PKHD1 纤毛 IPT 结构域含有纤维囊肿蛋白/多聚导管蛋白；PKHD1
纤维囊肿蛋白; FCYT
POLYDUCTIN
多囊肾和肝脏疾病 1 基因
HGNC 批准的基因符号：PKHD1
细胞遗传学定位：6p12.3-p12.2 基因组坐标（GRCh38）：6:51,615,299-52,087,615（来自 NCBI）
▼ 克隆与表达
Ward et al.（2002）鉴定出一个编码大型受体样蛋白的基因是引起常染色体隐性多囊肾病（PKD4；PKD4；263200），也称为多囊肾和肝病-1，并命名为纤维囊蛋白。该基因的鉴定来自对大鼠模型的研究，其中常染色体隐性多囊肾病的基因对应到大鼠染色体 9 中，该区域与人类染色体 6 中包含 ARPKD 基因座的部分同源。PKHD1开放解读码组有12,222个碱基对，编码4,074个氨基酸的蛋白质。Ward et al.（2002）发现PKHD1转录本长约16 kb，在成人肾脏和胰腺中中等水平表达，在肝脏中表达较低。在胎儿肾脏中也检测到中等表达。PKHD1 编码的大蛋白含有多个拷贝的 TIG 结构域，与丛蛋白和转录因子共享。人们认为纤维囊肿素可能是在胶原凝集素g管和胆管分化中起作用的受体蛋白。
Onuchic et al.（2002）鉴定了几个不同的 PKHD1 转录本，其中包含独特的外显子组合。最长的开放阅读码组转录本编码了一个推导的 4,074 个氨基酸的完整膜蛋白，作者将其命名为多聚肽。该蛋白具有 3,858 个氨基酸的胞外 N 末端、一个单跨膜（TM）结构域和一个短的 C 末端。胞外区包含6个类免疫球蛋白丛蛋白（见601055）-转录因子（IPT）结构域，随后至少9个HbH1重复序列，这些重复序列通常与多糖酶相关。它还具有多个潜在的 N-糖基化位点、一个 RGD 结构域和 3 个推定的 cAMP/cGMP 磷酸化位点。其他 PKHD1 基因产物预计分为两大类：编码含有 TM 元件的蛋白质（可能与质膜相关）的蛋白质，以及编码缺乏 TM 结构域的蛋白质（可能被分泌）的蛋白质。 。Northern 印迹分析检测到 8.5 至 13 kb 的转录物涂片，在成人和胎儿肾脏中表达最高。成人肾脏显示出约 9.0 和 12.0 kb 的强弥散带，胎儿肾脏显示出更小且尺寸更均匀的转录物。在胰腺和肝脏中也检测到 PKHD1 表达水平低得多，但在任何其他检查组织中均未检测到。
▼ 基因结构
Ward et al.（2002）检测到 PKHD1 基因的 67 个外显子，跨越 472 kb 的基因组 DNA。开放阅读码组从外显子 2 开始。
Onuchic et al.（2002）确定PKHD1基因至少包含86个外显子，跨度可能高达643 kb。
▼ 测绘
Zerres等（1994）通过连锁分析将常染色体隐性多囊肾病基因定位到染色体6p21-cen，Mucher等（1994）将定位细化到染色体6p21.1-p12。Guay-Woodford et al.（1995）将PKHD1基因在染色体6p21.1-p12上的位置细化至3.8-cM间隔。
Gross（2016）根据PKHD1序列（GenBank AF480064）与基因组序列（GRCh38）的比对，将PKHD1基因定位到染色体6p12.3-p12.2。
人类 PKHD1 基因对应到染色体 6 的一个区域，与大鼠染色体 9 的一个区域具有同源同源性，该区域包含常染色体隐性多囊肾病（ARPKD）的基因突变体（Ward et al., 2002）。
▼ 基因功能
张等人（2004）发现，在小鼠胚胎发生过程中，Pkhd1在上皮衍生物中广泛表达，包括神经小管、肠道、肺支气管和肝细胞。在 ARPKD 遗传模型的 pck 大鼠肾脏中，Pkhd1 表达显着降低，但并非完全消失。在不同哺乳动物来源的培养肾细胞中，Pkhd1 与多囊蛋白-2 共定位于初级纤毛的基体。免疫反应性 Pkhd1 主要位于极化上皮细胞的顶端区域，表明它可能参与管腔结构的管生成和/或维持。
Kaimori et al.（2007）发现PKHD1蛋白经历了复杂的蛋白水解加工模式，类似于NOTCH的发现（参见190198）。在可能的原蛋白转化酶位点处的切割产生了一个大的胞外结构域，该结构域通过二硫桥连接到剩余的膜结合的C末端茎上。通过激活 ADAM 蛋白酶家族成员（参见 601533），该片段从初级纤毛中脱落，并且这种脱落允许通过 γ 分泌酶（参见 104311）依赖性细胞内 C 末端片段的伴随调节释放过程。定位于初级纤毛的内源性 PKHD1 在钙动员后经历受调节的脱落和膜内蛋白水解。该细胞内 C 末端片段以类似于 NOTCH 细胞内结构域的方式易位至细胞核。
