于3.2-kb构建体所实现的表达。Boda et al.（2004）得出的结论是，这些结果表明在两种培养物类型中都起作用的 SMN 基因转录起始位点上游 1.8 和 3.2 kb 之间存在增强子元件，以及 3.2 和 4.6 kb 之间存在沉默子，即仅在成纤维细胞培养物中具有活性。
Oprea et al.（2008）发现未受影响的SMN1缺失雌性表现出明显较高的plastin-3（PLS3；PLS3；300131）高于受 SMA 影响的同类。作者证明，PLS3 通过增加 F-肌动蛋白水平对轴突发生很重要。PLS3 的过表达挽救了 SMA 小鼠胚胎和斑马鱼运动神经元中与 SMN 下调相关的轴突长度和生长缺陷。Oprea等人（2008）得出结论，轴突发生缺陷是SMA的主要原因，从而为SMA和类似的神经肌肉疾病开辟了新的治疗选择。
SMN1 和 SMN2 基因之间的关键区别是 SMN2 中的沉默 C 到 T 转变，这决定了外显子 7 的排除。SMN1 在该位置带有 C，优先包含外显子 7，从而产生全长转录物和蛋白质，而 SMN2 在该位置有一个 T，主要跳过外显子 7，导致 SMN 转录物和蛋白质被截短。Gladman 和 Chandler（2009）利用 SMN 小基因，鉴定了 SMN 基因内含子 7 内的 2 个元件，它们以与细胞类型无关的方式影响外显子 7 剪接。
Sanchez et al.（2013）发现运动神经元来源的MN-1细胞中一小部分Smn1与多聚核糖体共分离。在 MN-1 细胞中，体外翻译的人 SMN1 抑制 Carm1 mRNA 的亮度，但对整体 mRNA 的亮度没有影响。
Kye et al.（2014）发现microRNA-183（MIR183；611608），但不是其初级转录物，在 Smn 敲低大鼠初级神经元中增加，伴随着轴突生长受损，神经突中 Mtor（601231） 局部转录受损，并减少 Mtor 途径依赖性神经突蛋白合成。Mir183 在 SMA 模型小鼠和 SMA 患者来源的成纤维细胞中也升高。大鼠神经元中 Mir183 和 Smn 的共缺失可挽救轴突表型并增加神经突中 Mtor 的表达。Kye et al.（2014）在Mtor转录本的3-prime UTR中发现了一个Mir183结合位点，Mir183直接与该位点结合并抑制Mtor转录。体内抑制 Mir183 可部分缓解 SMA 模型小鼠的疾病表型。Kye et al.（2014）得出结论，轴突 MIR183 和 MTOR 通路有助于 SMA 病理。
Rodriguez-Muela et al.（2018）在小鼠胚胎干细胞来源的运动神经元中证明，SMN蛋白通过与自噬受体p62相互作用而被自噬降解。严重 SMA 模型的胚胎干细胞衍生的运动神经元和 SMA 患者的诱导多能干细胞（iPSC）衍生的运动神经元中 p62 的敲低导致 SMN 蛋白水平升高。在 SMA 患者的成纤维细胞中，SMN 蛋白缺乏导致 mTOR 通路激活，导致 p62 和泛素化蛋白积累。Rodriguez-Muela et al.（2018）得出结论，p62水平升高会损害SMA中的自噬，导致有毒物质的积累和细胞死亡的敏感性。
▼ 分子遗传学
脊髓性肌萎缩症，I、II、III 和 IV 型
Lefebvre等人（1995）在229名SMA患者中的226名中发现了SMNT基因的缺失或中断。另外3名保留该基因的患者携带点突变（Y272C；600354.0004）或内含子6和7共有剪接位点的短缺失。
Rodrigues et al.（1995）发现SMA患者的SMN基因因缺失而被破坏。在患有轻度疾病的患者和患有严重疾病的患者中观察到相同的缺失频率。在 1 例 II 型 SMA（253550）中观察到明显的新突变，其中受影响的同胞和未受影响的同胞在染色体 5 上的 SMA 基因座侧翼具有相同的单倍型标记，尽管受影响的同胞显示端粒外显子 7 和 8 均缺失Rodrigues et al.（1995）得出的结论是，尽管无法确定携带者状态，但缺失测定是 SMA 的良好诊断工具。
Bussaglia等人（1995）在54个不相关的西班牙SMA家族中的4个中发现了SMN基因（600354.0011）中的4个bp缺失，该缺失发生在相同的单倍型背景下，表明这4个家族中涉及单一突变事件。在这 3 个家族中，1 个具有 II 型 SMA，并且对于 4 bp 缺失是纯合的；父母是近亲结婚，3个兄弟姐妹也是纯合子。其他3个家系中，1个为I型SMA（253300），2个为III型SMA（253400），4个bp的缺失遗传自亲本。其他 49 名患者显示 SMN 基因缺失，1 名患者显示基因转换事件，将 SMN 外显子 7 改变为其高度同源的副本。缺乏明显的基因型/表型相关性表明存在额外的修饰因子，其中之一可能是编码神经元凋亡抑制蛋白（NAIP；NAIP；600355），可能参与SMN突变的临床表达。54个科中，I型19个，II型26个，III型9个（253400个）。所有父母都至少携带一份 SMN 基因。
Cobben等人（1995）在荷兰103名脊髓性肌萎缩症患者中的96名（93%）中发现了SMN基因缺失的纯合性。103 例中有 38 例（37%）发现 NAIP 基因损伤，最常见于 I 型 SMA。Cobben 等（1995）也发现 2 个 SMA 家系的 4 名未患病同胞中存在 SMN 缺失的纯合性；然而，未受影响的人中 SMN 缺失似乎非常罕见。作者表示，鉴于这些数据，在临床推测的 SMA 患者中证明纯合 SMN 缺失可以被视为确诊的确认，无论 SMN 实际上是否是 SMA 的致病基因。
Brahe等（1995）对6例成年发病的IV型SMA患者（271150）进行了SMN基因缺失分析，发现全部外显子7和8缺失。由于 98.6% 的儿童近端型 SMA 患者被发现存在 SMN 基因缺失或截短，因此研究结果表明临床上不同的成人型和儿童型 SMA 之间存在遗传同质性。Clermont et al.（1995）报道了一位73岁的女性，她在47岁时患上了IV型SMA，伴有近端肌无力、肌肉萎缩和髌骨反射消失。她的 5 个孩子中有 3 个患有 II 型 SMA，并且全部在 15 岁之前死亡。分子分析显示，母亲的两个染色体上都有 SMN 外显子 7 和 8 的缺失，但没有获得孩子的 DNA。Clermont et al.（1995）得出结论，成人和儿童SMA是等位基因疾病，强调SMN基因突变和缺失引起的临床表型的连续性。
Parsons et al.（1996）使用SSCP分析来筛选至少有1个完整SMN1等位基因的SMA I型患者的基因突变。他们发现一名 I 型 SMA 患者的外显子 6 存在 11 bp 的重复，导致推导的 SMN1 蛋白（600354.0001）出现移码和过早终止。剂量和 SSCP 分析表明，父亲向孩子贡献了 SMN1 删除的等位基因，而母亲则贡献了 11 bp 外显子 6 重复的 SMN1 等位基因。Parsons et al.（1996）得出结论，该突变为SMN作为SMA决定基因提供了强有力的支持，并表明SMN1本身的破坏足以产生严重的I型SMA表型。
尽管 SMN1 基因的缺失或突变与脊髓性肌萎缩症高度相关，但尚不清楚 NAIP 或其他基因在多大程度上影响 SMA 表型，也不清楚一小部分 SMA 患者是否实际上同时具有 SMN1 和 NAIP 的功能副本。为了进一步评估SMN1在SMA发展中的作用，Wang等人（1996）分析了280个无症状SMA家族成员是否存在SMN1外显子7和8。在4％的样本中，他们发现了多态性变异SMN1 外显子 7 似乎是纯合缺失。大约 1% 的父母是纯合子，因为外显子 7 和 8 都被删除。一位无症状的父母缺乏 SMN1 外显子 7 和 8 的两个拷贝，表现出以轻度神经源性病理学为特征的“亚临床表型”。另一名缺乏 SMN1 外显子的无症状父母通过临床和神经诊断分析显示没有运动神经元疾病的迹象。Wang et al.（1996）评论说，伪装成纯合无效的外显子 7 多态性变异的证明，以及携带 2 个疾病等位基因的 SMA 父母的鉴定，对于那些使用这些标记进行产前测试的人来说是一个警告。
