ANOSMIN 1; ANOS1

卡尔曼综合征间隔期基因 1; KALIG1
粘附分子样，X染色体连锁; ADMLX
KAL1 基因；KAL1

HGNC 批准的基因符号：ANOS1

细胞遗传学定位：Xp22.31 基因组坐标（GRCh38）：X:8,528,874-8,732,137（来自 NCBI）

▼ 说明

KAL1基因编码一种蛋白质anosmin，它在GNRH（152760）神经元和嗅觉神经向下丘脑的迁移中起关键作用（Cariboni等人总结，2004）。

▼ 克隆与表达

Legouis et al.（1991）对X染色体连锁Kallmann综合征（308700）关键区域内的67 kb基因组DNA进行了测序。他们在编码 679 个氨基酸的蛋白质的 cDNA 中发现了通过多参数计算机程序识别的 2 个候选外显子。该候选基因ADMLX（adhesion molecular-like，X染色体连锁）在Kallmann患者的3-prime编码区被中断，其中KAL缺失区间的近端是先前定义的。预测的蛋白序列与纤连蛋白III型（FN3）重复序列具有同源性。因此，ADMLX 编码与胚胎神经元迁移缺陷一致的推定粘附分子。

Franco等人（1991）表明KALIG1基因与参与细胞粘附和轴突寻路的分子具有同源性，进一步支持了该基因的分子缺陷导致卡尔曼综合征的神经元迁移缺陷的观点。

Legouis等人（1993）确定了鸡和鹌鹑KAL cDNA的完整编码序列，并证明与人KAL cDNA的整体一致性分别为73%和72%。这相当于蛋白质水平上的 76% 和 75% 同一性。

▼ 基因结构

Del Castillo 等人（1992）证明 KAL1 基因由 14 个跨度为 120 至 200 kb 的外显子组成，这些外显子与预测蛋白中的结构域分布相关，包括 4 个纤连蛋白 III 型重复序列。Yq11 上的同源位点 KALP 有几个大的缺失和一些小的插入、缺失和碱基替换，这表明它是一个未经加工的假基因。人类KAL1和KALP之间的序列差异以及其他灵长类动物中KAL同源序列的染色体位置表明，KALP和Yq11上的类固醇硫酸酯酶假基因（见300747）参与了灵长类进化过程中Y染色体上的相同重排事件。Incerti et al.（1992）将KALP假基因定位于Yq11.2，得到了类似的结论。

▼ 测绘

Franco等人（1991）将一个基因定位到染色体Xp22.3上的卡尔曼综合征关键区域，他们将其称为KALIG1（卡尔曼综合征间隔基因-1）。

▼ 基因功能

Soussi-Yanicostas等（1996）表明KAL蛋白是N-糖基化的，分泌于细胞培养基中，并定位于细胞表面。人KAL cDNA转染中国仓鼠卵巢（CHO）细胞后，产生相应的编码蛋白。多项证据表明，蛋白聚糖的硫酸乙酰肝素链参与 KAL 蛋白与细胞膜的结合。作者针对纯化的 KAL 蛋白生成了多克隆和单克隆抗体。通过这些，他们检测并表征了胚胎发育后期鸡中枢神经系统中 KAL 基因编码的蛋白质。该蛋白质由特定的神经元细胞群合成，包括小脑中的浦肯野细胞、嗅球中的二尖瓣细胞以及视顶盖和纹状体中的几个亚群。该蛋白质的分子量约为 100 kD，作者将其命名为 anosmin-1，以参考卡尔曼病的嗅觉缺陷特征。Anosmin-1被认为是细胞外基质成分。由于肝素处理小脑和顶盖的细胞膜部分会导致蛋白质的释放，Soussi-Yanicostas 等人（1996）提出，1 个或多个硫酸乙酰肝素蛋白多糖参与了 anosmin-1 与细胞膜的结合。体内。

Rugarli et al.（1996）报道KAL编码了一个预测的680个氨基酸的多肽，该多肽具有蛋白酶抑制剂结构域，其后是4个纤连蛋白III型重复序列。由于这种蛋白质的丰度较低，阻碍了生化表征，因此他们进行了转染实验，在真核细胞中过度表达人类和鸡 KAL。Rugarli et al.（1996）报道KAL位于细胞表面，并且似乎作为可扩散分子被分泌。他们证明 KAL 经历蛋白水解裂解产生可扩散成分，并且这种可扩散形式被纳入细胞外基质中。Rugarli et al.（1996）推测，KAL一旦融入嗅球细胞外基质，可能会促进嗅轴突的最终迁移和目标识别。

