天冬氨酰-tRNA 合成酶 2；DARS2
天冬氨酰-tRNA 合成酶，线粒体
MT-ASPRS
HGNC 批准的基因符号：DARS2
细胞遗传学定位：1q25.1 基因组坐标（GRCh38）：1:173,824,673-173,858,546（来自 NCBI）
▼ 克隆与表达
Bonnefond等人（2005）通过搜索tRNA合成酶数据库，鉴定出了DARS2，他们将其称为MT-ASPRS。推导的 645 个氨基酸的蛋白质具有 47 个氨基酸的线粒体靶向信号，从而产生 598 个氨基酸的成熟蛋白质。DARS2 包含参与 ATP 结合、tRNA 结合和天冬氨酸识别的保守残基，以及氨基酸 tRNA 合成酶特征的催化位点基序。
▼ 基因功能
Bonnefond等（2005）发现重组DARS2氨酰化纯化的大肠杆菌tRNA-asp并体外转录人线粒体tRNA-asp（MTTD；590015）。凝胶过滤层析显示重组DARS2形成二聚体。
▼ 基因结构
Bonnefond et al.（2005）确定DARS2基因包含17个外显子，跨度32.5 kb。
▼ 测绘
Stumpf（2022）根据DARS2序列（GenBank BC045173）与基因组序列（GRCh38）的比对，将DARS2基因定位到染色体1q25.1。
▼ 分子遗传学
累及脑干和脊髓并伴有乳酸升高的白质脑病（LBSL；van der Knaap 等人（2003）根据磁共振成像和光谱学观察到的高度特征性异常星座来定义（611105）。受影响的个体会出现缓慢进展的小脑共济失调、痉挛和背柱功能障碍，有时伴有轻度认知缺陷或下降。Scheper 等人（2007）对与 LBSL 相关的染色体 1 候选区域中的基因进行了测序，并在所研究的所有 30 个家系的受影响个体中鉴定了 DARS2 基因中的复合杂合突变。突变蛋白的酶活性降低。令人惊讶的是，通过不同的测定确定，来自受影响个体的成纤维细胞和淋巴母细胞的线粒体复合物的活性正常。LBSL 是由编码线粒体氨乙酰基-tRNA 合成酶的基因突变引起的疾病的第一个例子。另一方面，在多种人类疾病中发现了编码线粒体 tRNA 的基因突变。
在Scheper等人（2007）的研究中，几乎所有患有LBSL的参与者都被发现携带1个突变，涉及外显子3（610956.0001）上游的一段T和C残基。在 400 个对照染色体中，Scheper 等人（2007）总是在 11 个 C 残基之前发现 3 个 T 残基，或者在 10 个 C 残基之前发现 4 个 T 残基。在 6 个受影响的个体中，1 个 C 残基被改变，而其他 22 个受影响的个体有 1 个等位基因，在 C 延伸之前只有 2 个 T 残基。预计此类变化会影响外显子 3 的剪接，导致蛋白质移码和截短。cDNA 分析证实了这种移码变体的存在，尽管浓度较低，可能是无义介导的 mRNA 衰变的结果。
Isohanni 等人（2010）发现所有 8 名 LBSL 患者都是 DARS2 基因突变的复合杂合子，这表明 DARS2 突变的纯合性对人类可能是致命的。
Miyake等人（2011）报道了3名近亲出生的日本同胞因DARS2基因纯合突变而患有严重的LBSL（610956.0012）。Miyake et al.（2011）指出，DARS2基因致病性突变的纯合性此前尚未有报道。
Synofzik等人（2011）在一名患有轻度LBSL的德国女性中发现了DARS基因中的纯合错义突变（610956.0013）。未受影响的父母是突变杂合子。
Van Berge 等人（2014）回顾了 120 名 LBSL 患者的 DARS2 基因突变情况。总体而言，鉴定出 60 种不同的突变，这些突变分布在整个基因中。116 名患者存在复合杂合突变，4 名患者存在纯合突变。94%（113/120）的患者为内含子2（位于外显子3上游）多聚嘧啶区突变的杂合子。该区域鉴定出13种不同的突变，其中228-20_-21delTTinsC（610956.0001） ）最常见，有 88 名患者。仅在复合杂合状态下鉴定出内含子 2 中多嘧啶束的突变。Van Berge 等人（2014）还测量了 4 名 LBSL 患者的淋巴母细胞中的天冬氨酰合成酶活性，与对照组相比，所有患者均显示出显着的活性丧失。
排除研究
Isohanni et al.（2010）发现321名多发性硬化症患者的DARS2基因变异之间没有关联。126200）。
▼ 动物模型