Matthijs 等人（1996）开发了一种 PCR-SSCP 检测方法，可以区分 SMN 基因和几乎相同的着丝粒 BCD541（SMN2；601627）重复单元。他们使用该检测方法对 58 名 SMA 患者进行了分子诊断，其中 38 名 SMA I 患者（11 名比利时人和 27 名土耳其人）。在这 38 名患者中，有 34 名患者检测到 SMN 基因外显子 7 的纯合缺失。在这 34 名患者中，31 名患者的缺失与外显子 8 的纯合缺失相关，2 名患者的缺失与外显子 8 的杂合缺失相关。1 名患者体内同时存在 8 号外显子的两个拷贝。在1个家庭中，先证者的正常父亲只有1个SMN基因拷贝，并且缺乏着丝粒BCD541基因的两个拷贝，这表明将SMN和着丝粒BCD541基因总数减少到单个SMN拷贝与普通生活。在另一个家系中，在患有 SMA I 的女孩的正常姐妹中发现了父本着丝粒 BCD541 基因的从头缺失。Matthijs 等人（1996）认为，“染色体 5q 的这个区域显示出一些特殊的特征，这应该导致SMA I 的分子诊断需谨慎。4 例 SMA I 患者未发现 SMN 基因缺失。Matthijs 等（1996）研究的 12 名患者（7 名比利时人和 5 名土耳其人）患有 SMA II 8 名（6 名比利时人和 2 名土耳其人）患有 SMA III。在 12 名 SMA II 患者中，有 11 名检测到 SMN 基因外显子 7 的纯合缺失。在这 11 例患者中，10 例中该缺失与外显子 8 纯合缺失相关，1 例中该缺失与外显子 8 杂合缺失相关。1 名具有非典型 SMA II 表现的土耳其患者中未发现 SMN 基因缺失。在 8 名 SMA III 患者中，有 7 名检测到 SMN 基因外显子 7 的纯合缺失。7例中，有6例与8号外显子纯合缺失相关，1例与8号外显子杂合缺失相关。1例具有典型SMA III表现的比利时患者未发现SMN基因缺失。
SMN 基因及其紧邻的、几乎相同的拷贝基因（SMN2）通过外显子 7 和 8 的序列差异来区分。Van der Steege 等人（1996）指出，虽然大多数 SMA 患者至少表现出外显子 7 和 8 的纯合缺失。如图8所示，少数患者表现出外显子7缺失，但保留了外显子8。在13例此类患者中，van der Steege等人（1996）使用从内含子6到外显子8的连续PCR来分析SMN基因。在这 13 个案例中，他们都发现了一个嵌合基因，该基因具有复制基因的外显子 7 和 SMN 的外显子 8 的融合，并且不存在正常的 SMN 基因。在一组对照中观察到类似的基因转换事件以及正常的 SMN 基因。Van der Steege等人（1996）推测，此类基因转换事件可能在某些情况下产生疾病等位基因，并解释了缺乏外显子7和8纯合缺失以及可识别点突变的个体的感染状态。他们进一步指出，健康同胞中存在明显删除了 SMN 外显子 7 和 8 的功能性杂合 SMN 基因，这可能解释了这些个体中缺乏疾病表现。Hahnen等人（1996）报告了42名SMA患者的分子分析，这些患者在SMN基因（SMN1）的端粒拷贝中携带外显子7纯合缺失，但外显子8没有纯合缺失。其中 2 例患者的 SMN（SMN2）着丝粒拷贝中发现额外的外显子 8 纯合缺失。通过简单的PCR测试，他们能够证明杂合SMN基因（即由着丝粒SMN2和端粒SMN1组成的基因）的存在。他们报告说，捷克或波兰背景的 SMA 患者存在高频率的混合 SMN 基因。Hahnen 等人（1996）在所分析的一半杂合基因中鉴定出单一单倍型，这表明在这些情况下 SMA 染色体具有共同的起源。
超过 90% 的 SMA 患者表现出至少端粒 SMN 基因外显子 7 的纯合缺失，而着丝粒 SMN 基因的缺失似乎没有临床后果。Hahnen等人（1997）利用SSCP分析，在23名非缺失SMA患者中寻找SMN基因外显子1至7和启动子区域的基因内突变。他们在3个孤立SMA家族的端粒SMN基因外显子6中鉴定出2个不同的错义突变，S262I（600354.0003）和T274I（600354.0002），进一步证明端粒SMN基因是SMA决定基因。这两个突变以及之前描述的2个突变（Y272C，600354.0004和G279V，600354.0005）均位于密码子258至密码子279的高度保守区间内，这似乎是SMN蛋白的重要功能域。该区域已被证明含有富含酪氨酸/甘氨酸的基序，该基序也存在于各种 RNA 结合蛋白中，表明 SMN 在 RNA 代谢中的潜在作用。
与显性疾病不同，其中散发的发病率提供了突变率的现成测量，隐性疾病位点的突变率通常不被测量。相反，该比率通常源自被认为处于平衡状态的人群的发病率。Wirth 等人（1997）确定了 SMA 基因座的从头重排率。该基因座包含 2 个大约 500 kb 的反向、几乎相同的重复序列，SMN 基因端粒副本的双等位基因丢失或失活会导致 SMA。Wirth et al.（1997）发现从头重排主要发生在精子发生过程中。他们在 340 个 SMA 家族中发现了 7 个家族的重排（2%）。在 7 例中的 2 例中，端粒拷贝的缺失还伴随着 NAIP 基因的丢失。通过基于先证者的方法得出的性别平均比率为 1.1 x 10（-4），与 SMA 突变选择平衡下预期的 0.9 x 10（-4）比率相比较。Wirth et al.（1997）强调了间接单倍型分析与直接 SMN 缺失检测相结合对于 SMA 分子诊断（例如与产前诊断相关）的重要性。在 SMA 家族中检测到导致端粒 SMN 基因丢失的从头重排，表明复发风险从 25% 降至较低的百分比，这种情况下唯一的风险来自复发性从头突变或种系嵌合。
Campbell 等人（1998）描述了一个不寻常的家族，其中 I 型 SMA 似乎是由已经携带 SMA 突变的染色体上的二次突变事件引起的。结果表明，除了高新生率外，一些 SMA 突变染色体可能还具有发生进一步突变的倾向。该家族的 1 代中出现 3 个受影响的同胞携带相同的突变，以及其母亲的专性携带者状态都表明携带第二个突变的细胞存在母系生殖系嵌合体。
Stewart et al.（1998）提出了一项关于 I、II 和 III 型 SMA 先证者 SMN1 基因缺失的研究。他们在17名SMA I型先证者中发现了16名（94%）外显子7和8的纯合缺失；其余先证者的SMN1外显子8和NAIP（600355）外显子5杂合缺失。未在该个体中检查 SMN 的其他外显子。9例SMA II型和III型先证者中，7例（78%）SMN外显子7和8纯合缺失；其余2例根据肌肉活检和肌电图（EMG）确诊。
Lorson 等人（1999）筛选了杂合缺失的 SMA 患者，其剩余的 SMN1 等位基因没有发生内含子突变的编码改变。在一名 III 型 SMA 患者中，他们发现了一种新的 SMN1 突变，即内含子 7（600354.0008）内的单核苷酸交换，预计该突变会破坏共有的外显子 7 剪接供体基序。SMN1定量分析表明，父亲仅携带1个SMN1基因，另一个被删除，而母亲携带2个SMN1拷贝。除了正常的 SMN1 基因之外，她还携带新的 SMN1 突变，检测到 SMN 衍生的 SMNdel7 物种就证明了这一点。对携带新 SMA 等位基因的患者的淋巴母细胞系中 SMN 转录本的分析表明，全长 SMN 显着减少，而 SMNdel7 高表达。
Burglen等人（1996）在12例伴有脊髓性肌萎缩症或神经源性AMC（208100）的先天性多发性关节弯曲症（AMC）中的6例中发现了SMN基因的缺失。在其他 6 名患者中，既没有发现 SMN 基因的点突变，也没有发现与 5q13 连锁的证据。Burglen等人（1995）表明SMA与先天性心脏病的关联与SMA I具有等位基因。
Ogino 和 Wilson（2002）在对脊髓性肌萎缩症的基因检测和风险评估进行全面综述时指出，大约 94% 的临床典型疾病患者存在 SMN1 外显子 7 纯合性缺失；大约有 30 个小的基因内 SMN1 突变已被描述；并且这些突变（SMN1 纯合缺失）与 SMN1 基因无关。Ogino 和 Wilson（2002）提供了一个小的基因内突变列表（他们的表 1）。由于已发表的报告中对 SMN1 等位基因变体的命名法存在相当大的混乱，他们建议使用标准命名法，以及以起始密码子 ATG 的 A 开头的核苷酸编号系统。