Soussi-Yanicostas等人（2002）表明，在器官型培养物中，抗anosmin-1抗体可阻断大鼠嗅球输出神经元（二尖瓣和簇状细胞）侧支的形成。此外，anosmin-1 极大地增强了培养物中这些分离神经元的轴突分支。梨状皮层或产生 anosmin-1 的 CHO 细胞的共培养实验表明，anosmin-1 是这些神经元轴突的化学引诱剂，表明这种在梨状皮层中表达的蛋白质在体内吸引其侧支分支。作者得出结论，anosmin-1 具有双重分支促进和引导活性，并参与嗅觉皮层二尖瓣和簇状细胞轴突侧枝的模式化。

Bulow 等人（2002）表明，KAL1 的线虫同源物在选定的感觉神经元和中间神经元类别中的表达引起高度渗透、剂量依赖性和细胞自主的轴突分支表型。在不同的细胞环境中，异源线虫 Kal1 表达引起高度渗透的轴突错误路由表型。轴突分支和错误路由活动需要 KAL1 蛋白的不同结构域。在基因修饰筛选中，Bulow 等人（2002）分离出几个抑制或增强 Kal1 诱导的轴突缺陷的基因座，其中 1 个基因座编码一种修饰硫酸乙酰肝素蛋白聚糖中特定残基的酶，即乙酰肝素 6-O-磺基转移酶（604846）。Bulow et al.（2002）假设KAL1通过硫酸乙酰肝素蛋白聚糖与其同源受体或其他细胞外信号结合，诱导轴突分支和轴突错误路由。

基于他们发现成纤维细胞生长因子受体-1（FGFR1；FGFR1；136350）引起常染色体形式的低促性腺激素性性腺功能减退症伴嗅觉丧失（HH2；Kallmann综合征，147950），Dode等（2003）提出KAL1基因产物，细胞外基质蛋白anosmin-1参与FGF信号传导，anosmin-1和FGFR1之间存在相互作用，并且FGFR1越高，该疾病在男性中的流行是由于 anosmin-1 剂量的性别差异，因为 KAL1 部分逃脱了 X 失活。

Cariboni et al.（2004）表明anosmin-1对GNRH（152760）神经元的迁移活动有直接作用。他们发现，将永生化的迁移 GnRH 神经元暴露于富含 anosmin-1 的培养基中会产生细胞特异性的趋化反应。突变体anosmin-1（308700.0007）富集培养基不影响GnRH神经元的化学迁移。Anosmin 通过与硫酸乙酰肝素蛋白聚糖相互作用而与神经元细胞表面结合，并且富含 anosmin-1 的培养基的趋化作用可以被肝素或肝素酶预处理特异性阻断。

▼ 细胞遗传学

Maya-Nunez et al.（1998）描述了由于KAL1基因前3个外显子缺失和类固醇硫酸酯酶基因（STS；STS；300747）。20岁受试者患有性腺机能减退和嗅觉丧失，以及全身性鱼鳞病（见308100）。他们发现了 6 个家族中 STS 和 KAL 基因完全缺失的报告，以及 1 个先前描述的 3 个同胞的 STS 基因完全缺失和 KAL 基因部分缺失的报告。KAL 基因最接近 STS 基因，其 3 素末端朝向端粒。因此，令人惊讶的是 KAL 基因的 5-prime 末端被删除。据说这是 KAL 基因该区域缺失（或点突变）的首次报道。与 KAL 基因的乳清酸性蛋白基序相对应的保守的富含半胱氨酸的 N 末端区域的参与证明了该特定区域对于该基因功能的重要性。

▼ 分子遗传学

患有卡尔曼综合征的患者和他的兄弟（HH1; 308700），Bick et al.（1992）检测到KAL1基因（300836.0001）中有3,300 bp的缺失。