张等人（2010）报道，内源性PKHD1定位于多种细胞系中分裂细胞的中心体和有丝分裂纺锤体。作者利用短发夹介导的 RNA 干扰表明，抑制 MDCK 和 mIMCD3 细胞中的 PKHD1 功能会导致中心体扩增、染色体滞后和多极纺锤体形成。与体外研究结果一致，还观察到人类 ARPKD 患者肾脏中的中心体扩增。作者得出结论，PKHD1 在细胞分裂过程中的中心体复制和有丝分裂纺锤体组装中具有新功能，并且 PKHD1 功能障碍导致的有丝分裂缺陷导致 ARPKD 中的囊肿发生。
▼ 生化特征
Ward et al.（2003）利用蛋白质印迹分析和免疫组织化学方法证明了 ARPKD 患者组织中缺乏纤维囊蛋白的抗体染色。正常发育的肾脏在分支输尿管芽和胶原凝集素g管中表达，并持续到成年期。在肝胆管、胰腺和发育中的睾丸中也发现了染色。肾上皮细胞（MDCK）的免疫荧光分析显示初级纤毛中有一个主要表达位点，这向作者表明 ARPKD 的主要缺陷可能与纤毛功能障碍有关。
▼ 分子遗传学
多囊肾病 4
Ward等（2002）对14名临床诊断或怀疑患有常染色体隐性多囊肾病（ARPKD）的先证者进行了PKHD1基因整个编码区的突变筛查。变性高效液相色谱（DHPLC）检测到PKD4患者（263200）有6个截短突变和12个错义突变。其中八个受影响的个体是复合杂合子。没有个体是截短突变的纯合子。在 1 个具有错义和截短突变复合杂合性的家系中（见 606702.0005），该疾病在成年期出现，并且 3 名受影响同胞中的 2 名与严重肾脏疾病无关。
Bergmann et al.（2003）指出，已经描述了 29 种不同的 PKHD1 突变。他们报道了对 90 名 ARPKD 患者进行的突变筛查，发现了 110 个等位基因的突变，检出率为 61%。检测到的突变中有 34 种以前从未报道过。发现突变分散在整个基因中，没有证据表明突变聚集在特定位点。预计大约 45% 的变化会截断蛋白质。所有错义突变都是非保守性的，受影响的氨基酸残基被发现在鼠多聚导管蛋白直向同源物中是保守的。一种复发突变T36M（606702.0001）被认为是突变热点，并在多种人群中发现。两个创始人突变 R496X（606702.0007）和 V3471G（606702.0008）约占芬兰人群 PKHD1 突变的 60%。
Bergmann et al.（2004）提供了一个更新，编译了所有已知的 PKHD1 突变和多态性/序列变体。发现突变分散在整个基因中，没有证据表明突变聚集在特定位点。大多数是单个家庭所独有的（“私人突变”）。所有携带 2 个截短突变的患者都表现出严重的表型，导致围产期或新生儿死亡，而新生儿期幸存的患者则至少携带 1 个错义突变。然而，一些错义变化与截断突变一样具有破坏性。
Bergmann 等人（2004）在一系列 40 个明显不相关的 ARPKD 家庭（至少有 1 名围产期或新生儿死亡儿童）中通过 DHPLC 进行了 PKHD1 突变筛查。他们观察到了预期的 80 个突变中的 68 个，对应的检出率为 85%。在已发现的突变中，有 23 种以前未曾报道过。Bergmann et al.（2004）在29个家族和十分之一的家族中检测到了2个潜在突变。因此，在除 1 个家族（98%）之外的所有家族中，他们能够鉴定出至少 1 个突变来证实 PKD4 的诊断。预计大约三分之二的变化会截断蛋白质。
Bergmann等人（2005）指出，总共263个不同的PKHD1突变（在639个突变等位基因中发现）已在他们的基因座特异性数据库中注册。基于 DHPLC 的突变研究报告检测率约为 80%，并且在超过 95% 的家庭中发现至少 1 个 PKHD1 突变。除了少数群体特异性的起始等位基因和常见的T36M突变（606702.0001）外，PKHD1具有等位基因多样性的特点。Bergmann等人（2005）指出，如果筛选77个DHPLC片段中的27个子集，则可以鉴定约80%的已知PKHD1突变。
