磷脂酰肌醇聚糖锚生物合成 N 类蛋白; PIGN

HGNC 批准基因符号：PIGN

细胞遗传学定位：18q21.33 基因组坐标（GRCh38）：18:62,017,615-62,187,056（来自 NCBI）

▼ 说明

PIGN基因编码糖基磷脂酰肌醇（GPI）乙醇胺磷酸转移酶-1，也称为磷脂酰肌醇-聚糖生物合成N类蛋白，参与GPI-锚定生物合成。GPI 锚定蛋白包含一个特征明确的蛋白家族，必须获得 GPI 锚定并从其合成位点（即内质网（ER））运输到其最终目的地（细胞表面）（Maydan 等人总结），2011）。GPI 的共同主链是通过将糖和磷酸乙醇胺（EtNP）成分依次添加到磷脂酰肌醇上来组装的（Gaynor 等人总结，1999）。

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

在筛选分离出芽出现和极化生长有缺陷的酵母突变体时，Gaynor 等人（1999）鉴定了酵母 Mcd4。通过数据库搜索，他们鉴定了编码人类 PIGN 的 cDNA 克隆，他们将其称为 MCD4。PIGN 编码推导的 931 个氨基酸的蛋白质，具有 14 个预测的跨膜结构域、潜在的 N 连接糖基化位点、一个 ER 检索基序和一个预计会直接易位到 ER 中的终止转移序列。PIGN 具有亲水性 N 端 ER 管腔结构域，其中包含哺乳动物磷酸二酯酶和焦磷酸酶中保守的基序。PIGN 与酿酒酵母（35%）、粟酒裂殖酵母（34%）和老鼠（87%）中的对应物具有序列同一性。

Gaynor等人（1999）利用亚细胞分级分离和蔗糖密度梯度实验证明酵母Mcd4定位于内质网。使用衣霉素和endo H处理，他们表明Mcd4的6个N末端N-连接糖基化位点被利用。他们假设 MCD4 保留在 ER 中，不太可能在高尔基体中循环。酵母 Mcd4 突变体表现出明显的形态缺陷以及 GPI 锚定蛋白特有的 ER 至高尔基体转运缺陷。Gaynor et al.（1999）得出结论，MCD4是真核GPI锚定合成途径的一个组成部分。

Hong et al.（1999）克隆了小鼠Pign并破坏了F9胚胎癌细胞中的蛋白质。在敲除细胞中，GPI前体中的第一个甘露糖（Man1）没有被磷酸乙醇胺修饰，但这些细胞仍然能够产生进一步修饰的GPI种类。Hong等人（1999）得出结论，Pign参与了EtNP向Man1的添加，但其修饰对于GPI锚定蛋白的表面表达并不是必需的。

▼ 基因功能

Burrell等人（2013）发现，相对于CIN-结直肠癌细胞，癌症染色体不稳定性（CIN）+结直肠癌细胞的复制叉进展受损，DNA复制压力增加，结构染色体异常导致有丝分裂中染色体错误分离。Burrell et al.（2013）鉴定出3个CIN抑制基因（PIGN；MEX3C，606097；和 ZNF516、615114）在染色体 18q 上编码，在 CIN+ 结直肠癌细胞中经常发生拷贝数丢失。染色体18q缺失与腺瘤-癌转变时非整倍性的发生暂时相关。CIN 抑制基因沉默导致 DNA 复制应激、染色体结构异常和染色体错误分离。向细胞补充核苷，以减轻复制相关损伤，降低 CIN 抑制基因沉默后染色体分离错误的频率，并减弱 CIN+ 细胞中的分离错误和 DNA 损伤。Burrell 等人（2013）得出的结论是，他们的数据表明复制压力在结构和数值 CIN 的生成中发挥着核心作用。

▼ 基因结构

Maydan et al.（2011）确定PIGN基因包含31个外显子，跨度142.8 kb。有29个编码外显子。

▼ 测绘

Maydan et al.（2011）指出PIGN基因定位于染色体18q21.33。

▼ 分子遗传学

通过对患有多种先天性异常-肌张力低下-癫痫综合征（MCAHS1；MCAHS1；Maydan et al.（2011）在PIGN基因中发现了一个纯合突变（R709Q；614080）。606097.0001）。2 名患者的成纤维细胞中 GPI 相关蛋白 CD59（107271）的表达减少了 10 倍，证实了该突变对 GPI 功能的致病影响。该表型的特点是缺乏精神运动发育、癫痫发作、畸形特征以及涉及心脏、泌尿和胃肠系统的各种先天性异常。PIGN 在各种组织中的丰富表达与患者的不同表型特征和多个身体系统的参与相一致。

