磷脂酶 C、ZETA-1；PLCZ1

HGNC 批准基因符号：PLCZ1

细胞遗传学定位：12p12.3 基因组坐标（GRCh38）：12:18,645,609-18,738,012（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

Cox等人（2002）通过在EST数据库中搜索与PLC-δ相似的序列（见602142），然后进行巢式PCR和RACE，从睾丸cDNA文库中克隆了PLCZ1。推导的 608 个氨基酸的蛋白质的计算分子量约为 70 kD。PLCZ1 包含 N 端 EF 手基序、中央 X 和 Y 催化结构域以及 C 端 C2 结构域。它不具有其他PLC 的N 末端-白细胞C 破裂底物同源结构域特征。PLCZ1 与 simian 和小鼠 Plcz1 分别具有 90% 和 70% 的氨基酸同一性。与人类 PLCZ1 相比，猿猴和小鼠序列在 X 和 Y 催化结构域之间具有更长的连接区域。Northern 印迹分析仅在睾丸中检测到 2.2 kb 的转录物。对精子提取物进行蛋白质印迹分析发现，PLCZ1 的表观分子质量约为 70 kD。

▼ 基因结构

Cox et al.（2002）确定PLCZ1基因包含15个外显子，长度约为55 kb。外显子 1 未翻译。

▼ 测绘

Cox等（2002）通过基因组序列分析，将PLCZ1基因定位到染色体12p12.3。

▼ 基因功能

Cox et al.（2002）发现，在小鼠卵母细胞中显微注射人类和猿猴PLCZ1的cRNA可引起与小鼠受精过程中所见的Ca（2+）振荡相当的振荡。人类 PLCZ1 引发小鼠卵子激活和早期胚胎发育直至囊胚阶段。Cox等人（2002）提出精子PLCZ1是受精过程中卵子激活的分子触发器。

Saunders et al.（2002）表明Plcz1触发老鼠卵中的Ca（2+）振荡。从精子提取物中去除Plcz1可消除卵子中Ca（2+）的释放。

Sone et al.（2005）跟踪了注射到小鼠卵中的荧光标记小鼠 Plcz1 RNA 的细胞内分布。Plcz1 在核膜破裂后分散到细胞质中，并在第一次有丝分裂期间分裂后转位到细胞核中。同样，Plcz1 在第二次有丝分裂期间表现出交替的细胞质/核定位，并且这种动态分布持续到囊胚阶段。Sone et al.（2005）得出结论，PLCZ1可能控制胚胎发生早期细胞周期依赖性Ca（2+）振荡。

▼ 分子遗传学

2名突尼斯兄弟因卵母细胞激活失败而导致不孕（SPGF17；Escoffier et al.（2016）鉴定出PLCZ1基因错义突变（I489F；617214）的纯合性。608075.0001），该基因以杂合性存在于可育兄弟中，但在 ExAC 数据库中未找到。

Dai等人（2020）在来自3个近亲家庭的4名患有SPGF17且卵母细胞胞浆内单精子注射后卵母细胞完全受精失败的中国男性中，发现了PLCZ1基因的纯合突变（608075.0002-608075.0004）。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，在父母中以杂合状态存在。所有 3 个突变均发生在高度保守的 X 或 Y 催化结构域中。

▼ 动物模型

Escoffier et al.（2016）分析了小鼠生发囊泡（GV）卵母细胞中PLCZ1的表达，观察到其在卵质中的均匀分布，与内质网（ER）的分布部分重叠。突变体I489F（见608075.0001）PLCZ1表现出不均匀分布，其特征是靠近细胞核的大斑块和外围定位减少，并且分布与ER不重叠。对小鼠中期-II（MII）卵母细胞相应突变（I527F）的分析显示，与野生型相比，Ca（2+）振荡频率较低，原核（PN）形成延迟，突变蛋白无法形成本地化到 PN。此外，改变的Ca（2+）信号传导阻止了大多数受精卵分裂超过2细胞阶段。