Hardelin等人（1993）报告了对21名患有家族性卡尔曼综合征的无关男性进行KAL1基因突变搜索的结果。Southern 印迹分析检测到 2 个家族中包括整个 KAL 基因的 Xp22.3 大缺失。通过对其他 19 名患者的 14 个编码外显子和剪接位点连接处进行测序，他们在 4 个外显子和 1 个剪接位点的不同位置发现了 9 个点突变。他们强调 X染色体连锁 Kallmann 综合征患者中单侧肾发育不全的发生率较高；11 名 KAL 基因发生改变的男性中有 6 名表现出这一特征。

Parenti等（1995）报道了3个兄弟的X染色体连锁鱼鳞病和Kallmann综合征变异表达的病例。所有 3 个基因都有相同的缺失，从而保留了 KAL1 基因的第一个外显子；然而，一名兄弟仅有轻度嗅觉减退，青春期进展正常，而其他兄弟则受到严重影响。变异的原因尚不清楚。

Georgopoulos 等人（1997）测定了散发性 GNRH 缺陷受试者中 KAL1 基因突变的频率，散发性 GNRH 缺陷是一种以 GNRH 分泌功能缺陷为特征的遗传性疾病。这些患者中，21 名患者中只有 1 名（5%）存在 KAL1 突变（从密码子 464 开始缺失 14 个碱基）；该患者还患有嗅觉丧失症（卡尔曼综合征）。在来自具有 X染色体连锁遗传模式的家族的 3 名无关患者中，每人均检测到 3 种不同的突变。这些是在第 328 位引入终止密码子的单碱基替换，另一个编码 phe517 到 leu 的替换，以及在外显子 8 的 3-prime 外显子-内含子剪接位点处的 9 个碱基缺失。Georgopoulos 等人。 1997）提示散发性 GNRH 缺陷患者 KAL1 基因编码区突变发生率较低。

Oliveira 等人（2001）检查了 101 名伴有或不伴有嗅觉丧失的特发性低促性腺激素性性腺功能减退症患者及其家人，以确定他们的遗传模式、KAL1 突变的发生率、基因型-表型相关性，以及在 38 名个体的子集中确定了他们的神经内分泌表型。101名患者中，59名患有真正的卡尔曼综合征（低促性腺激素性性腺功能减退症和嗅觉丧失/嗅觉减退），而其余42名患者或其家属没有明显的嗅觉丧失。59例卡尔曼综合征患者中，21例为家族性病例，38例为散发病例。仅在 3 例家族性病例（14%）和 4 例散发性病例（11%）中发现 KAL1 编码序列突变。Oliveira 等人（2001）得出结论，KAL1 基因编码序列中已确认的突变发生在少数卡尔曼综合征病例中，而大多数家族性（可能是散发性）卡尔曼综合征病例至少是由以下缺陷引起的： 2 常染色体基因。

Sato 等人（2004）研究了 25 名男性和 3 名女性日本人，年龄在 10 岁到 53 岁之间，患有卡尔曼综合征。10名男性来自5个家庭，其余15名男性和3名女性为散发病例。对KAL1和FGFR1（136350）基因的所有外显子进行测序，发现7例家族性和4例散发性男性病例中有6个新的基因内KAL1突变和2个复发性基因内KAL1突变，以及2例散发性男性病例中有2个新的基因内FGFR1突变。对 15 名携带 KAL1 突变的男性进行的临床评估显示，2 名男性嗅觉功能正常且处于临界状态，7 名男性存在右侧显性肾病变，此外，所有 15 名男性均存在不同程度的低促性腺激素性腺功能减退症，13 名男性存在嗅觉功能障碍。其余 11 例没有明显 KAL1 或 FGFR1 突变的临床特征包括 1 例女性右肾发育不全和腭裂、腭裂伴知觉性耳聋、各 1 例男性牙齿发育不全伴知觉性耳聋，此外还有不同程度的促性腺激素减退。性腺功能减退和嗅觉功能障碍。

Dode等人（2006）描述了一位患有Kallmann综合征的患者，该患者有2种杂合突变：一种是KAL1基因（308700.0012），另一种是PROKR2基因（607123.0001），这增加了双基因遗传的可能性。

Trarbach等人（2006）调查了80名巴西单纯性低促性腺激素性性腺功能减退症（IHH）患者，其中46名患者有嗅觉异常，以了解KAL1和FGFR1基因的突变情况。在46例卡尔曼综合征患者中发现KAL1基因的两个新突变（300386.0013和300386.0014）。在 8 名卡尔曼综合征患者和 1 名 IHH 且嗅觉状态正常的患者中发现了 8 种新的 FGFR1 突变。