Ohba等人（2014）在2名患有精神运动发育严重迟缓、肌张力减退、眼球震颤、癫痫发作和畸形特征的日本同胞中鉴定出PIGN基因的复合杂合突变（606097.0002和606097.0003）。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。患者粒细胞显示 GPI 锚定蛋白 CD16（参见 146740）和 CD24（600074）水平为 26% 至 54%。PIGN 无效的 HEK293 细胞中突变的瞬时表达显示 CD59 表达降低，与 PIGN 活性严重或完全丧失一致。

Khayat et al.（2016）在一名以色列阿拉伯裔近亲出生的6岁女孩中发现了MCAHS1基因的纯合错义突变（D252V；606097.0004）。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。与对照组相比，患者粒细胞的 GPI 锚定蛋白 CD24（600074）表达显着降低，表明该突变对 PIGN 功能有害。

Fleming等人（2016）在2个患有MCAHS1的姐妹中鉴定了PIGN基因中截短和剪接位点突变的复合杂合性（606097.0005和606097.0006）。一名表型不太严重的无关患者是 PIGN 基因中 2 个错义变异的复合杂合子。此外，一名严重受影响的婴儿是移码突变（606097.0007）和基因内缺失（606097.0008）的复合杂合子，预计将导致 PIGN 完全丧失。研究结果表明，与错义突变相比，基因型/表型与截短或功能丧失突变相关，导致更严重的表型。

▼ 等位基因变异体（11个选例）：

.0001 多种先天性异常 - 肌张力减退 - 癫痫综合征 1

猪，ARG709GLN

通过对患有多种先天性异常-肌张力低下-癫痫综合征（MCAHS1；MCAHS1；614080），Maydan et al.（2011）在 PIGN 基因的外显子 23 中鉴定出纯合的 2126G-A 转换，导致 PigN 结构域中高度保守的残基中 arg709 到 gln（R709Q）的取代。在 438 名阿拉伯对照中未发现该突变，但在来自同一地理区域的 1 名个体中发现了杂合性突变，代表了携带者状态。2 名患者的成纤维细胞中 GPI 相关蛋白 CD59 的表达减少了 10 倍，证实了该突变对 GPI 功能的致病影响。

.0002 多种先天性异常 - 肌张力减退 - 癫痫综合征 1

猪，SER270PRO

Ohba等人（2014）在2名患有MCAHS1（614080）的日本同胞中鉴定出PIGN基因的复合杂合突变。一种是c.808T-C转换，导致高度保守残基处的ser270到pro（S270P）替换，另一种是在外显子10最后一个碱基处c.963G-A转换，导致异常拼接。RT-PCR 分析表明，c.963G-A 转变导致 2 个异常转录物导致提前终止：Ala322ValfsTer24 和 Glu308GlyfsTer2。2 个异常转录本被无义介导的 mRNA 衰减所降解。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离，并且存在于 dbSNP（build 135）数据库中的不到 1%，并且在 Exome Variant Server 数据库中不存在。406 个内部对照外显子组中不存在 S270P，但在 1 个对照中发现 c.963G-A 处于杂合状态。患者粒细胞显示 GPI 锚定蛋白 CD16 和 CD24 水平为 26% 至 54%。PIGN 无效的 HEK293 细胞中突变的瞬时表达显示 CD59 表达降低，与 PIGN 活性严重或完全丧失一致。

Nakakawa 等人（2016）在一名患有 MCAHS1 的 6 岁日本男孩中发现了 PIGN 基因中的杂合 S270P 取代（遗传自未受影响的父亲），以及包含 PIGN 基因外显子 2 至 14 的基因内微缺失（遗传自未受影响的父亲）。来自未受影响的母亲。通过靶向外显子组测序发现的错义突变在 451 个日本内部对照外显子组中未发现。通过PCR分析发现了缺失。该信息用于随后妊娠时的羊水产前基因检测：胎儿在杂合状态下仅携带S270P突变。

.0003 多种先天性异常 - 肌张力减退 - 癫痫综合征 1

猪，963G-A

关于 Ohba 等人（2014）在 2 例 MCAHS1（614080）患者复合杂合状态下发现的 PIGN 基因中 c.963G-A 转变的讨论（2014），请参见 606097.0002。

.0004 多种先天性异常 - 肌张力低下 - 癫痫综合征 1

猪，ASP252VAL

一名6岁女孩，父母为以色列阿拉伯人近亲所生，患有多种先天性异常-肌张力低下-癫痫综合征（MCAHS1；614080），Khayat et al.（2016）在PIGN基因的外显子9中发现了一个纯合的c.755A-T颠换（chr18.59,814,254AT），导致asp252到val（D252V）的替换。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，并根据千基因组计划和外显子组测序计划数据库进行筛选，发现该突变与家族中的疾病分离。与对照组相比，患者粒细胞的 GPI 锚定蛋白 CD24（600074）表达显着降低，表明该突变对 PIGN 功能有害。