Rumyantseva et al.（2020）创建了浦肯野细胞（PC）特异性敲除 Dars2 小鼠模型，并观察到动物在 15 周龄左右出现运动障碍表型。此时，小鼠的 PC 数量也减少了 50%。基因敲除小鼠中的 PC 显示出强烈的线粒体呼吸链功能障碍，其特征是细胞色素 C 氧化酶减少和琥珀酸脱氢酶增加（复合物 IV 和复合物 II 活性的测量）。PC 的损失伴随着活化的小胶质细胞和肥大的伯格曼胶质细胞的增加，这两种神经炎症的指标。
▼ 等位基因变异体（13个选例）：
.0001 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2，2-BP DEL/1-BP INS
28例无血缘关系的白质脑病患者几乎全部伴有脑干和脊髓受累且乳酸升高（LBSL；Scheper 等人（2007）研究的（611105）是复合杂合突变，涉及外显子 3 上游的一段 T 和 C 残基，指定为 228-20_-21delTTinsC。该突变预计会导致移码和提前终止（Arg76SerfsTer5）。该插入缺失突变伴随着多种突变：来自荷兰的 1 名原始患者中的 L626V（610956.0002）、来自比利时的患者中的 R263X（610956.0003）、德国/哈萨克斯坦血统的同胞中的 R263Q（610956.0004）、C152F（610956.0005） ）来自俄罗斯、加拿大、意大利和德国的患者，由于剪接位点突变492+2T-C（610956.0006）导致的M134_K165del，葡萄牙患者的S45G（610956.0007），以及荷兰和挪威患者的R179H（610956.0008） 。
Isohanni 等人（2010）确定，在芬兰对照中，这种突变的频率为 95 分之一。
.0002 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2、LEU626VAL
讨论在脑干和脊髓受累伴乳酸升高的白质脑病患者中发现的复合杂合状态的 DARS2 基因 leu626-to-val（L626V）突变（LBSL；Scheper 等人（2007 年），参见 611105），参见 610956.0001。
L626V 取代是由 DARS2 基因外显子 3 中的 1875C-G 颠换引起的。
.0003 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2、ARG263TER
讨论在脑干和脊髓受累伴乳酸升高的白质脑病患者中发现的复合杂合状态的 DARS2 基因 arg263-to-ter（R263X）突变（LBSL；Scheper 等人（2007 年），参见 611105），参见 610956.0001。
R263X 取代是由外显子 9 中的 787C-T 转变引起的。
.0004 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2、ARG263GLN
讨论脑干和脊髓受累伴乳酸升高的白质脑病同胞中复合杂合状态的 DARS2 基因 arg263-to-gln（R263Q）突变（LBSL；Scheper 等人（2007 年），参见 611105），参见 610956.0001。
R263Q 取代是由外显子 9 中的 788G-A 转变引起的。
.0005 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2、CYS152PHE
讨论脑干脊髓受累伴乳酸升高的白质脑病（LBSL；Scheper 等人（2007 年），参见 611105），参见 610956.0001。
C152F 取代是由外显子 5 中的 455G-T 颠换引起的。
.0006 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2、IVS5DS、TC、+2
讨论脑干脊髓受累伴乳酸升高的白质脑病患者复合杂合状态下的DARS2基因剪接位点突变（492+2T-C）（LBSL；Scheper 等人（2007 年），参见 611105），参见 610956.0001。
该剪接位点突变导致外显子跳跃而没有移码（met134_lys165del）。
Isohanni et al.（2010）将492+2T-C剪接位点突变确定为芬兰人群的创始突变。7 名芬兰裔 LBSL 患者为该突变和 indel 突变（610956.0001）的复合杂合子。对照组中492+2T-C突变的携带者频率为380分之一。
