钾电压门控通道，SHAL 相关亚科，成员 3；KCND3
Kv4.3
KCND3S
此条目中代表的其他实体：
KCND3L，包含
HGNC 批准的基因符号：KCND3
细胞遗传学定位：1p13.2 基因组坐标（GRCh38）：1:111,770,662-111,989,668（来自 NCBI）
▼ 说明
KCND3 基因编码 Kv4.3，它是 A 型电压门控钾通道 Shal 家族的一个 α 子单元，在可兴奋细胞的膜复极化中发挥重要作用（Lee 等人总结，2012）。
▼ 克隆与表达
Kong等（1998）通过筛选心脏cDNA文库和人心室RNA的RT-PCR，孤立出编码KCND3的cDNA。推导的 637 个氨基酸的蛋白质与大鼠同源物具有 99% 的序列同源性。KCND3 包含 6 个跨膜片段以及细胞内 N 端和 C 端。RT-PCR 和序列分析证明存在剪接变体 KCND3L，其插入片段编码额外的 19 个氨基酸并含有磷酸化位点。较短的亚型被命名为 KCND3S。Zhu et al.（1999）发现KCND3L、KCND1（300281）和KCND2（605410）蛋白具有60%的序列同一性和71%的同源性，其中C端保守性最少。通过Northern印迹分析，Kong等人（1998）检测到8.5-kb转录物的表达，该转录物在脑和心脏中最丰富，但在肾、肝、肺、胰腺、脾或骨骼肌中检测不到。Isbrandt et al.（2000）用同样的方法发现大脑内的表达在大脑皮层中最多。通过RT-PCR分析，他们发现长转录本在丘脑、尾状核、白质和骨骺中占主导地位，而短转录本在额叶皮质、枕叶和小脑皮质中更为丰富。Dilks等（1999）从人的心脏和大脑中克隆了KCND3，通过RT-PCR发现心脏中仅表达KCND3的长形式。Isbrandt et al.（2000）确定长形式的 KCND3 基因包含 7 个外显子，跨度至少 25 kb。较短的亚型由 6 个外显子编码。Kong等（1998）和Dilks等（1999）发现剪接变体在基础状态下的电压依赖性或失活动力学方面没有差异。
在人类小脑组织中，Duarri 等人（2012）在浦肯野细胞体中发现了弱的、间断的 KCND3 基因免疫染色。
▼ 基因功能
瞬时外向钾电流 I（to） 在许多物种（包括人类）复极的早期阶段尤其重要，因为它设定了心房和心室动作电位的平台电压。KCND2 和/或 KCND3 编码负责 I（to）的初级 α 子单元（Tseng，1999）。在人类心室中，KCND3 是编码 I（to）下方 K+ 通道的基因（Dixon et al., 1996）。
▼ 测绘
Kong等（1998）通过FISH将KCND3基因定位到染色体1p13.3。Postma et al.(2000)通过辐射杂交图谱将该基因定位于1p13.2。
▼ 分子遗传学
脊髓小脑共济失调 19
一个患有脊髓小脑性共济失调-19（SCA19；SCA19；607346），最初由 Chung 等人（2003）报道为具有 SCA22，Lee 等人（2012）鉴定出 KCND3 基因（605411.0001）中杂合的 3-bp 缺失。在一个患有常染色体显性 SCA 的法国家庭的受影响成员中也发现了相同的杂合性缺失。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在两个家族中都与该疾病分离。在 HEK293 细胞中，突变蛋白没有表现出明显的细胞表面表达，并且似乎异常地保留在内质网内。电压钳记录显示，与野生型细胞相比，响应电压的外向钾电流减少。在一个德系犹太人家庭和 55 个患有晚发性 SCA 的日本家庭中的 3 个中，在 KCND3 基因中发现了另外 3 个杂合错义变异（G345V、V338E 或 T377M），但这些变异与表型的分离尚不清楚，并且没有功能性。对这些变体进行了研究。105个中国遗传性共济失调家系的先证者中未发现KCND3突变。
在一个患有 SCA19 的荷兰大家族的受影响成员中，最初由 Schelhaas 等人（2001）报道，Duarri 等人（2012）在 KCND3 基因（T352P）中发现了杂合突变；605411.0002）。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。将突变转染到 HeLa 细胞中显示，突变蛋白几乎没有细胞表面表达，而是在内质网中积累，这与运输缺陷一致。与野生型蛋白相比，突变蛋白的降解速度更快，表明它是错误折叠的。通过与 KCHIP2（604661）的活性亚型共表达可以挽救运输和降解缺陷。膜片钳记录显示突变通道几乎没有可检测到的电流活性（与野生型相比为1%）。Duarri等（2012）提出了显性负效应，并假设异常的通道功能可能由于细胞内钙稳态异常、长期增强或抑制的缺陷或内质网应激反应的慢性激活而导致细胞毒性。在 2 个先证者中发现了另外两个错义变异，但家族内变异的分离尚不清楚。
