OPA3是线粒体外膜的一种完整蛋白质,可诱导线粒体断裂(Ryu等人,2010年)。
通过在19号染色体上3-甲基戊二酸尿症III型(MGCA3;258501)的关键定位区间内进行基因组测序,Anikster等人(2001年)确定了一个点突变,该点突变与基因内含子序列中的MGCA3表型分离,命名为OPA3,对应于cDNA克隆FLJ22187。OPA3 cDNA编码一个推测的179个氨基酸的蛋白质。Northern blot分析显示一个约5.0kb的初级转录物,广泛表达,最显著的是骨骼肌和肾脏。与大脑的其他部分相比,大脑皮层、髓质、小脑和额叶的表达略有增加。
通过对培养的人成纤维细胞进行数据库分析和PCR,Huizing等人(2010)克隆了OPA3的2个剪接变异体。变异体OPA3A和OPA3B的共同外显子1分别剪接到外显子2或3上。推导出的OPA3A和OPA3B蛋白分别含有179和180个氨基酸,前47个N端氨基酸相同,包括假定的线粒体定位信号。它们的C末端序列也是高度同源的,并以假定的过氧化物酶体靶向信号结束。实时定量PCR检测所有受检组织中两种变体的组织特异性表达。OPA3A在骨骼肌和心脏中表达最高,OPA3B在睾丸中表达最高。荧光标记的OPA3A和OPA3B定位于线粒体。当线粒体定位被阻断时,OPA3A定位于过氧化物酶体,而非OPA3B。数据库分析显示,OPA3A在真菌和灵长类动物中得到了保护,而OPA3B仅在哺乳动物中发现。
通过分馏分析,Ryu等人(2010)表明OPA3定位于HeLa细胞线粒体的外膜。OPA3锚定在外膜上,其N端区域暴露于线粒体膜间隙,C端区域暴露在细胞质中。缺失分析表明,OPA3的N末端是线粒体靶向所必需的。
Anikster等人(2001年)确定OPA3基因包含2个外显子。
Huizing等人(2010)确定OPA3基因包含3个外显子,跨度为57.3 kb。内含子1包含LINE-1(L2MC4)转座子。外显子2和3高度相似,似乎起源于片段复制。
通过序列分析,Anikster等人(2001)将OPA3基因映射到染色体19q13.2-q13.3。Huizing等人(2010)通过基因组序列分析将OPA3基因定位到染色体19q13.32。
Ryu等人(2010年)发现,与对照组相比,OPA3过度表达可诱导HeLa细胞线粒体断裂,而OPA3敲除细胞的线粒体更长且管状。OPA3对线粒体形态的影响与DRP1(DNM1L;603850)和FIS1(609003)介导的线粒体分裂无关。相反,OPA3的过度表达增加了对凋亡信号的敏感性,而OPA3耗竭可防止凋亡细胞死亡。缺失分析表明OPA3的疏水区是线粒体断裂所必需的。OPA3功能在进化上似乎是保守的,因为果蝇OPA3的表达拯救了OPA3敲低HeLa细胞中的线粒体形态。
3-甲基戊二酸Acduria,III型
Anikster等人(2001年)在8个不同家族的10名患有3-甲基戊二酸尿III型(MGCA3;258501)的伊拉克犹太患者中,发现OPA3基因中存在纯合剪接位点突变(6065800001)。在85名健康人种匹配的对照组中,也有8名检测到该突变,其载频为1/10,表明存在创始人效应。作者建议,OPA3的轻度突变应在迟发性视神经萎缩患者中寻找,即使没有其他神经系统异常。
在14名MGCA3患者中,除了一名伊拉克犹太血统的患者外,Yahalom等人(2014年)发现了Anikster等人(2001年)之前在OPA3基因中发现的剪接位点突变的纯合子。
Kleta等人(2002年)在一名14岁男童身上发现OPA3基因第2外显子缺失的纯合子(606580004),该男童的父母是库尔德斯-土耳其族的第一堂兄,父母是MGCA3。
Arif et al.(2013)在两个表亲(DYAF09家族)中发现了OPA3基因外显子1的纯合子错义突变(L11Q;606580005),这两个表兄弟是巴基斯坦近亲父母所生的MGCA3。该突变通过全基因组纯合子定位和外显子测序鉴定,并通过Sanger测序证实。
Ho等人(2008年)在一名18岁的MGCA3患者(出生于非血缘印度父母)中,确定了OPA3基因外显子2无义突变的假定纯合子(Q139X;606580006)。父亲是突变的携带者,但母亲的DNA无法用于检测;因此,Ho等人(2008年)不能排除母体等位基因第2外显子缺失的可能性。
视神经萎缩3伴白内障
在2个常染色体显性遗传性视神经萎缩和白内障(OPA3;165300)家族的受累成员中,Reynier等人(2004年)在OPA3基因中发现了2种不同的突变(分别为G93S,6065800002和Q105E,606580.0003)。