.0007 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2、SER45GLY
讨论在脑干和脊髓受累伴乳酸升高的白质脑病患者中发现的复合杂合状态的 DARS2 基因 Ser45-to-gly（S45G）突变（LBSL；Scheper 等人（2007 年），参见 611105），参见 610956.0001。
S45G 取代是由外显子 2 中的 133A-G 转变引起的。
.0008 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2、ARG179HIS
脑干和脊髓受累且乳酸升高的白质脑病患者（LBSL；Scheper et al.（2007）从荷兰、德国和挪威获得了 611105），鉴定出 DARS2 基因中 arg179-to-his（R179H）突变的复合杂合性。在挪威同胞中，与Arg76SerfsTer5突变（610956.0001）结合；在一位来自荷兰的患者中，它与无义突变E425X（610956.0009）相结合。
.0009 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2、GLU425TER
讨论脑干和脊髓受累伴乳酸升高的白质脑病（LBSL；LBSL；Scheper 等人（2007 年），参见 611105），参见 610956.0008。
E425X 替换是由外显子 13 中的 1273G-T 颠换产生的。
.0010 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2、LEU613PHE
一名比利时白质脑病患者，脑干和脊髓受累，乳酸升高（LBSL；611105），Scheper et al.（2007）发现了DARS2基因中2个错义突变的复合杂合性：L613F（由外显子17中的1837C-T转换引起）和L626Q（610956.0011）。
.0011 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2、LEU626GLN
讨论在脑干和脊髓受累伴乳酸升高的白质脑病患者中发现的复合杂合状态的 DARS2 基因 leu626-to-gln（L626Q）突变（LBSL；611105），Scheper 等人（2007），参见 610956.0010。
L626Q 替换是由外显子 17 中的 1876T-A 颠换产生的。
.0012 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病
DARS2、IVS2、TA、-22
3 名日本同胞，由近亲父母出生，患有严重的白质脑病，累及脑干和脊髓，并伴有乳酸升高（LBSL；611105），Miyake et al.（2011）在 DARS2 基因外显子 3 上游 22 个碱基对处鉴定出纯合的 T 至 A 颠换。每个未受影响的亲本都是杂合突变，而在 395 个对照中未发现这种突变。对患者类淋巴母细胞的 RT-PCR 分析显示缺少所有外显子 3 的片段。患者细胞中野生型 DARS2 mRNA 转录本和蛋白质显着减少。这位21岁的先证者在3岁时出现躯干共济失调，随后出现眼球震颤、言语不清、震颤、痉挛和智力低下；他只能说一两个词。他的 2 个兄弟姐妹在 12 个月前发病，在童年时期死于呼吸道疾病。脑成像显示大脑、小脑、脑干和脊髓白质脑病。Miyake et al.（2011）指出，DARS2基因致病性突变的纯合性此前尚未有报道。
.0013 累及脑干和脊髓且乳酸升高的白质脑病，轻度
DARS2、ARG609TRP
一名 25 岁德国女性患有轻度白质脑病，累及脑干和脊髓，并伴有乳酸升高（LBSL；Synofzik et al.（2011）在DARS2基因的外显子17中鉴定出纯合的1825C-T转换，导致哺乳动物中高度保守的残基被arg609替换为trp（R609W）。每个未受影响的亲本都是杂合突变，而在 338 个对照中未发现这种突变。未进行功能分析。她出现阵发性运动诱发的步态共济失调，最初每天最多出现 5 次，持续数秒至 5 分钟，但几年内频率有所增加。其他特征包括位置和振动感的轻度远端缺陷、轻度腿部痉挛和反射亢进，但她从未出现永久性小脑共济失调或步态痉挛。血清乳酸间歇性升高，脑MRI显示小脑白质、大脑深部白质和脑室周围区有T2高信号病变，锥体束和背柱部分受累。用乙酰唑胺治疗可显着降低发作频率。研究结果表明，这种疾病可以有较温和的表型，甚至表现为阵发性共济失调。