布鲁格达综合症9
在 86 名 Brugada 综合征患者（参见 BRGDA9, 616399）的队列中，8 个已知 Brugada 相关基因突变呈阴性，Giudicessi 等人（2011）分析了候选基因 KCND3，并在 2 名不相关的患者中鉴定出杂合错义突变， L450F（605411.0005）和G600R（605411.0006）。功能分析表明，这两种变异都是功能获得性突变。
Giudicesi et al.（2012）利用123例不明原因猝死病例的DNA样本，对7个主要和12个次要离子通道病相关基因进行了突变筛查，分析了KCND3基因，并鉴定了2例中错义突变的杂合性， 1例为G600R突变，1例为V392I突变（605411.0007）。V392I突变在功能研究中被证明是功能获得性改变，这也证实了G600R突变的功能获得性本质。192例婴儿猝死综合征（SIDS；见272120）。
▼ 等位基因变异体（7个精选示例）：
.0001 脊髓小脑共济失调 19
KCND3、3-BP DEL、679TTC
一个患有脊髓小脑性共济失调-19（SCA19；SCA19；607346），最初由 Chung 等（2003）报道，Lee 等（2012）在 KCND3 基因中发现了一个杂合的 3-bp 缺失（c.679_681delTTC），导致高度保守残基 Phe227 的缺失在 S2 跨膜结构域中。在一个患有常染色体显性 SCA 的法国家庭的受影响成员中也发现了相同的杂合性缺失。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在两个家族中都与该疾病分离。该突变不存在于 dbSNP、1000 个基因组计划或外显子组变异服务器数据库、500 个中国台湾对照或 152 个法国对照中。在 HEK293 细胞中，突变蛋白没有表现出明显的细胞表面表达，并且似乎异常地保留在内质网内。电压钳记录显示，与野生型细胞相比，响应电压的外向钾电流减少。
.0002 脊髓小脑共济失调 19
KCND3、THR352PRO
患有脊髓小脑性共济失调-19（SCA19；SCA19；607346），最初由Schelhaas et al.（2001）报道，Duarri et al.（2012）在KCND3基因中发现了一个杂合的c.1054A-C颠换，导致thr352-to-pro（T352P）高度替换。第三细胞外环中的保守残基。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。它不存在于 dbSNP、1000 个基因组计划、外显子组变异服务器数据库或 800 个荷兰对照染色体中。1 名受影响个体的小脑组织在浦肯野细胞体的大点内显示出强烈的 KCND3 染色。将突变转染到 HeLa 细胞中显示，突变蛋白几乎没有细胞表面表达，而是在内质网中积累，这与运输缺陷一致。与野生型蛋白相比，突变蛋白的降解速度更快，表明它是错误折叠的。通过与 KCHIP2（604661）的活性亚型共表达可以挽救运输和降解缺陷。膜片钳记录显示突变通道几乎没有可检测到的电流活性（与野生型相比为1%）。
.0003 意义不明的变体
KCND3、MET373ILE
该变异被归类为意义不明的变异，因为其对脊髓小脑共济失调-19（607346）的贡献尚未得到证实。
Duarri et al.（2012）在一对患有迟发性脊髓小脑共济失调的荷兰父女中发现了 KCND3 基因中杂合的 c.1119G-A 转换，导致高度保守的 met373 到 ile（M373I）取代残留物。该突变最初是通过对 230 名患有共济失调的荷兰先证者的 KCND3 基因进行直接测序发现的，其中几个已知 SCA 基因的突变尚未被发现。它不存在于 dbSNP、1000 个基因组计划、外显子组变异服务器数据库或 800 个荷兰对照染色体中。先证者在 44 岁时进行的测试中出现了不明确的神经系统体征，后来在 52 岁时没有出现神经系统体征，这与无症状携带者的身份一致。他有相关的家族史，他的父亲和妹妹都表现出这种疾病的迹象。他的父亲受到的影响更为严重，55 岁时出现进行性共济失调步态、构音障碍，脑部 MRI 显示小脑萎缩。他的姐姐 64 岁时患有非常轻微的步态障碍。将 M373I 突变体转染 HeLa 细胞后发现，突变蛋白几乎没有细胞表面表达，而是在内质网中积累，这与运输缺陷一致。与野生型蛋白相比，突变蛋白的降解速度更快，表明它是错误折叠的。通过与 KCHIP2（604661）的活性亚型共表达可以挽救运输和降解缺陷。膜片钳记录显示突变通道的电流活性降低（对照的 25%）。