Cusco等人（2004）在2名无关的西班牙I型SMA患者中发现了SMN1基因外显子3中的2个错义突变，影响了该蛋白Tudor结构域内高度保守的区域（600354.0017和600354.0018）。作者认为外显子 3 可能是 SMN1 突变的热点，并得出结论认为 Tudor 结构域对于脊髓中的蛋白质功能至关重要。
Sun等人（2005）对34例携带1个SMN1基因的SMA患者进行了全面的分子遗传学分析。他们鉴定出5个新的错义突变：位于外显子2a、D30N（600354.0012）和D44V（600354.0013）；外显子3中，G95R（600354.0014）和A111G（600354.0015）；外显子6，S262G（600354.0016）。
Brichta等人（2008）在SMN1基因中发现了3种致病性突变，这些突变导致无义介导的mRNA衰变、mRNA降解、SMN蛋白水平不足以及携带者中SMA表型的发展。
Farooq et al.（2009）报道了p38 MAPK（MAPK14;）后SMN mRNA和蛋白的显着诱导。600289）通过茴香霉素激活。茴香霉素激活p38导致HuR（ELAVL1；603466），一种RNA结合蛋白，结合并稳定SMN转录本中富含AU的元件。SMN mRNA 的稳定而非转录诱导导致了 SMN 蛋白的增加。Farooq et al.（2009）推测p38通路激活剂的鉴定和表征可能是治疗SMA的潜在治疗化合物。
Vezain 等人（2023）在一名患有 III 型 SMA 的 50 岁男性中鉴定出了 SMN1 基因中 2 个突变的复合杂合性，即内含子 7（600354.0022）中的 SVA 逆转录转座子插入和 SMN1 一个拷贝的缺失。该插入长度约为 1,090 个碱基对，两侧是 13 bp 的靶位点重复。患者类淋巴母细胞的转录物分析表明全长 SMN1 转录物的表达降低。虽然该患者也被发现有 1 个 SMN2 拷贝，但其表型是相对较轻的 SMA III 型，Vezain 等人（2023）推测这可能是由于全长 SMN1-SVA 转录物具有一些残留功能。
脊髓性肌萎缩症的分子诊断
Parsons et al.（1998）指出端粒SMN（SMN1）和着丝粒SMN（SMN2）几乎相同，但可以通过外显子7和8的单碱基变化来区分。根据他们的计数，它是外显子7由于 SMN1 缺失或 SMN1 序列转换为 SMN2，大约 95% 的 SMA 患者无法检测到 SMN1 基因。着丝粒SMN基因（SMN2）的丢失不会引起SMA；然而，SMN2 基因拷贝数的增加（可能是从 SMN1 到 SMN2 的基因转换事件的结果）与较温和的 SMA 表型相关。大多数 SMA 患者中 SMN1 基因的外显子 7 纯合性缺失，这一事实使得开发出一种有效的基于 PCR 的 SMA 分子诊断检测方法成为可能（Lefebvre 等，1995）。此外，通过使用基于定量 PCR 的测定 SMN1 拷贝数可以诊断 SMA 携带者（McAndrew 等人，1997）。
Chen等人（1999）报告了对这种直接定量SMN1和SMN2拷贝数的方法的非放射性修改。使用这种方法，作者研究了 60 名假定携带者（受影响个体的父母和连锁分析涉及的亲属）和 40 名正常对照个体的样本。一个正常对照有一个 SMN1 基因拷贝，与已知的疾病携带频率一致。60 名假定携带者中有 55 名携带单个 SMN1 拷贝，而 5 名携带者携带 2 个 SMN1 拷贝。在这 5 个染色体中，连锁分析显示 2 个染色体在一个染色体上有 2 个 SMN1 基因拷贝，而在另一个染色体上没有拷贝。另外 2 名推测携带者被证明经历了交叉事件，导致 SMN1 基因从头删除。另一个推测的携带者被认为携带带有小的基因内突变的疾病等位基因。作者得出的结论是，使用这种方法进行携带者检测对于遗传风险评估很有用，并且在某些情况下，携带者检测可能需要与连锁分析相结合。在保留 SMN1 基因的 SMA 患者中，已鉴定出许多其他基因内 SMN1 突变。
未表现出最常见突变（SMN1 基因至少外显子 7 纯合缺失）的 SMA 患者在诊断和遗传咨询方面存在特殊问题。Wirth 等人（1999）提供了 42 名不相关的非缺失 SMA 患者的分子遗传学数据。非放射性定量PCR检测显示19名患者（45%）中有1个SMN1拷贝。通过对 SMN1 基因的克隆 RT-PCR 产物或基因组片段进行测序，作者在 19 名患者中的 18 名患者中发现了 9 种不同的突变，其中 6 种突变是首次描述。最常见的突变为 Y272C，在 18 名患者中的 6 名（33%）中发现。在至少 2 名患者中发现的每个基因内突变都发生在相同的单倍型背景上，表明创始人突变。基因型-表型相关性可以推断每个突变对 SMN1 蛋白功能的影响以及 SMN2 拷贝数在调节 SMA 表型中的作用。在 23 名具有 2 个 SMN1 拷贝的 SMA 患者中，有 14 名患者对至少 1 个完整的 SMN1 拷贝进行了测序，这排除了 5q-SMA，并表明存在其他基因，这些基因负责大约 4% 至 5% 与 SMA 无法区分的表型。
Ogino 等人（2004）分析了所有“可用且可靠”的数据来计算 SMN 区域的等位基因/单倍型频率和新突变率。作者表示，他们的数据为最准确的遗传风险计算提供了基础，并提供了840位核苷酸构成突变热点的证据。Ogino et al.（2004）提出，存在单拷贝SMN1-SMN2单倍型的选择，并且存在具有3拷贝SMN1的稀有染色体。
Eggermann等人（2005）观察到SMA携带者中SMN1基因杂合缺失的体细胞嵌合现象。分子遗传学研究表明，SMN1 缺失可能是由祖母的体细胞嵌合引起的。患者的父亲和他的 2 个兄弟被证明是 5q13 3 种不同母体单倍型的携带者。只有在对SMN1拷贝数进行连锁分析和实时定量PCR分析后，才有可能得出遗传咨询的最终结论。
通过对 SMA 携带者父母的胎儿进行绒毛膜绒毛取样，Botta 等人（2005）发现 SMA 位点的传输比畸变有利于 SMN1 野生型等位基因。在分析的314个胎儿中，95个（30.3%）为野生型等位基因纯合子，154个（49.0%）为突变等位基因杂合子携带者，65个（20.7%）为突变等位基因纯合子。预测患有 SMA 的胎儿比例低于隐性遗传疾病的 25%。直接检测 SMN1 外显子 7 缺失与连锁分析相结合，以排除母体取样污染。Botta 等人（2005）提出，这些数据可能表明纯合突变体 SMN1 基因型在人类中无法生存，并表明该蛋白质在早期胚胎发育过程中发挥着重要作用。
Chen et al.（2007）报道了结合 RFLP 和 DHPLC 分析，成功对 11 个中国高危胎儿进行 SMA 产前诊断，然后进行连锁分析进行确认。4 个胎儿有该缺失，4 个是携带者，3 个是正常胎儿。再次确认与产前预测完全一致。在77名临床诊断为SMA的患者中，93.5%（72名患者）检测到SMN1缺失。直接 DNA 测序未发现其他 5 名患者的细微 SMN1 突变。
脊髓性肌萎缩症的发病机制
Coovert et al.（1997）通过对不同 SMA 临床严重程度的 SMA 患者的成纤维细胞进行蛋白质印迹分析，发现 SMN 蛋白数量适度减少，特别是在 I 型（最严重）患者中。对 SMA 患者成纤维细胞的免疫细胞化学分析表明，I 型 SMA 患者中 GEMS 数量显着减少，并且 GEMS 数量与临床严重程度相关。SMN 在脑、肾和肝脏中高水平表达，在骨骼和心肌中中等水平表达，在成纤维细胞和淋巴细胞中低水平表达。在 SMA 患者中，肌肉和淋巴母细胞中的 SMN 水平中度降低。相比之下，正常人和非 SMA 疾病对照者的脊髓中 SMN 表达水平较高，但 I 型患者的脊髓中 SMN 表达水平降低了 100 倍。I型SMA脊髓中SMN的显着减少与这种运动神经元疾病的特征一致。Coovert等人（1997）提出，I型患者的SMN1基因被破坏会导致运动神经元的SMN丧失，从而导致这些神经元的退化。
