磷脂酰肌醇聚糖锚生物合成 K 类蛋白；PIGK
GPI8，酵母，同源物；GPI8
HGNC 批准的基因符号：PIGK
细胞遗传学定位：1p31.1 基因组坐标（GRCh38）：1:77,088,989-77,219,430（来自 NCBI）
▼ 说明
糖基磷脂酰肌醇（GPI）是细胞表面蛋白的膜锚。PIGK 是 GPI 转酰胺酶复合物的一个子单元，可催化预先形成的 GPI 与含有 C 端 GPI 附着位点的蛋白质的附着（Yu 等人，1997）。
有关PIG基因家族以及PIG蛋白在GPI生物合成中的作用的信息，请参见PIGA（311770）。
▼ 克隆与表达
Benghezal等人（1996）通过在EST数据库中搜索与酵母Gpi8相似的序列，鉴定出编码PIGK的cDNA，他们将其命名为GPI8。序列分析预测，396 个氨基酸的 PIGK 蛋白与酵母 Gpi8 具有 43% 的氨基酸同一性。
Yu等人（1997）发现了一种突变细胞系，由于转酰胺基作用的缺陷，该细胞系无法将GPI锚整合到新生的N末端加工的前蛋白中。通过使用 Benghezal 等人（1996）报告的 PIGK 序列进行 PCR 分析，Yu 等人（1997）鉴定了其他上游序列，包括 ATG 起始密码子。该 PIGK cDNA 在突变细胞系中的表达恢复了 GPI 锚定组装。Northern 印迹分析在 HeLa 和 K562 细胞系中检测到主要的 1.6-和 1.9-kb PIGK 转录本。
Carmean等人（2015）利用RT-PCR分析表明，斑马鱼pigk mRNA是母体提供的，pigk mRNA表达发生在1细胞阶段胚胎中，并持续整个胚胎发生过程。
▼ 基因结构
Yu等（1997）通过对基因组DNA进行Southern印迹分析，发现PIGK基因跨度为20至25 kb。
▼ 测绘
Yu等（1997）通过体细胞杂交分析，将PIGK基因定位到染色体1。
▼ 基因功能
Ohishi等（2003）通过突变分析确定GPI8的cys92和PIGT（610272）的cys182形成分子间二硫键。二硫键对于 GPI 转酰胺酶复合物的形成或其转酰胺酶活性不是必需的。然而，GPI8 cys206 突变为 Ser，导致复合物失活，因为 cys206 位于 GPI 转酰胺酶的活性位点内。
▼ 分子遗传学
来自9个无亲缘关系家庭的12名神经发育障碍患者，伴有肌张力低下和小脑萎缩，伴或不伴癫痫发作（NEDHCAS；618879），Nguyen 等人（2020）鉴定了 PIGK 基因中的纯合或复合杂合突变（参见例如 605087.0001-605087.0006）。这些突变是通过全外显子组或全基因组测序发现的，并通过桑格测序证实，在所有家族中都与该疾病分离。存在错义、无义和剪接位点突变，尽管没有患者是无义或剪接位点突变的纯合子。对可用患者外周血细胞的流式细胞术分析显示，GPI 锚定蛋白的细胞表面表达不同程度地降低（对照的 5% 至 35%），特别是 CD16（参见 146740），以及 FLAER 的细胞表面表达降低，FLAER 是一种标志物。所有 GPI 锚定蛋白。野生型 PIGK 的表达挽救了来自患者 1a 的细胞中的 GPI 蛋白缺陷。PIGK缺陷型CHO细胞的体外功能表达研究表明，其中2个错义变体（C275R，605087.0001和S53F，605087.0002）无法完全挽救GPI锚定缺陷，表明它们是功能丧失或亚等位基因。
Chen等人（2021）通过NEDHCAS对2名中国同胞进行全外显子组测序，鉴定出PIGK基因的复合杂合突变（605087.0007-605087.0008）。在两名患者的淋巴母细胞系中，PIGK mRNA 表达增加，但蛋白质表达减少。两个携带者亲代中的 PIGK 蛋白表达也均降低，表明这两种突变都会导致蛋白丰度降低。流式细胞术显示，两个同胞的类淋巴母细胞表面的 FLAER（GPI 锚定蛋白标记物）丰度减少。PIGK 中任一突变的纯合性在敲入 CRISPR 编辑的小鼠中都是胚胎致死的。