Adeva等（2006）评论说，常染色体隐性遗传的多囊肾病通常被认为是一种婴儿疾病，其典型表现是在子宫内或新生儿期检测到肾脏回声极大增大，常常导致新生儿死亡。他们回顾性审查了1961年至2004年在梅奥诊所诊断为ARPKD或先天性肝纤维化的患者的临床记录，并在可能的情况下进行了PKHD1突变筛查。他们发现了65例被认为符合诊断标准的病例，平均持续时间为随访8.6+/-6.4年。55 例患者存在 ARPKD，其中 10 例患有孤立性先天性肝纤维化，没有或很少有肾脏受累。对31个家系进行突变分析，25个家系中至少检测到1个突变（81%），其中76%检测到突变等位基因。与该组患者相对较轻的疾病表现一致，大多数变化是错义的（79%），没有病例出现2个截断变化。所有诊断组均检测到突变，表明 PKHD1 突变可能导致先天性肝纤维化，且肾脏受累最少。
Losekoot et al.（2005）通过对编码纤维囊蛋白/多导蛋白的最长转录本的67个外显子进行直接测序，对PKHD1基因进行了突变分析。他们研究了 39 个分离 PKD 的主要是荷兰家庭，并在 78 个染色体上发现了 68 个突变。其中一些突变源自共同的祖先；另一些则来自共同的祖先。其他的可能会反复出现。显然没有任何突变热点的迹象。
在癌症中的作用
Sjoblom等人（2006）通过对14,662个人类蛋白质编码转录本进行高通量筛选，发现PKHD1基因是结直肠癌中第七常见的体细胞突变基因（114500）。
Ward et al.（2011）观察到常见的T36M（606702.0001）等位基因与预防结直肠癌之间存在关联。突变等位基因的种系杂合性在 3,603 名健康欧洲对照者中为 0.42%，在 3,767 名结直肠癌患者中为 0.027%（p = 0.0002；优势比为0.072）。Ward et al.（2011）结合一组 ARPKD 患者的数据估计欧洲人群中 T36M 的频率为 3.2%。
▼ 动物模型
Lager et al.（2001）和Sanzen et al.（2001）描述了常染色体隐性多囊肾病的大鼠模型，其中动物出现导管源性肾囊肿、导管板畸形和肝囊肿病，相似人类 ARPKD。Ward等人（2002）将“多囊肾”（Pck）大鼠中存在缺陷的Pkhd1基因定位到染色体9，并发现移码突变是导致该表型的原因。
Hiesberger et al.（2004）鉴定出一个进化上保守的转录因子-2（TCF2，或HNF1B）；189907）-小鼠Pkhd1基因近端启动子的结合位点。野生型 Tcf2 和结构相关的 Tcf1（142410）被发现特异性结合 Pkhd1 启动子并激活基因转录。显性失活 Tcf2 突变体的表达抑制 Pkhd1 表达并在转基因小鼠中产生肾囊肿。Pkhd1 转录物在囊肿内壁细胞中不存在，但存在于形态正常的周围小管中。作者得出结论，TCF2 直接调节 PKHD1 的转录，抑制 PKHD1 基因表达可能导致患有年轻 V 型糖尿病（MODY5；MODY5；137920）。
多囊肝病（PCLD；2个基因突变）结合靶向敲除和过表达 174050），Prkcsh（177060）和Sec63（608648），以及多囊肾病中突变的3个基因，Pkd1（601313），Pkd2（173910）和Pkhd1，Fedeles et al.（2011）在多囊肾病中产生了一系列囊性疾病严重程度老鼠。除了 Pkd2 完全丧失之外，这些基因的所有组合中囊肿的形成均通过改变 Pkd1 的表达而受到显着调节。在常染色体显性多囊肝病模型中，紫色体抑制增加了缺乏 Prkcsh 的细胞中 Pkd1 的稳态水平，并减少了囊性病变。Fedeles et al.（2011）的结论是PRKCSH、SEC63、PKD1、PKD2和PKHD1形成了一个相互作用网络，其中PKD1作为限速组件。
▼ 等位基因变异体（9个精选例子）：
.0001 多囊肾病 4
包括预防结直肠癌
PKHD1、THR36MET
诊断为常染色体隐性遗传性多囊肾病（PKD4；263200）是在子宫内产生的，Ward et al.（2002）发现PKHD1基因的外显子3中存在107C-T转变，导致纤维囊肿素中的thr36-to-met（T36M）氨基酸取代。该婴儿患有先天性肝纤维化，出生时需要机械通气，并且患有高血压。患者3岁时出现吐血，并有静脉曲张。
Bergmann et al.（2003）得出结论，T36M突变代表了一个突变热点，因为它是反复出现的并且在多种人群中都观察到。