Lorson et al.（1999）将SMA的发病机制追溯到SMN1基因中调节剪接的单个核苷酸。这些发现解释了为什么尽管 SMN1 和 SMN2 编码相同的蛋白质，但只有 SMN1 而非 SMN2 的纯合性缺失才会导致 SMA。大约95%的SMA患者中，SMN1基因的外显子7被纯合性缺失或该基因转化为SMN2，这意味着SMN2产生的低水平全长SMN蛋白不足以预防疾病的发展（Lefebvre等） ., 1995; 库弗特等人，1997）。对 SMN1-SMN2 杂合基因转录本的分析和导致外显子 7 跳跃的新突变表明疾病的存在和外显子 7 的缺失之间存在直接关系。如前所述，Lorson 等人（1998）发现外显子 7 -跳过的产物SMNdel7在自关联方面存在部分缺陷，并且SMN自寡聚化与临床严重程度相关。为了系统地评估 SMN1 和 SMN2 之间的 5 个不同核苷酸中哪一个影响外显子 7 的选择性剪接，我们设计了一系列 SMN 小基因并将其转染到培养细胞中，并对其转录本进行了表征。在这些核苷酸差异中，密码子 280 处的外显子 7 C-to-T 转变（一种高度沉默的变体）是必要且足以决定外显子 7 的选择性剪接。因此，SMN2 未能完全补偿 SMN1 并防止 SMA 的发生是由核苷酸交换（C 到 T）引起的，该交换削弱了外显子增强子的活性。这些发现证明了 SMA 发病机制的分子遗传学基础，并阐明了一种新的疾病机制。
为了确定 SMN1 和 SMN2 位点之间的功能差异，Monani 等人（1999）对 3 个超过 32 kb 长的基因组克隆进行了测序，其中涵盖了 SMN1 和 SMN2。在 SMN1 和 SMN2 之间注意到的 35 个序列差异中，只有 3 个位于外显子 7 或内含子 7 中。值得注意的是外显子 7 中位置 +6 处的高度沉默的核苷酸差异。使用小基因构建体，作者发现存在外显子 7 中 +6 位的胞嘧啶产生正常的剪接模式（保留外显子 7），而胸腺嘧啶位于该位置时，大多数转录本中不存在外显子 7。由于大多数人类 SMN2 转录本缺乏外显子 7，作者推测 SMN1 中外显子 7 的 5-prime 部分包含外显子剪接增强子，并且低水平的全长 SMN 转录本是造成 SMA 表型的原因。
Wolstencroft 等人（2005）在 SMA 成纤维细胞和 HeLa 细胞中瞬时表达了一组 SMN 外显子 7 构建体。SMN 外显子 1-6 编码的蛋白质主要局限于细胞核；然而，多种异源序列融合到 SMN 外显子 1-6 的 C 末端，使得突变型 SMN 蛋白能够正确分布到细胞质和核宝石中。作者得出的结论是，SMN 外显子 7 序列并不是特别需要的，相反，该区域可能充当促进正确定位的非特异性“尾部”。用妥布霉素和阿米卡星治疗 SMA 患者成纤维细胞导致 SMN 阳性宝石数量增加，并且可检测到的 SMN 蛋白总体增加。Wolstencroft et al.（2005）假设氨基糖苷类诱导的超出天然终止密码子的通读产生了更长的C末端和SMN蛋白的正确定位。
▼ 群体遗传学
在美国对 1,644 名 Schmiedeleut（S-leut）Hutterites 进行的常染色体隐性突变携带者筛查中，Chong 等（2012）发现 1,415 名筛查个体中 179 名个体中 SMN1 外显子 7 处于杂合状态，2 名个体中处于纯合状态。 ，给出的载波频率为 0.127（8 中的 1）。其他人群中的携带者频率为三十五分之一（Hendrickson et al., 2009）。
▼ 基因型/表型相关性
脊髓性肌肉萎缩症
Parsons等人（1996）回顾了SMN1在产生不同临床类型的I型SMA中的作用。他们进一步指出，在95%报道的SMA患者中，端粒SMN基因（SMNT）的外显子7是检测不到的。在许多情况下，这是由于外显子 7 的缺失所致；在其他情况下，有迹象表明发生了 SMNT 向着丝粒 SMN（SMNC）的转化。Parsons et al.（1996）引用报道（DiDonato et al., 1994；Wirth et al., 1995）表明标记AgI-CA与表型有明显的相关性。此外，Wirth等（1995）表明AgI-CA的1,1基因型与具有NAIP缺失的I型SMA染色体相关，表明大量纯合缺失与I型SMA相关。Parsons et al.（1996）指出，这些结果也表明II型SMA患者有一个有大缺失的染色体（1个AgI-CA拷贝）和另一个没有大缺失的染色体（2个AgI-CA拷贝） 。他们得出的结论是，这可能是由于 SMNT 存在少量缺失或转化为 SMNC 所致。支持这一结论的是保留 SMNT 外显子 8 但不保留外显子 7 的患者；在他们的研究中，在一个染色体上发生这种转变的患者的表型较温和。他们进一步报告说，转化的等位基因似乎在 II 型和 III 型 SMA 中占主导地位。他们指出，序列转换的等位基因也可能出现在严重的 SMA 中。在这些情况下，SMNT 基因将失去功能，因为引入了额外的突变或影响了表达。
在 23 名 SMA 复合杂合子（仅 1 个等位基因上缺少 SMN1 基因外显子 7 的 SMA 患者）中，Parsons 等人（1998）使用异源双链分析鉴定了其中 11 名不相关的 SMA 样个体中的 SMN1 突变，这些个体携带单一基因SMN1 的副本。这些突变包括2个移码突变（800ins11和542delGT）和3个错义突变（A2G、S262I和T274I）。迄今为止发现的 SMN1 突变聚集在 3 引物末端，该区域包含 SMN 寡聚化和 Sm 蛋白结合位点。A2G错义突变（600354.0006）发生在这个保守的羧基末端结构域之外，紧邻SIP1结合位点的上游。Parsons等人（1998）指出，SMN1错义突变与这些患者的轻度疾病相关，并且移码突变引起的严重I型SMA表型可以通过增加SMN2基因拷贝数来改善。
为了研究SMA基因型和表型之间的关系，Simard等人（1997）筛选了60个SMA家族，其中除2个家族外，其余家族均为法裔加拿大人，以检测SMN1基因和NAIP基因的缺失。结合多拷贝微卫星标记Ag1-CA（D5S1556）的结果表明，SMA等位基因至少有2种类型。大多数 I 型 SMA 患者是纯合子，涉及整个 SMN1 基因以及 NAIP 基因的外显子 5 和 6 的大规模缺失。Ag1-CA 的 100 bp 等位基因与不同种族起源人群中的大规模缺失之间的密切关联表明，该等位基因标志着不稳定或创始 SMA 染色体。相比之下，大多数慢性 SMA 患者被发现至少有 1 个 SMA 等位基因，其中要么是基因内 SMN1 缺失，要么是 SMN2:SMN1 嵌合基因取代了正常的 SMN1 基因。Simard et al.（1997）得出结论，慢性 SMA 疾病表现的广泛连续性可能是不同 SMA 等位基因之间相互作用的结果。
95%以上的SMA患者端粒SMN（SMN1）拷贝纯合缺失或转换，而少数SMA疾病等位基因在羧基末端含有错义突变。Lorson 等人（1998）在 SMN1 的外显子 6 内发现了一个模块化寡聚结构域。所有先前发现的错义突变（例如，600354.0002）都映射在该域内或紧邻该域。I、II 和 III 型 SMA 患者的野生型与突变型 SMN 蛋白的比较显示寡聚化与临床表型之间存在直接相关性。SMN 点突变和 C 端缺失会减少自缔合成分分子的数量。临床观察到的疾病严重程度连续体反映在SMN和SMN突变体的自关联能力上，重度SMN（I型）突变导致寡聚化急剧减少，中度和轻度（II型和III型）突变导致寡聚化急剧减少。 ）突变导致自关联适度减少。2个严重的功能丧失突变G279V（600354.0005）和Y272C可能相当于SMN1缺失，因为两者都会导致SMN分子的严重减少。
Wirth（2000）综述了常染色体隐性遗传脊髓性肌萎缩症SMN1基因的突变谱。只有 SMN1 纯合缺失才导致 SMA，而大约 5% 的对照中发现 SMN2 纯合缺失，则没有临床表型。约 96% 的 SMA 患者存在 SMN1 突变，而 4% 的突变与 5q13 无关。在 5q13 连锁的 SMA 患者中，96.4% 表现出 SMN1 外显子 7 和 8 或仅外显子 7 的纯合性缺失，而 3.6% 则呈现复合杂合性，其中一个染色体上存在细微突变，而另一个染色体上存在缺失/基因转换。在23个不同的细微突变中，Y272C（600354.0004）错义突变最为常见，占20%。鉴于突变谱一致，直接分子遗传学检测对于大多数 SMA 患者来说是一种简单快速的分析方法。杂合子的直接测试虽然并非微不足道，但由于约 4% 的个体中每个染色体存在 2 个 SMN1 拷贝而受到影响。虽然 SMN2 拷贝数可能会调节 SMA 表型，但该信息不应用于预测 SMA 的严重程度。