▼ 动物模型
Carmean等人（2015）发现一种对触摸不敏感的斑马鱼突变体macho（maco）在pikg基因内携带突变。纯合突变（起始密码子中的 T 到 C 转变）导致截短的 Pigk 蛋白缺乏 Pigk 易位至内质网腔所需的信号序列。野生型胚胎中pigk的敲低表现出Maco胚胎的触觉不敏感和Rohon-Beard（RB）神经元钠电流振幅的降低，表明pigk突变导致功能丧失。野生型 Pigk 的表达无处不在，但不受 RB 限制，从而挽救了 maco 突变斑马鱼的触觉不敏感。野生型 Pigk 在 RB 细胞中的表达恢复了 Maco 突变体胚胎中钠电流的振幅和激发动作电位的能力，但不会恢复触摸不敏感。
Chen et al.（2021）生成了斑马鱼吗啉代 PIGK 敲低模型并检查了所得表型。表型的严重程度取决于用于敲低 PIGK 的吗啉代寡核苷酸的剂量，最高剂量的吗啉代寡核苷酸导致受精后 3 天死亡，最低剂量导致严重的发育缺陷，包括头部畸形、小眼睛、卷曲的脊髓，以及缩小的下颌尺寸。这些鱼的 TUNEL 检测还显示神经元细胞凋亡增加，这意味着 PIGK 的敲低会导致中枢神经系统细胞死亡。
▼ 等位基因变异体（8个精选示例）：
.0001 伴有肌张力低下和小脑萎缩的神经发育障碍，伴有或不伴有癫痫发作
猪，CYS275ARG
2 名同胞，父母无关的亚裔印度人（家庭 1）所生，患有神经发育障碍，伴有肌张力低下和小脑萎缩，伴或不伴癫痫发作（NEDHCAS；618879），Nguyen et al.（2020）鉴定了PIGK基因中的复合杂合错义突变：外显子9中的c.823T-C转换（c.823T-C, NM_005482.3），导致cys275到arg （C275R）取代，以及外显子 3 中的 c.158C-T 转换，导致 ser53 变为 phe（S53F；605087.0002）替代。只有 1 名同胞出现癫痫发作。这些突变是通过外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。两种取代均发生在高度保守的残基处；在 gnomAD 数据库中都没有找到。患者血细胞显示 GPI 锚定蛋白表达减少，这可以通过野生型 PIGK 的表达来挽救。PIGK 缺陷的 CHO 细胞中突变的表达无法完全挽救 GPI 锚定蛋白缺陷，显示出 S53F 的功能丧失效应和 C275R 的亚等位效应。
.0002 伴有肌张力低下和小脑萎缩的神经发育障碍，伴有或不伴有癫痫发作
PIGK、SER53PHE
讨论 PIGK 基因中的 c.158C-T 转换（c.158C-T, NM_005482.3），导致 ser53-to-phe（S53F）取代，在 2 名同胞的复合杂合状态中发现伴有肌张力低下和小脑萎缩的神经发育障碍，伴或不伴癫痫发作（NEDHCAS；Nguyen 等人（2020），参见 618879），参见 605087.0001。
.0003 神经发育障碍，伴有肌张力低下和小脑萎缩，伴有癫痫发作
PIGK、ALA87VAL（rs772948495）
2 名同胞，由意大利近亲父母（家庭 2）所生，患有神经发育障碍，伴有肌张力低下、小脑萎缩和癫痫发作（NEDHCAS；Nguyen et al.（2020）的618879），Nguyen et al.（2020）在PIGK基因的外显子4中鉴定出纯合的c.260C-T转换（c.260C-T, NM_005482.3），产生ala87高度保守残基处的-to-val（A87V）取代。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。该变体仅以杂合状态在 gnomAD 数据库中以非常低的频率被发现。患者血细胞中 GPI 锚定蛋白的表达降低。
.0004 神经发育障碍，伴有肌张力减退和小脑萎缩，但不伴有癫痫发作