Ward et al.（2011）估计欧洲人群中T36M的频率为3.2%。Ward 等人（2011）观察到常见的 T36M 等位基因与预防结直肠癌之间存在关联（114500）。突变等位基因的种系杂合性在 3,603 名健康欧洲对照者中为 0.42%，在 3,767 名结直肠癌患者中为 0.027%（p = 0.0002；优势比为0.072）。作者推测，纤维囊肿蛋白活性降低可能会增强有丝分裂的不稳定性，从而抑制致癌作用。
.0002 多囊肾病 4
PKHD1、SER1664PHE
诊断为常染色体隐性遗传性多囊肾病（PKD4；263200）是在9个月大时根据腹部肿块制作的，Ward et al.（2002）发现PKHD1基因中2个错义突变的复合杂合性：ser1664到phe（S1664F），由4991C-T转变产生、ser3018 转 phe（S3018F; 606702.0003），由 9053C-T 转换产生。婴儿患有先天性肝纤维化和卡罗利病。还描述了双侧腹股沟疝气、幽门狭窄和尿酸极低。
.0003 多囊肾病 4
PKHD1、SER3018PHE
讨论一例常染色体隐性遗传性多囊肾病（PKD4；263200），Ward 等人（2002），参见 606702.0002。
.0004 多囊肾病 4
PKHD1、VAL1741MET
一名男性被诊断为常染色体隐性遗传性多囊肾病（PKD4；263200）是在25岁时首次根据胁腹疼痛而提出的，Ward等人（2002）在PKHD1基因的外显子32中发现了val1741-to-met（V1741M）错义突变，该突变是由5221G-核苷酸变化。通过肾脏影像学检查，他患有多囊肾，但主要变化在肝脏，显示出先天性肝纤维化和卡罗利病。他患有食管静脉曲张、胆管炎和脾肿大。患者无高血压，41岁时血清肌酐为1.8。
.0005 多囊肾病 4
PKHD1、ARG2671TER
Ward et al.（2002）描述了患有常染色体隐性多囊肾病（PKD4；PKD4；263200）分别在37、42和42岁时诊断：arg2671至ter（R2671X），遗传自母亲，以及ile3553至thr（I3553T；606702.0006），继承自父亲。截短突变是由外显子 50 中的 8011C-T 转变引起的；错义突变，来自外显子 61 中的 10658T-C 转换。其中一个姐妹患有单个肾囊肿；另一个姐姐患有多发性肾囊肿。弟弟患有卡罗利病，但没有先天性肝纤维化；姐妹俩患有先天性肝纤维化，但没有卡罗利病。
.0006 多囊肾病 4
PKHD1、ILE3553THR
讨论多囊肾病（PKD4；PKD4；263200），Ward 等人（2002），参见 606702.0005。
.0007 多囊肾病 4
PKHD1、ARG496TER
来自芬兰18个常染色体隐性遗传性多囊肾病（PKD4；Bergmann et al.（263200），Bergmann et al.（2003）在PKHD1 cDNA序列的外显子16中发现了一个1486C-T转换，导致arg496到ter（R496X）突变。在来自其他 5 个患有该疾病的芬兰家庭的患者中，他们在 cDNA 序列的外显子 61 中发现了 10412T-G 颠换，导致 val3471-to-gly（V3471G; 606702.0008）突变。Bergmann et al.（2003）指出，这两个创始人突变约占芬兰人群中 PKHD1 突变的 60%。
.0008 多囊肾病 4
PKHD1、VAL3471GLY
讨论常染色体隐性遗传多囊肾病（PKD4）患者PKHD1基因复合杂合状态的val3471-to-gly（V3471G）突变；263200），Bergmann 等人（2003），参见 606702.0007。
.0009 多囊肾病 4
PKHD1、IVS46DS、AG、+653
4个无血缘关系的法国常染色体隐性多囊肾家族的受累成员（PKD4；263200），Michel-Calemard 等人（2009）在 PKHD1 基因的内含子 46 深处发现了一个 A 到 G 的转变，导致了一个新的供体剪接位点、一个假外显子的框外插入以及过早的表达。外显子 47 终止。每位患者都是 IVS46 突变和 PKHD1 基因另一个致病性突变的复合杂合子。单倍型分析表明 IVS46 突变具有创始人效应。在 100 个对照等位基因中未发现该突变。