Sossi et al.（2001）提出的证据表明，SMA 疾病的严重程度不仅取决于 SMN2 基因拷贝数，还取决于细微突变的类型。他们提出，在罕见的微妙突变情况下，突变外显子的跳跃可能会进一步调节表型。Sossi et al.（2001）在 3 例 SMA 表型相对较轻且 FISH 分析仅具有 2 个 SMN2 基因拷贝的患者中检测到 SMN1 基因外显子 3 的提前终止突变。缩短的 cDNA 的序列分析显示外显子 3 的缺失并没有导致转录框的移动，并且通过蛋白质印迹检测到缩短的 SMN 蛋白亚型。作者认为，一些 SMN1 转录本中的外显子跳跃是由远离剪接点共有序列的突变引起的。成纤维细胞的免疫荧光分析显示，与 SMN1 纯合缺失的患者相比，核 GEMS 的数量显着增加。这些结果表明，缩短的蛋白质亚型可能在细胞核中具有部分功能，并且可能补偿 SMN2 基因拷贝数的低水平。
Feldkotter et al.（2002）开发了一种针对 SMN1 或 SMN2 的定量测试，以分析 SMA 患者的 SMN2 拷贝数，并将 SMN2 拷贝数与 SMA 类型和生存时间相关联。对 375 名 I 型、II 型或 III 型 SMA 患者的 SMN2 拷贝数进行定量分析，结果显示 SMN2 拷贝数与 SMA 类型以及生存时间之间存在显着相关性。因此，80%的I型SMA患者携带1或2个SMN2拷贝，82%的II型SMA患者携带3个SMN2拷贝，而96%的III型SMA患者携带3或4个SMN2拷贝。在 113 名 I 型 SMA 患者中，9 名携带 1 个 SMN2 拷贝的患者存活不到 11 个月，94 名携带 2 个 SMN2 拷贝的患者中有 88 名存活不到 21 个月，10 名携带 3 个 SMN2 拷贝的患者中有 8 名存活 33 至 66 个月。Feldkotter et al.（2002）根据SMN2拷贝数计算了SMN1纯合缺失的儿童患I型、II型或III型SMA的后验概率。
Mailman等人（2002）研究了610名SMN1缺失患者和399名先证者亲属的携带者状态。比较了 52 名 I 型和 90 名 III 型患者以及具有嵌合 SMN 基因的 I 型和 III 型患者之间的 SMN2 拷贝数。不到一半的测试患者的 SMN1 纯合缺失。基于 PCR 的面板检测到 7 种最常见的基因内突变。轻症患者和重度患者的SMN2拷贝数存在显着差异（P小于0.0001）。100% 的 III 型患者至少有 3 个 SMN2 拷贝，90 名患者中有 20 人有 4 个拷贝。相比之下，52 名 I 型患者中只有 3.8% 有 3 个拷贝，而没有人拥有超过 3 个拷贝。基于这些信息，Mailman et al.（2002）得出结论，1或2个SMN2拷贝的存在预示着严重的表型，而3个或更多SMN2拷贝是一个良好的预后指标，患者至少会在没有帮助的情况下坐着居住2年以上。
Mazzei 等人（2004）提出证据表明转化事件也与成人 SMA 相关，支持基因转化事件通常与较温和的 SMA 表型和较晚的发病年龄相关的观点。
Prior等人（2004）报道了3名有SMA家族史的无关个体，他们有SMN1基因的纯合缺失和SMN2基因的5个拷贝。所有患者均无症状：2 名成人均进行体力活动，1 名 6 个月大的儿童临床上未受影响。其中一名成年人有一个患有相同基因型的轻度患病兄弟。Prior et al.（2004）强调了测量 SMA 患者 SMN2 拷贝数的重要性。
在一项针对 89 名 I、II 或 III 型 SMA 患者的前瞻性研究中，Swoboda 等人（2005）发现，随着所有 SMA 类型 SMN2 拷贝数的增加，功能状态显着增加。SMN2拷贝数小于3与较低的运动单位数估计（MUNE）和复合运动动作电位（CMAP）值相关。对 4 名产前诊断婴儿的前瞻性研究表明，产后发生了明显的疾病进展。
Wirth et al.（2006）分析了 115 名已证实 SMN1 纯合缺失的 SMA3 或 SMA4 患者的 SMN2 拷贝数，发现发病年龄小于 3 岁的 SMA3 患者中 62% 有 2 或 3 个 SMN2 拷贝，而 65% 的 SMA3 患者有 2 或 3 个 SMN2 拷贝。发病年龄大于 3 岁的 SMA3 患者有 4 至 5 个 SMN2 拷贝。4例成人发病（SMA4）患者中，3例有4个SMN2拷贝，1例有6个拷贝。Wirth et al.（2006）得出结论，SMN2可能在SMA中具有改善疾病的作用，较高的SMN2拷贝数与较晚的发病和较好的预后相关。
Jedrzejowska et al.（2008）报道了3个不相关的家族，它们是SMN1基因双等位基因缺失的无症状携带者。在第一个家庭中，在 3 个兄弟姐妹中发现了双等位基因缺失：2 个患有 SMA3 的受影响兄弟和一个 25 岁的无症状姐妹。他们都有 4 个 SMN2 基因拷贝。在第二个家庭中，有 4 名同胞受到影响，其中 3 名患有 SMA2，1 名患有 SMA3，并且每人都有 3 个 SMN2 拷贝。这位临床无症状的 47 岁父亲有双等位基因缺失和 4 个 SMN2 拷贝。在第三个家庭中，在一名患有 SMA1 的女孩和她健康的 53 岁父亲（有 5 个 SMN2 拷贝）中发现了双等位基因 SMN1 缺失。研究结果再次证实，双等位基因 SMN1 缺失的健康携带者中 SMN2 拷贝数的增加是重要的 SMA 表型修饰剂，但也表明其他因素在疾病修饰中发挥着作用。
肌萎缩侧索硬化症
Crawford 和 Skolasky（2002）简要回顾了一些报道的 SMN 与肌萎缩侧索硬化症（ALS；ALS；105400）并得出结论认为这些发现可能代表不显着或临界显着波动。
Veldink et al.（2005）提供的证据表明，产生较少SMN蛋白的SMN基因型会增加ALS的易感性和严重程度。在 242 名 ALS 患者中，与对照组（1.7%）相比，患者（6.6%）的 1 个 SMN1 拷贝（代表 SMA 携带者状态）显着增加。与对照组（29.7%）相比，患者中 1 个 SMN2 拷贝的存在显着增加（58.7%），而与对照组相比，患者中 2、3 或 4 个 SMN2 拷贝的存在显着减少。
Corcia等人（2002）在167名ALS患者和167名匹配对照中发现，14%的ALS患者的SMN1基因拷贝数异常，为1或3个拷贝，而对照者为4%。Corcia et al.（2006）在600名散发性ALS患者中发现疾病与SMN1基因的1或3个拷贝之间存在关联（p小于0.0001；优势比为2.8）。SMN2 拷贝数与疾病无关。
Blauw等人（2012）在一项针对847名ALS患者和984名对照者的研究中发现，SMN1重复与ALS易感性增加相关（比值比（OR）为2.07；p = 0.001）。对之前包含 3,469 名个体的数据进行荟萃分析也显示出类似的效果，OR 为 1.85（p = 0.008）。SMN1 缺失或点突变以及 SMN2 拷贝数状态与 ALS 无关，并且 SMN1 或 SMN2 拷贝数变异对生存或疾病发病年龄没有影响。
▼ 命名法
尽管 SMN1 的小基因内突变远不如 SMN1 的完全缺失和从 SMN1 到 SMN2 的转换突变常见，但根据 Ogino 和 Wilson 的综述（2002，2004），已经描述了 29 种小的基因内突变。Ogino 和 Wilson（2004）指出 SMN1 小基因内突变的命名法存在一个持续存在的问题，并指出许多突变的已发表命名与标准命名法指南不一致（Antonarakis，1998；Den Dunnen 和 Antonarakis，2000）。作为这种差异的例证，Ogino 和 Wilson（2004）指出了 439delGAAGT（600354.0009），Sossi 等人（2001）报道为 425del5，Brahe 等人（1996）报道为 472del5。
▼ 动物模型