嗅觉丧失性低促性腺激素性性腺功能减退症患者（HH16；614897）是SEMA3A基因（603961）错义突变的杂合子，Hanchate等人（2012）也鉴定了KAL1错义突变的杂合性。作者得出的结论是，他们的发现进一步证实了这种发育障碍的寡基因遗传模式。

▼ 等位基因变异体（14个选例）：

.0001 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1，3,300-BP DEL

患有卡尔曼综合征的患者和他的兄弟（HH1; 308700），Bick et al.（1992）检测到KALIG1（KAL1）基因中有3,300 bp的缺失。Bick等人（1992）研究了77个家庭，其中一名或多名男性患有低促性腺激素性性腺功能减退症，其特征是性腺功能减退症和睾酮、黄体生成素和卵泡刺激素血清浓度低。没有人有任何其他垂体激素缺乏或下丘脑或垂体肿块病变的证据。77个家庭中，先证者有52个有嗅觉缺失，7个有嗅觉减退，18个嗅觉正常。其中10个家庭中，有一些受影响的成员是兄弟，在6个家庭中，有至少2代有女性血缘关系的家庭。成员，表明 X 染色体连锁遗传模式。Southern blot分析仅发现1个家系存在异常。Bick 等人（1992）证明，这名患者和他的兄弟从他们的母亲那里继承了 3,300 bp 的缺失，该缺失完全限制在 210 kb KALIG1 基因内。他们对删除区域的 5 素数和 3 素数边界进行了测序。在删除断点处发现了6-bp同源性（CAAAT）。这段序列同源性的短片段可能参与了产生缺失的事件的分子机制。类似的非同源重组已被假定为基因内缺失的基础（Woods-Samuels et al., 1991；伯纳托维奇等人，1992）。该缺失包括倒数第二个外显子，该外显子编码 KALIG1 基因的一个结构域，该结构域与参与神经细胞粘附的分子同源。在这个家庭中，有 1 名兄弟出生时患有小阴茎、阴囊发育不全和睾丸未降。他的兄弟出生时生殖器正常，但到了 4 个月大时，他的睾丸已经回缩，阴茎出现内卷，与他兄弟同龄时的生殖器非常相似。两人都患有嗅觉丧失症。他们的母亲有正常的嗅觉。

.0002 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、TRP237TER

Hardelin et al.（1992）在18名无关的Kallmann综合征患者（HH1；HH1）中寻找KAL候选基因的基因内突变。308700）患者。通过 PCR，该基因的 2 个外显子在基因组 DNA 中被扩增。他们确定了 3 个不同的碱基替换（均导致终止密码子）和 1 个导致移码的单碱基缺失。在一名受影响家庭相当广泛的患者中，他们在密码子 237 处发现了 TGG 到 TGA 的转变，将色氨酸转换为终止子（W237X）。除了双侧隐睾和嗅觉丧失之外，男孩还患有联动症、轻微运动性癫痫和单侧肾发育不全。一位出生仅 1 天就去世的兄弟只有一个肾脏。

.0003 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、ARG257TER

卡尔曼综合征患者（HH1；Hardelin等人（1992）在出生时就发现了小阴茎和双侧隐睾，后来出现嗅觉丧失、典型的手部镜像运动（双手联动）和轻度双侧高弓足，在308700）中发现了CGA到TGA的转变密码子 257 导致精氨酸发生变化以终止（R257X）。

.0004 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、TRP258TER

一名 11 岁男孩患有卡尔曼综合征（HH1; 308700），包括单侧隐睾、嗅觉丧失、左侧下垂、联运动和单侧肾发育不全，Hardelin等人（1992）发现TGG到TGA的转变导致色氨酸258转变为stop（W258X）。

.0005 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、1-BP 删除、PRO277FS

一名患有卡尔曼综合征的 8 岁男孩（HH1；Hardelin et al.（1992）发现密码子277（CCC-to-CC，通常编码脯氨酸）中删除一个C，导致移码（308700），包括小阴茎、双侧隐睾、嗅觉丧失和双侧高弓足。患者的兄弟也患有卡尔曼综合征和明显的高弓足，并且都有高弓腭。