.0004 意义不明的变体
KCND3、SER390ASN
该变异被归类为意义不明的变异，因为其对脊髓小脑共济失调-19（607346）的贡献尚未得到证实。
Duarri et al.（2012）在一名 30 岁时患有缓慢进行性脊髓小脑性共济失调的荷兰男子中，发现了 KCND3 基因中的杂合性 c.1169G-A 转换，导致了 Ser390 到 asn（S390N）的取代。高度保守的残基。该突变是通过对 230 名患有共济失调的荷兰先证者的 KCND3 基因进行直接测序发现的，其中几个已知 SCA 基因的突变尚未被发现。它不存在于 dbSNP、1000 个基因组计划、外显子组变异服务器数据库或 800 个荷兰对照染色体中。患者患有痉挛性共济失调、构音障碍、眼跳、眼球震颤、认知障碍、听力缺陷以及脑部影像学显示小脑萎缩。该患者的母亲和兄弟被诊断患有类似的疾病，但无法从他们身上获得遗传物质来证实 S390N 变异与该疾病的共分离。将 M373I 突变体转染 HeLa 细胞后发现，突变蛋白几乎没有细胞表面表达，而是在内质网中积累，这与运输缺陷一致。与野生型蛋白相比，突变蛋白的降解速度更快，表明它是错误折叠的。与 KCHIP2（604661）活性亚型共表达无法挽救运输和降解缺陷。膜片钳记录显示突变通道的电流活性降低（对照的 13%）。
.0005 布鲁格达综合症 9
KCND3、LEU450PHE
一名 45 岁男性，患有 Brugada 综合征（BRGDA9; 616399），Giudicessi et al.（2011）鉴定出KCND3基因中c.348C-T转换的杂合性，导致Kv4.3羧基C末端高度保守的残基处由leu450到phe（L450F）取代。在 1,560 个参考等位基因中未发现该突变。HEK293 细胞的功能分析显示，L450F 突变体在 0 mV 和 40 mV 时的瞬时外向电流密度显着增加，比野生型增加了 154.3% 和 146.2%。此外，L450F突变体显着增加了40 mV瞬时外向电流的总电荷，比野生型增加了117%，并显着改变了失活动力学。
.0006 布鲁格达综合症 9
KCND3、GLY600ARG（rs149344567）
一名 22 岁男性患有 Brugada 综合征（BRGDA9; 616399），Giudicessi et al.（2011）鉴定出KCND3基因中c.1798G-C颠换（后来Giudicessi et al.（2012）报道为c.1798G-A转换）的杂合性，导致gly600- Kv4.3 C 末端高度保守的残基被 to-arg（G600R）取代。在 1,560 个参考等位基因中未发现该突变。HEK293 细胞的功能分析显示，G600R 突变体在 0 mV 和 40 mV 时的瞬时外向电流密度显着增加，比野生型增加了 48.1% 和 50.4%。此外，与野生型相比，G600R 突变体在 0 至 40 mV 范围内表现出显着较慢的失活，并且在 40 mV 时瞬时外向电流的总电荷显着增加。
Giudicessi et al.（2012）利用一名23岁无症状男性运动员（在游泳时因心肺骤停而死亡）的DNA，鉴定出了KCND3基因中G600R取代的杂合性。在1,560个参考等位基因或千人基因组计划数据库中均未发现该变异（rs149344567）；在dbSNP（build 134）数据库中的单个个体中发现了它。先证者的死前心电图（ECG）无法获得。没有不明原因猝死的家族史，据报道，他的父母和妹妹的心电图检查结果正常。家庭成员拒绝提供 DNA 进行基因检测。HEK293 细胞的功能分析证实了 G600R 变体具有显着的功能获得性电生理表型。
.0007 布鲁格达综合症 9
KCND3、VAL392ILE
一名有晕厥发作史的 20 岁男子的 DNA 样本中，他被发现躺在床上失去反应且无法复苏（BRGDA9；616399），Giudicessi et al.（2012）鉴定了KCND3基因中c.1174G-A转变的杂合性，导致保守残基处的val392到ile（V392I）替换。在 1,560 个参考等位基因、千人基因组计划或 dbSNP（build 134）数据库中均未发现该变异。先证者的死前心电图（ECG）无法获得，家庭成员拒绝参与该研究。HEK293 细胞的功能分析表明，V392I 突变体 Kv4.3 通道显着增加了峰值瞬时外向电流密度（100.4%）和总电荷（298.7%），同时减慢了衰减时间（138%），表明功能获得了增强。然而，V392I突变体也减慢了失活的恢复（360.9%），表明存在混合的电生理表型。Giudicesi等（2012）指出，该患者在睡眠期间死亡与Brugada综合征样功能获得作为主要潜在病因一致，而Brugada综合征引发的致命性心律失常作为主要心律失常表型。