为了了解SMN1在脊髓性肌萎缩症中的功能作用，Hsieh-Li等人（2000）制作了小鼠Smn缺陷的小鼠系和表达人SMN2的转基因小鼠系（601627）。Smn -/- 小鼠在植入前阶段死亡。相比之下，在Smn-/-背景中携带SMN2的转基因小鼠表现出与SMA患者相似的脊髓和骨骼肌病理变化。这些小鼠病理变化的严重程度与包含外显子7编码区域的SMN蛋白的量相关。结果表明，SMN2可以部分补偿SMN1的缺乏。Smn -/- SMN2 小鼠的可变表型反映了 SMA 患者的表型，从而为该疾病提供了小鼠模型。
Frugier et al.（2000）使用Cre/loxP重组系统和神经元特异性启动子来产生转基因小鼠，其在神经组织中选择性表达缺失外显子7的SMN构建体。与在所有组织中缺失SMN外显子7的小鼠（胚胎致死表型），那些具有神经元特异性缺陷的人表现出严重的运动缺陷和震颤。突变的 SMN 蛋白缺乏正常的 C 末端，并且在运动神经元核中显着减少。组织学分析显示缺乏 GEMS（卷曲体双子座，这是正常的核结构），并且存在大的卷曲蛋白聚集体，一种卷曲体特异性蛋白（600272）。作者得出的结论是，SMN 缺乏核靶向是 SMA 的生化缺陷，导致神经源性肌肉去神经支配。
Chan等人（2003）分离出果蝇smn突变体。果蝇的 smn 等位基因含有与 SMA 患者相似的点突变。合子smn突变动物表现出异常的运动行为；神经元和肌肉都需要 smn 基因活性来缓解这种表型。突变体中兴奋性突触后电流减少，而突触运动神经元纽带混乱，表明神经肌肉接头存在缺陷。神经肌肉接头处肌肉中神经递质受体子单元的聚集也严重减少。
Briese et al.（2009）指出，线虫Smn1在多种组织中表达，包括神经系统和体壁肌肉，并且通过RNA干扰敲低Smn1是胚胎致死的。他们鉴定了 Smn1 缺失，该缺失删除了大部分 Smn1，包括转录起始位点，并产生了多效性表型，包括幼虫晚期停滞、寿命缩短和不育，以及运动和咽部活动受损。由于 Smn1 基因产物的母体贡献，突变线虫发育到幼虫晚期。Smn1 的神经元而非肌肉定向表达部分挽救了突变表型。
Boon等人（2009）通过N-乙基-N-亚硝基脲（ENU）诱变在斑马鱼中产生了3个smn突变，其中Y262X和L265X导致外显子7截短，G264D对应于先前描述的人类SMA患者的突变。纯合突变体中 Smn 蛋白水平较低或检测不到，这与不稳定的蛋白产物一致。所有 3 个等位基因的纯合突变体都较小，并在母体 smn 的基础上存活，并在幼虫发育的第二周死亡。对这些突变体的神经肌肉系统的分析揭示了突触小泡蛋白 SV2A（185860）的减少。然而，另外2种突触小泡蛋白，突触结合蛋白（SYT1; 185605）和突触素（SYP；313475），不受影响。将人类 SMN 特异性引入运动神经元可以挽救 smn 突变体中观察到的 SV2 减少。Boon等（2009）得出结论，SMN是维持运动神经元突触前末梢SV2所必需的，这表明SMN可能在突触前完整性中发挥作用。
Murray 等人（2010）研究了 Smn -/-;SMN2 +/+ 小鼠中不同易受影响的运动神经元群的神经肌肉连接的症状前发展。降低的 Smn 水平对脆弱或稳定运动单位的症状前发育的形态相关性没有可检测到的影响，这表明异常的症状前发育过程不太可能是体内随后发生病理变化的先决条件。对 2 种不同的严重 SMA 小鼠模型的脊髓进行微阵列分析表明，在症状前小鼠中仅存在极小的基因表达变化。相比之下，晚期症状脊髓的微阵列分析揭示了基因表达的广泛变化，暗示 SMA 发病机制中的细胞外基质完整性、生长因子信号传导和髓鞘形成途径。Murray等人（2010）提出，Smn水平降低是通过在疾病发作时引发下运动神经元快速进展的神经退行性途径而不是通过调节症状前神经发育途径来诱导SMA病理。
Ning等（2010）表明PTEN（601728）蛋白定位于E13初级运动神经元的细胞体内，并在轴突生长锥和树突中富集。野生型脊髓运动神经元中 PTEN 的缺失导致生长锥尺寸增加，促进轴突伸长，并提高存活率。pAKT（164730）和 p70S6（参见 608938）的增加揭示了这些变化与局部蛋白质合成的下游信号通路的改变有关。培养的 SMN（600354）缺陷运动神经元中 PTEN 缺失可恢复轴突生长锥中的 β-肌动蛋白（102630）蛋白水平。体内研究表明，在 SMN-δ-7 小鼠出生后第 1 天，将表达针对 PTEN 的小干扰 RNA（siPTEN）的腺相关病毒血清型 6 单次注射到后肢肌肉中，可导致 PTEN 显着耗竭并显着改善运动能力。神经元存活。作者提出，PTEN 介导的运动神经元蛋白质合成调节可能成为脊髓性肌萎缩症（SMA1；SMA1；253300）。
Wishart et al.（2010）表明，在严重 SMA 小鼠模型中，Smn 水平降低会导致围产期大脑发育受损。健康产后大脑中通常与较高 Smn 水平相关的区域（包括海马）脑形态的区域选择性变化很明显，并且与细胞密度降低、细胞增殖减少和海马神经发生受损有关。对 SMA 和野生型同窝小鼠海马的比较蛋白质组学分析表明，当 Smn 水平降低时，调节细胞增殖、迁移和发育的蛋白质表达水平发生广泛变化。Wishart et al.（2010）提出了Smn蛋白在大脑发育和维持中的作用。
尽管人类SMN1和SMN2都编码SMN蛋白，但SMN2基因无法补偿SMA患者中SMN1蛋白的损失。SMN2 外显子 7 的核苷酸 +6 处的短暂沉默 T（而不是 SMN1 的 C）导致最终 RNA 产物的调节不当，大多数 SMN2 前 mRNA 转录物缺乏外显子 7。而人类同时具有 SMN1 和 SMN2基因方面，小鼠和其他哺乳动物只有一个 Smn 基因。Gladman等人（2010）利用小鼠和人类SMN小基因以及同源重组，通过将SMN2 C-to-T核苷酸改变插入到内源小鼠Smn基因中，创建了SMA的小鼠模型。C-to-T 突变足以诱导小鼠小基因中的外显子 7 跳跃，就像在人类 SMN2 中一样。当小鼠 Smn 基因被人源化以携带 C-to-T 突变，使其处于内源启动子的控制之下，并且在自然基因组环境中时，所得小鼠表现出外显子 7 跳跃和轻度成年发病的 SMA，其特征为肌肉无力、活动减少以及肌纤维大小改变。Gladman et al.（2010）提出，Smn C-to-T 小鼠是成人发病的 SMA（III/IV 型）模型，即 Kugelberg-Welander 病（参见 253400）。
治疗策略
Lesbordes et al.（2003）报告了全身递送心肌营养蛋白-1（CTF1；CTF1；600435），IL6（147620）细胞因子家族的神经营养因子b伸蛋白g，在Smn1外显子7缺失纯合转基因小鼠中。肌肉注射表达CTF1的腺病毒载体可提高中位生存率，延缓运动缺陷，并发挥保护作用防止近端运动轴突的丢失和运动突触末端的异常细胞骨架组织。尽管突变小鼠的 SMA 表型很严重，CTF1 仍能够减缓疾病进展。
Grondard et al.（2005）发现跑步运动对携带 1 个人类 SMN2 转基因拷贝和人类 II 型 SMA 表型的 Smn1 缺失小鼠有益。与未经训练的小鼠相比，经过训练的小鼠表现出运动功能增强、寿命延长、脊髓腰前角神经元死亡减少以及肌肉表型改善。与未训练的小鼠相比，运动还导致受过训练的小鼠脊髓中含有外显子 7 的 SMN 转录物水平显着增加，这表明跑步介导的神经保护与 SMN2 基因中外显子 7 的选择性剪接的变化有关。
Le等人（2005）创造了表达SMN-δ-7的转基因小鼠，并将它们与严重的SMA背景杂交。SMN-δ-7 的表达似乎可以将 SMA 小鼠的存活时间从 5 天延长至 13 天。与肌肉中选择性缺失SMN外显子7的小鼠不同，具有少量全长SMN（FL-SMN）的小鼠并未表现出营养不良表型。作者提出，FL-SMN 水平低（如 SMA 患者中所见）和肌肉组织中 FL-SMN 缺乏可能会产生不同的影响，并提出了肌肉中高 SMN 水平在 SMA 表现中的重要性的问题。SMN和SMN-δ-7可以相互缔合；Le et al.（2005）提出，这种关联可以通过增加寡聚SMN的量来稳定SMN-δ-7蛋白周转并改善SMA表型。
在SMA样小鼠胚胎成纤维细胞和人SMN2转染的运动神经元细胞中，Ting等（2007）发现钒酸钠、曲古抑菌A和阿克拉霉素通过诱导Stat5（601511）激活有效增强SMN2表达。这导致 SMN2 启动子活性增强，带有 SMN2 的人类细胞中全长和缺失外显子 7 SMN 转录本均增加。Stat5表达的敲低破坏了钒酸钠对SMN2激活的影响，但不影响SMN2剪接，表明Stat5信号传导参与SMN2转录调控。激活的 Stat5 突变体 Stat5A1*6 的组成型表达显着增加了 SMA 患者淋巴细胞中核宝石的数量，并减少了 SMA 样运动神经元轴突生长缺陷。