.0006 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、EX3-5DEL

Maya-Nunez et al.（1998）在12名无亲缘关系的卡尔曼综合征（HH1；HH1；308700）。其中一个从外显子3到外显子5有缺失。该缺失仅包含KAL蛋白的第一个纤连蛋白III型样重复的编码区的一部分（外显子5）。缺失的其余部分包括与乳清酸性蛋白基序相对应的保守富含半胱氨酸的 N 末端区域的一部分。

.0007 低促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、GLU514LYS

Maya-Nunez et al.（1998）在12名无亲缘关系的卡尔曼综合征（HH1；HH1；308700）。6 名患者的第 11 号外显子存在先前未发现的错义突变，即密码子 514 处的 G 到 A 转换（GAA 到 AAA），导致 glu514 到 lys 取代（E514K）。12名患者中有6名发现了相同的错义突变，这表明该突变源自共同祖先或由突变热点引起。

.0008 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、EX5DEL

男性卡尔曼综合征患者（HH1；308700），Soderlund et al.（2002）鉴定出KAL1基因外显子5的完全缺失，该缺失发生在编码KAL1蛋白的第一个纤连蛋白III型样重复的区域内。

.0009 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、11-BP DUP、NT158

男性卡尔曼综合征患者（HH1；308700），Soderlund et al.（2002）在KAL1基因的外显子1中发现了核苷酸158-168的新重复；这个 11-bp 的插入在同一外显子内产生了终止密码子（TGA）。重复位于保守的富含半胱氨酸的 N 末端区域，该区域对应于乳清酸性蛋白基序，通过中断正常转录或在终止密码子处停止转录来影响 KAL1 蛋白。

.0010 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、ARG262TER

男性卡尔曼综合征患者（HH1；308700），Soderlund et al.（2002）在KAL1基因的外显子6中发现了一个新的arg262-to-ter（R262X）突变。外显子 6 中的终止密码子位于编码 KAL1 蛋白的第一个纤连蛋白 III 型样重复的区域内。

.0011 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、EX3-13 删除

Massin et al.（2003）描述了 3 名患有 Kallmann 综合征的兄弟（HH1；308700）在KAL1中携带大的缺失（外显子3-13）。所有 3 人都有低促性腺激素性性腺功能减退症并伴有青春期延迟的病史。尽管脑部 MRI 显示 3 名同胞的嗅球发育不良，但嗅觉测量显示不同程度的嗅觉丧失/嗅觉减退。此外，这些兄弟还有不同的表型异常，即单侧肾发育不全（同胞B和C）、高弓腭（同胞A）、短掌骨（同胞A）、镜像运动（同胞A和B）以及眼球运动异常（同胞C）。同胞 A 患有严重的先天性听力障碍，这一特征已在卡尔曼综合征中报道过，但尚未明确归因于该疾病的 X 染色体连锁形式。作者得出的结论是，该家族中定性和定量的可变表型进一步强调了假定的修饰基因和/或表观遗传因素在 X染色体连锁卡尔曼综合征表达性中的作用。

.0012 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、SER396LEU

卡尔曼综合征患者（HH1；308700），Dode et al.（2006）鉴定了KAL1基因中ser396到leu突变（S396L）的杂合性和PROKR2基因中leu173到arg突变（L173R; 308700）的杂合性。607123.0001）。KAL1基因中的突变修饰了预测蛋白的第二个和第三个纤连蛋白样III型重复序列之间连接子的第一个氨基酸残基；该残基在脊椎动物和无脊椎动物的直系同源蛋白中是保守的。在 6 名无关的卡尔曼综合征患者中发现了 PROKR2 基因突变。在对照个体中没有发现这两种突变，增加了双基因遗传的可能性。

.0013 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、EX3-6 删除

一名巴西卡尔曼综合征患者（HH1；308700），Trarbach 等人（2006）检测到 KAL1 基因外显子 3 至 6 的零星基因内缺失。

.0014 促性腺激素减退症 1 伴嗅觉缺失

ANOS1、IVS7、GA、+1

一名巴西卡尔曼综合征患者（HH1；308700），Trarbach et al.（2006）在KAL1基因内含子7的剪接供体位点检测到G到T的颠换，预计会导致剪接畸变。该患者有4位患有卡尔曼综合征的舅舅。