Nozawa et al.（2018）发现Plcz1 -/- 雄性小鼠在精子发生或精子形态、活力或顶体反应率方面没有表现出缺陷。利用附睾精子进行胞浆内单精子注射（ICSI）显示，Plcz1 -/- 精子缺乏诱导ICSI卵母细胞胞内Ca（2+）升高的能力，不能激活卵母细胞。然而，Plcz1 -/- 雄性并非不育，但其生育力降低，因为大多数受精卵母细胞由于卵母细胞活化失败或多精受精而在1至2细胞阶段停止发育。体外受精（IVF）实验表明，野生型和Plcz1 -/- 精子的受精率相似，表明Plcz1对于体内受精不是必需的。此外，精子激活卵母细胞的能力与Plcz1无关，但单个精子的能力不足，很少触发减数分裂细胞周期的恢复，卵母细胞激活不完全导致多精受精。Plcz1 -/- 精子受精卵母细胞的多精是由透明带延迟多精阻断（ZPBP）和质膜延迟多精阻断（PMBP）引起的，其中后者更为关键。敲入具有与人类不育相关的 PLCZ1 突变相关的 Plcz1 突变的雄性小鼠，对 Plcz1 -/- 雄性小鼠的精子发生、生育力、IVF 和 ICSI 结果进行表型复制。然而，注射野生型小鼠Plcz1 mRNA或人PLCZ1 mRNA成功激活小鼠卵母细胞并恢复敲入雄性的生育能力。

▼ 等位基因变异体（4个精选例子）：

.0001 生精失败 17

PLCZ1、ILE489PHE

2名突尼斯兄弟，由表亲所生，因卵母细胞激活失败而导致不育（SPGF17；617214），Escoffier et al.（2016）鉴定出PLCZ1基因第13号外显子中的c.1465A-T颠换（c.1465A-T, NM_033123.3）纯合性，导致ile489-to-phe（I489F）在脂质结合 C2 结构域内的保守残基处进行取代。该突变以杂合性存在于可育兄弟中，并且在 ExAC 数据库中未发现。与来自可育对照的精子相比，在顶体后区域观察到 PLCZ1 的强染色带，并且在顶体上观察到更弥散的染色，患者精子的免疫荧光分析显示在顶体上没有可检测到的染色或微弱的点状染色。通过蛋白质印迹证实患者精子中不存在 PLCZ1。将野生型或突变型人类PLCZ1 cRNA注射到小鼠中期II（MII）卵母细胞中，结果表明所有注射野生型PLCZ1的卵母细胞都启动了高频振荡，而I489F突变体要么未能启动振荡，要么诱导了低频响应。无论注射的 cRNA 浓度如何，突变体的酶活性都会降低，这表明痕量的 PLCZ1 可能不足以激活卵母细胞。注射野生型PLCZ1后，64.6%的卵母细胞显示出激活迹象，形成2个原核，35%的卵母细胞达到囊胚阶段。相比之下，I489F突变体诱导卵母细胞活化的能力大大降低，导致只有13.9%的卵母细胞受精，并且没有一个发育到囊胚阶段。

.0002 生精失败 17

PLCZ1、CYS196TER

一名中国男性，近亲结婚，因卵母细胞激活失败而导致不育（SPGF17；617214），Dai et al.（2020）鉴定出PLCZ1基因外显子6中的c.588C-A颠换（c.588C-A, NM_001330774）纯合性，导致cys196-to-ter（C196X）取代高度保守的X催化结构域。该突变经全外显子组测序鉴定并经桑格测序证实，在父母中以杂合状态存在。该变体在 gnomAD、1000 基因组计划和 ExAC 数据库中出现的频率较低。分子模型预测突变蛋白将失去大部分催化结构域和 C2 结构域。免疫荧光染色未在患者精子中检测到PLCZ1蛋白。

.0003 生精失败 17

PLCZ1、SER350PRO

一名中国男性，近亲结婚，因卵母细胞激活失败而导致不育（SPGF17；617214），Dai et al.（2020）鉴定了PLCZ1基因外显子10中c.1048T-C转换（c.1048T-C, NM_001330774）的纯合性，导致ser350到pro（S350P）的替换高度保守的 Y 催化结构域。该突变经全外显子组测序鉴定并经桑格测序证实，在父母中以杂合状态存在。gnomAD、1000 基因组计划或 ExAC 数据库中均未报告该变体。分子模型预测所得蛋白质会对氢键和二级结构产生影响。通过免疫荧光染色检测到患者精子中 PLCZ1 蛋白的异常定位。

.0004 生精失败 17

PLCZ1、LEU246PHE

中国近亲同胞2例，因卵母细胞活化失败而导致不育（SPGF17；617214），Dai et al.（2020）鉴定了 PLCZ1 基因外显子 7 中 c.736C-T 转换（c.736C-T, NM_001330774）的纯合性，导致 leu246 到 phe（L246F）的取代高度保守的X催化结构域。该突变经全外显子组测序鉴定并经桑格测序证实，在父母中以杂合状态存在。gnomAD、1000 基因组计划或 ExAC 数据库中均未报告该变体。分子模型预测所得蛋白质会对氢键和二级结构产生影响。通过免疫荧光染色检测患者精子中PLCZ1蛋白的异常定位。