Meyer et al.（2009）基于双功能U7 snRNA（RNU7-1；RNU7-1；617876）构建体靶向外显子7的3-prime部分，并携带可以吸引刺激剪接因子的ESE序列。该构建体诱导 HeLa 细胞中几乎完全包含 SMN2 报告基因的外显子 7 以及 SMA I 型患者成纤维细胞中的内源 SMN2。在严重 SMA 小鼠模型中引入 U7-ESE-B 构建体可明显抑制疾病相关症状，从具有明显 SMA 症状的正常寿命到雌性小鼠的体重完全发育、肌肉功能和能力足月并喂养正常大小的窝。总脊髓 RNA 中的外显子 7 含量从 26% 增加到 52%，SMN 蛋白水平增加，尽管仅达到野生型小鼠水平的五分之一。
Myostatin（601788）是TGF-β超家族的成员，是骨骼肌质量的有效负调节剂。Follistatin（136470）是肌肉生长抑制素的天然拮抗剂，在小鼠肌肉中过度表达卵泡抑素会导致骨骼肌质量显着增加。Rose et al.（2009）将重组卵泡抑素注射到 SMA 模型中。与对照组动物相比，接受治疗的动物表现出多个肌肉群的质量增加、腹角细胞数量和横截面积增加、粗大运动功能改善和平均寿命延长 30%，通过预防一些早期死亡。在卵泡抑素治疗的 SMA 小鼠中，脊髓和肌肉中的 SMN 蛋白水平没有变化，表明卵泡抑素可能以不依赖于 SMN 的方式发挥其作用。逆转 SMA 相关的肌肉萎缩可能是 SMA 治疗的一个尚未开发的治疗靶点。
Workman et al.（2009）表明SMN（A111G）是一个能够组装snRNP的等位基因（A111G；600354.0015），可以拯救缺乏Smn且含有1或2个SMN2拷贝的小鼠（SMA小鼠）。这些动物中 SMA 的校正与脊髓中 snRNP 组装活性直接相关，snRNA 水平的校正也是如此。这些数据支持 snRNP 组装是 SMA 中受影响的关键功能，并表明 snRNP 的水平对运动神经元至关重要。此外，SMN（A111G）无法拯救没有SMN2的Smn缺失小鼠，这表明SMN（A111G）和来自SMN2的SMN可能在体内经历基因内互补，以异聚复合物的形式发挥作用，该复合物比单独的等位基因具有更大的功能。由有限全长SMN和SMN（A111G）组成的寡聚物具有显着的snRNP组装活性。SMN（A2G）（A2G; 600354.0002）和SMN（A111G）等位基因在体内并不互补，导致这些突变可能影响相同的功能。
Mattis 等人（2009）研究了一种新型氨基糖苷类 TC007 的潜在治疗能力。在中间 SMA 模型中（Smn -/-; SMN2+/+；SMN-δ-7），当直接递送至中枢神经系统时，TC007在大脑和脊髓中诱导SMN，显着延长寿命（约30％），并增加腹角细胞数量，与其增加能力一致诱导多能干细胞衍生的人 SMA 运动神经元培养物中的 SMN 水平。
Butchbach et al.（2010）测试了一系列C5-喹唑啉衍生物在体内增加SMN表达的能力。给新生SMN-δ-7小鼠口服3种化合物（D152344、D153249和D156844）可导致中枢神经系统中Smn启动子活性呈剂量依赖性增加。在运动神经元丧失之前口服 D156844 可使 SMN-δ-7 SMA 小鼠的平均寿命显着延长约 20-30%。
Hua 等人（2011）比较了 Gogliotti 等人（2010）和 Riessland 等人（2010）描述的严重 SMA 小鼠模型中 SMN 的全身恢复和中枢神经系统恢复。Hua等（2011）使用反义寡核苷酸ASO-10-27，在侧脑室注射后可有效纠正SMN2剪接并恢复运动神经元中的SMN表达。对新生儿全身给药 ASO-10-27 可以有效挽救严重 SMA 小鼠，比脑室内给药更有效；皮下注射将中位寿命延长了 25 倍。此外，新生SMA小鼠肝脏Igfals（601489）表达降低，导致循环胰岛素样生长因子-1（IGF1；147440），ASO-10-27治疗使IGF1恢复至正常水平。Hua等（2011）得出结论，他们的结果表明肝脏在SMA发病机制中很重要，强调了SMN在外周组织中的重要性。
Rodriguez-Muela et al.（2018）证明SMN蛋白通过与胚胎干细胞来源的运动神经元中的p62相互作用而被自噬降解。Rodriguez-Muela 等人（2018）在 p62 杂合敲除的 SMN 小鼠模型中发现，与 SMN 和野生型小鼠模型相比，肌肉终板神经支配得到改善，肌纤维尺寸增加，运动神经元数量增加第 62 页。Rodriguez-Muela 等人（2018）得出结论，降低 p62 水平可能是 SMA 的一种治疗策略。
▼ 等位基因变异体（22个选例）：
.0001 脊髓性肌肉萎缩症，I 型
SMN1、11-BP DUP、801-811
Parsons et al.（1996）在 SMA I 型（253300）患者的端粒 SMN 基因的外显子 6 中发现了 11 bp 的重复。核苷酸 801-811 的重复产生移码和提前终止密码子，并产生具有 294 个正常氨基酸残基中的 260 个的推导蛋白质序列。患者从母亲那里遗传了这种重复。患者从父亲那里继承了 SMNT 缺失的等位基因。
.0002 脊髓性肌肉萎缩症，II 型
包括 III 型脊髓性肌萎缩症
SMN1、THR274ILE
Hahnen等人（1997）在2个可能不相关的德国SMN家族中发现，1个II型SMA家族中的一名患者（253550）和第二个III型SMA家族中的2名患者（253400）具有相同的突变，即ACT SMN1 基因第 6 号外显子的第 274 号密码子发生 -to-ATT 颠换，导致 thr274-to-ile（T274I）氨基酸取代。T274I 突变是从两个家族的母亲遗传的，并且在相同的单倍型上发现，这表明有共同的起源。
.0003 脊髓性肌肉萎缩症，III 型
SMN1、SER262ILE
Hahnen et al.（1997）在一名来自澳大利亚的 III 型 SMA 患者（253400）中发现 SMN1 基因的密码子 262 存在 AGT 到 ATT 的颠换，产生了 ser262 到 ile（S262I）氨基酸代换。无义突变是从父亲那里继承的。另一个等位基因显然是删除的 SMN。
.0004 脊髓性肌肉萎缩症，I 型
SMN1、TYR272CYS
Lefebvre等人（1995）报道了I型脊髓性肌萎缩症SMN1基因（253300）中第一个发现的错义突变是第6外显子中的tyr272-to-cys（Y272C）突变。
.0005 脊髓性肌肉萎缩症，I 型
SMN1、GLY279VAL
Talbot et al.（1997）描述了 I 型 SMA 患者（253300）SMN1 基因外显子 7 中的 gly279 至 val（G279V）突变。Hahnen et al.（1997）指出，迄今为止发现的所有 4 个错义突变均位于密码子 262 至 279 的区间内。密码子 258 至 277 的区域已被证明在人类、小鼠、和大鼠，因此可以被认为是端粒SMN蛋白的重要功能域。
.0006 脊髓性肌肉萎缩症，II 型
包括 III 型脊髓性肌萎缩症
SMN1、丙氨酸2GLY
Parsons等人（1998）在3名不相关的患者中，其中1名患有II型SMA（253550），2名患有III型SMA（253400），Parsons等人（1998）在SMN1基因的外显子1中发现了38C-G颠倒，导致ala2-to -甘氨酸（A2G）取代。碱基变化在外显子 1 内产生了一个新的限制性酶位点，从而允许对其他个体进行突变筛查。3 名 A2G 错义突变患者的 SMN1 基因（位于 5 素 UTR 外显子 1 上游 14 bp）也存在 C 到 T 多态性，为创始染色体提供了证据。
.0007 脊髓性肌肉萎缩症，II 型
包括 III 型脊髓性肌萎缩症
SMN1、EX8DEL
Gambardella等人（1998）报告了2个无关个体的SMN1基因外显子8缺失的纯合性，一名7岁男孩患有典型的SMA II型（253550），一名38岁男性患有SMA型三（253400）。该男孩的NAIP基因（600355）也有外显子5缺失。