.0005 多种先天性异常 - 肌张力减退 - 癫痫综合征 1

猪，TYR780TER

2 姐妹（患者 1 和患者 2），父母无血缘关系的白人，患有多种先天性异常-肌张力低下-癫痫综合征（MCAHS1；614080），Fleming et al.（2016）鉴定了 PIGN 基因中的复合杂合突变：外显子 25 中的 c.2340T-A 颠换（c.2340T-A, NM_176787），导致 tyr780-to-ter（Y780X） PIGN 结构域中的取代遗传自未受影响的母亲，以及遗传自未受影响的父亲的内含子 17 中的 c.1434+5G-A 转换（606097.0006）。这些突变是通过全外显子组测序发现的。Y780X突变在外显子组测序计划（ESP）数据库中未发现，但在ExAC数据库的13,412个等位基因中的1个中被发现。父系遗传的剪接位点突变在 ESP 中 3,039 个非洲裔美国人等位基因中的 1 个中被发现，但在 ESP 中 6,595 个欧洲裔美国人等位基因中没有发现。在 ExAC 数据库中，在 5,512 个非洲等位基因中发现了 1 个剪接位点突变，在 28,268 个欧洲等位基因中发现了 1 个剪接位点突变。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。这对姐妹还携带父系遗传的 SCN1B 基因突变（600235），该突变与 GEFS+（604233）相关，以及母系遗传的 CPA6 基因突变（609562），该突变与热性惊厥相关（614418）。无癫痫家族史。

.0006 多种先天性异常 - 肌张力减退 - 癫痫综合征 1

猪，IVS17DS，GA，+5

讨论 PIGN 基因第 17 号内含子中的 c.1434+5G-A 转换（c.1434+5G-A, NM_176787），预计会导致剪接位点突变，在 2 姐妹中发现复合杂合状态患有多种先天性异常-张力减退-癫痫综合征（MCAHS1；614080），Fleming 等人（2016），参见 606097.0005。

.0007 多种先天性异常 - 肌张力低下 - 癫痫综合征 1

小猪, 548_549+6DEL

婴儿（患者4）患有多种先天性异常-肌张力低下-癫痫综合征（MCAHS1；614080），Fleming et al.（2016）鉴定了PIGN基因中的复合杂合突变：母系遗传的c.548_549+6del（c.548_549+6del，NM_176787）导致移码（Leu183fs），以及父系遗传的基因内突变删除部分外显子5以及外显子6和7（606097.0008）。通过全外显子组测序发现的母体突变在外显子组测序项目或 ExAC 数据库中并未发现。

.0008 多种先天性异常 - 肌张力减退 - 癫痫综合征 1

猪，EX5-7DEL

讨论在患有多种先天性肌张力低下的患者中发现复合杂合状态的PIGN基因的部分外显子5以及外显子6和7（chr18.59,821,582_59,824,939del,GRCh37）的基因内缺失-癫痫综合征（MCAHS1；614080），Fleming 等人（2016），参见 606097.0007。

.0009 多种先天性异常 - 肌张力减退 - 癫痫综合征 1

猪，GLU656TER

2 名同胞（NSGC7.3 和 NSGC7.4）为胎儿，患有严重的多发性先天性异常-肌张力低下-癫痫综合征（MCAHS1；614080），但临床诊断为弗林斯综合征（FRNS; 229850），McInerney-Leo et al.（2016）鉴定了 PIGN 基因中的复合杂合突变：外显子 21 中的 c.1966C-T 转换（c.1966C-T, NM_176787.4），导致 glu656-to-高度保守区域的ter（E656X）替换，以及内含子18（c.1674+1G-C）的G-C颠换，导致异常剪接和过早终止。这些突变是通过全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。它们根据 dbSNP、1000 Genomes Project 和 ExAC 数据库进行筛选。

.0010 多种先天性异常 - 肌张力低下 - 癫痫综合征 1

猪，IVS18DS，GC，+1

讨论PIGN基因第18内含子（c.1674+1G-C, NM_176787.4）G-to-C颠换，导致剪接异常，在2例重症胎儿中发现复合杂合状态多种先天性异常-张力减退-癫痫综合征（MCAHS1；614080），McInerney-Leo 等人（2016），参见 606097.0009。

.0011 多种先天性异常 - 肌张力低下 - 癫痫综合征 1

猪，LYS232TER

胎儿（COLL-2.3）患有严重的多种先天性异常-肌张力低下-癫痫综合征（MCAHS1；614080），但临床诊断为弗林斯综合征（FRNS; 229850），McInerney-Leo et al.（2016）在PIGN基因的外显子9中鉴定出纯合的c.694A-T颠换（c.694A-T, NM_176787.4），导致lys232-to-ter（K232X））代换。该突变是通过全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。它根据 dbSNP、1000 基因组计划和 ExAC 数据库进行过滤。