PIGK、TYR160SER
一名男孩，由法国和马格里布血统的无亲缘关系的父母所生（家庭 3），患有神经发育障碍，伴有肌张力低下和小脑萎缩（NEDHCAS；618879），Nguyen et al.（2020）鉴定了PIGK基因中的复合杂合错义突变：外显子5中的c.479A-C颠换（c.479A-C, NM_005482.3），导致tyr160-to-ser（ Y160S）在高度保守残基处的取代，以及外显子2中的c.97C-T转变，导致gln33-to-ter（Q33X; 605087.0005）替代。另外 2 名患者也发现了 Y160S 突变：患者 5，由埃及近亲出生，为 Y160S 纯合子；而患者 4，由非亲属埃及父母出生，为 Y160S 复合杂合子和 G 至 C 颠换（c.1）。 94-1G-C；605087.0006）。没有患者出现癫痫发作。这些突变是通过外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。在gnomAD 数据库中没有发现纯合状态。Q33X 和剪接位点突变均未在 gnomAD 中出现，而 Y160S 的发现频率较低。来自患者 3 的血细胞显示 GPI 锚定蛋白表达减少。
.0005 神经发育障碍，伴有肌张力低下和小脑萎缩，但不伴有癫痫发作
PIGK、GLN33TER
讨论 PIGK 基因外显子 2 中的 c.97C-T 转换（c.97C-T, NM_005482.3），导致 gln33-to-ter（Q33X）取代，该取代在复合杂合状态中发现2 名同胞患有伴有肌张力低下和小脑萎缩的神经发育障碍（NEDHCAS；Nguyen 等人（2020），参见 618879），参见 605087.0004。
.0006 神经发育障碍，伴有肌张力减退和小脑萎缩，但不伴有癫痫发作
PIGK、IVS1AS、GC、-1
讨论 PIGK 基因内含子 1 中的 G-to-C 颠换（c.94-1G-C, NM_005482.3），预计会导致剪接缺陷，该缺陷在一名患有复合杂合状态的患者中被发现伴有肌张力低下和小脑萎缩的神经发育障碍（NEDHCAS；Nguyen 等人（2020），参见 618879），参见 605087.0004。
.0007 神经发育障碍，伴有肌张力低下和小脑萎缩，但不伴有癫痫发作
PIGK、ASP204HIS
2 名中国同胞患有肌张力低下和小脑萎缩的神经发育障碍（NEDHCAS；618879），Chen et al.（2021）鉴定了PIGK基因中的复合杂合突变，即外显子7中的c.610G-C颠换（c.610G-C, NM_005482.2），导致asp204-to-his（ D204H）取代，以及1-bp重复（c.87dupT；605087.0008）位于外显子1中，预计会导致移码和提前终止（Ile30TyrfsTer10）。这些突变通过全外显子组测序进行鉴定，并通过桑格测序进行确认。父母被证明是突变携带者。D204H 在 ExAC 和 gnomAD 数据库中在东亚人群中的出现频率为 0.0001，而 c.87dupT 在这些数据库或千人基因组计划数据库中未报告。在两名患者的淋巴母细胞系中，PIGK mRNA 表达增加，但蛋白质表达减少。流式细胞术显示，两个同胞的类淋巴母细胞表面的 FLAER（GPI 锚定蛋白标记物）丰度减少。PIGK 中任一突变的纯合性在敲入 CRISPR 编辑的小鼠中都是胚胎致死的。
.0008 神经发育障碍，伴有肌张力减退和小脑萎缩，但不伴有癫痫发作
PIGK，1-BP DUP，87T
讨论 PIGK 基因外显子 1 中的 1 bp 重复（c.87dupT, NM_005482.2），预计会导致移码和提前终止（Ile30TyrfsTer10），该重复在 2 名患有肌张力低下和小脑萎缩的中国同胞中被发现（国家能源局；Chen et al.（2021），参见 618879），参见 605087.0007。