.0008 脊髓性肌肉萎缩症，III 型
SMN1、IVS7DS、TG、+6
为了鉴定SMN1基因的内含子突变，Lorson等人（1999）筛选了SMN1基因缺失杂合且剩余SMN1等位基因没有编码改变的脊髓性肌萎缩症患者。在一名 III 型 SMA（253400）患者中，他们在 SMN1 基因内含子 7 的 +6 位处发现了 T 到 G 的颠换，预计这会破坏共有的外显子 7 剪接供体基序。
Lorson 等人（1999）评论说，由于所有 5q 连锁 SMA 患者都至少拥有一个 SMN2 基因的单拷贝，因此增加 SMN2 的全长 SMN 表达可能代表一种潜在的治疗方法。基于这些发现，未来基因治疗的努力可以专门针对外显子7+6位置的单核苷酸转化，从而在功能上将SMN2转化为SMN1。
.0009 脊髓性肌肉萎缩症，I 型
SMN1，5-BP DEL，425
Sossi et al.（2001）描述了一名患有 I 型 SMA（253300）的 2 岁零 9 个月女孩的 SMN1 基因外显子 3 中存在 5-bp 缺失，并缺失一个 SMN1 等位基因和 2 个 SMN2 基因拷贝。她患有周期性呼吸危象，但既没有插管，也没有人工通气，因此代表 I 型 SMA 的表达减弱。该突变预测下游 4 个核苷酸的过早终止密码子，并且在 cDNA 中检测到缺少外显子 3 的缩短转录物。
.0010 脊髓性肌肉萎缩症，II 型
包括 III 型脊髓性肌萎缩症
SMN1、TRP102TER
Sossi等人（2001）在2名可能不相关的SMA患者中描述了SMN1基因外显子3中的305G-A，导致trp102-to-ter（Y102X）无义突变。在这两名患者中，另一个 SMN1 等位基因被删除，并且有 2 个 SMN2 基因拷贝。1例患者为19岁男性，具有典型的SMA II型（253550）表型。另一位患者是一位 24 岁的母亲，患有 SMA III 型（253400）。在这两名患者中，缩短的 cDNA 序列分析显示外显子 3 缺失，蛋白质印迹分析显示 SMN 蛋白亚型缩短。成纤维细胞的免疫荧光分析显示，与 SMN1 纯合缺失的患者相比，核宝石的数量显着增加，这表明缩短的蛋白亚型可能在细胞核中具有部分功能，并且可能补偿 SMN2 基因拷贝数较低的情况。
.0011 脊髓性肌肉萎缩症，I 型
包括 II 型脊髓性肌萎缩症
包括 III 型脊髓性肌萎缩症
脊髓性肌萎缩症，包括 IV 型
SMN1、4-BP DEL、399AGAG
Bussaglia等人（1995）描述了西班牙脊髓性肌萎缩症患者的SMN1基因外显子3（密码子133delAGAG）中的4-bp移码缺失。Cusco 等人（2003）在 369 个（约 3%）西班牙 SMA 家族中的 10 个家族中发现了这种突变，通过 SSCP 分析很容易检测到该突变。14例4bp缺失（del399-402）患者中，1例为SMA I型（253300），3例为SMA II型（253550）（1例早发），8例为SMA III型（253400）（2例为早发）。发病早），2 例为 SMA IV 型（271150）。作者指出，大约 3% 的西班牙 SMA 家族的 SMN1 基因有 4 bp 缺失。
.0012 脊髓性肌肉萎缩症，II 型
SMN1、ASP30ASN
Sun等（2005）在II型SMA（253550）患者的SMN1基因外显子2a中发现了88G-A转换，导致asp30到asn（D30N）错义突变。
.0013 脊髓性肌肉萎缩症，III 型
SMN1、ASP44VAL
Sun等（2005）在III型SMA（253400）患者的SMN1基因外显子2a中发现了131A-T颠换，导致asp44到val（D44V）错义突变。
.0014 脊髓性肌肉萎缩症，III 型
SMN1、GLY95ARG
Sun et al.（2005）在一名III型SMA（253400）患者中发现SMN1基因外显子3中存在283G-C颠换，导致gly95到arg（G95R）错义突变。
.0015 脊髓性肌肉萎缩症，I 型
包括 II 型脊髓性肌萎缩症
SMN1、ALA111GLY
Sun等人（2005）在一名I型（253300）或II型（253550）SMA患者的SMN1基因外显子3中发现了一个332C-G颠换，导致ala111到gly（A111G）错义突变。
.0016 脊髓性肌肉萎缩症，III 型
SMN1、SER262GLY
Sun等（2005）在一名III型SMA患者（253400）中发现SMN1基因第6外显子中存在784A-G转变，导致ser262到gly（S262G）错义突变。
.0017 脊髓性肌肉萎缩症，I 型
SMN1、ILE116PHE
Cusco et al.（2004）在一名 SMA I 型患者（253300）中发现 SMN1 基因外显子 3 存在杂合的 17362A-T 颠换，导致 ile116 到 phe（I116F）的 Tudor 结构域内发生替换。蛋白质。孩子在 11 个月大时去世。患者父亲有1个SMN1基因拷贝，母亲有2个拷贝，其中一个携带I116F突变。
Sanchez et al.（2013）确定I116F突变降低了SMN1的抑制能力。
.0018 脊髓性肌肉萎缩症，I 型
SMN1、GLN136GLU
Cusco et al.（2004）在一名 SMA I 型患者（253300）中发现 SMN1 基因外显子 3 存在杂合 17412C-G 颠换，导致 Tudor 结构域内出现 gln136-to-glu（Q136E）取代。蛋白质。孩子3个月大时就去世了。他的父亲携带1个SMN1基因拷贝，他的母亲携带2个SMN1基因拷贝，其中一个携带Q136E突变。
.0019 脊髓性肌肉萎缩症，III 型
SMN1、TYR130CYS
Fraidakis等（2012）在一名44岁法国男性III型SMA（253400）中鉴定出SMN1（600354.0021）缺失和SMN1基因外显子3中389A-G转变的复合杂合性，导致Tudor 结构域中高度保守残基处的 tyr130-to-cys（Y130C）取代。患者有1个SMN2拷贝（601627）。他从 15 岁时开始出现缓慢进展的下肢近端无力，随后出现上肢近端无力。44，下肢近端肌萎缩，上下肢近端无力，下肢反射消失；他拄着拐杖走路。肌肉活检和肌电图显示慢性神经病变过程。Fraidakis et al.（2012）评论了该患者相对较轻的病程，并认为可能存在影响SMN基因表达的代偿因素。
.0020 脊髓性肌肉萎缩症，III 型
SMN1、TYR130HIS
Fraidakis等人（2012）在一名50岁法国男性III型SMA（253400）中鉴定出SMN1（600354.0021）缺失和SMN1基因外显子3中388T-C转变的复合杂合性，导致Tudor 结构域中高度保守残基处的 tyr130-to-his（Y130H）取代。患者有2个SMN2拷贝（601627）。他在青春期后期出现缓慢进展的下肢近端无力，随后出现上肢受累和痉挛。48 岁时，他坐轮椅。体检显示骨盆和肩胛带严重运动缺陷和肌萎缩，以及肢体远端肌肉严重运动缺陷和肌萎缩。肌电图与四肢严重慢性去神经支配一致。Fraidakis et al.（2012）评论了该患者相对较轻的病程，并认为可能存在影响SMN基因表达的代偿因素。
.0021 脊髓性肌肉萎缩症，III 型
SMN1、删除
关于Fraidakis等人（2012）在III型脊髓性肌萎缩症患者（253400）中发现的SMN1基因缺失的讨论，参见600354.0019和600354.0020。
.0022 脊髓性肌肉萎缩症，III 型
SMN1、SVA 逆转录转座子插入
一名50岁男性，患有III型脊髓性肌萎缩症（SMA3；253400），Vezain 等人（2023）鉴定了 SMN1 基因中 2 个突变的复合杂合性，即内含子 7 中的 SVA 逆转录转座子插入和 SMN1 1 个拷贝的缺失。通过全外显子组测序和插入断点分析以及靶向 PCR 分析和测序来鉴定突变。SVA 插入遗传自患者的父亲，而缺失遗传自患者的母亲。患者类淋巴母细胞的转录物分析表明全长 SMN1 转录物的表达降低。
