Mutations in CHMP2B in lower motor neuron predominant amyotrophic lateral sclerosis (ALS)

doi:10.1371/journal.pone.0009872

.2010年3月24日；5（3）：e9872。

doi:10.1371/journal.pone.0009872。

下运动神经元为主的肌萎缩侧索硬化症（ALS）CHMP2B突变

劳拉·E·考克斯¹, 劳拉·费拉约洛, 艾米丽·古道尔, 保罗·R·希思, 阿德里安·希金波顿, 希瑟·莫蒂波伊斯, 汉娜·霍林格, 朱迪斯·哈特利, 爱丽丝·布罗金顿, 克里斯汀·伯恩斯, 凯伦·莫里森, 斯蒂芬·沃顿, 安德鲁·J·格里森, 保罗·因斯, 珍妮·柯比, 帕梅拉·肖

附属公司

PMID： 20352044
预防性维修识别码：项目经理2844426
内政部： 10.1371/journal.pone.0009872

下运动神经元为主的肌萎缩侧索硬化症（ALS）CHMP2B突变

劳拉·E·考克斯等。公共科学图书馆一号. 2010.

.2010年3月24日；5（3）：e9872。

doi:10.1371/journal.pone.0009872。

作者

劳拉·E·考克斯¹, 劳拉·费拉约洛, 艾米丽·古道尔, 保罗·R·希思, 阿德里安·希金波顿, 希瑟·莫蒂波伊斯, 汉娜·霍林格, 朱迪思·阿哈特利, 爱丽丝·布罗金顿, 克里斯汀·伯恩斯, 凯伦·莫里森, 斯蒂芬·沃顿, 安德鲁·格里森, 保罗·因斯, 珍妮·柯比, 帕梅拉·肖

隶属关系

¹英国南约克郡谢菲尔德谢菲尔德大学神经科学系。

PMID： 20352044
预防性维修识别码：项目经理2844426
内政部： 10.1371/journal.pone.0009872

摘要

背景：肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种常见的迟发性神经退行性疾病，3-10%的患者与额颞叶痴呆症（FTD）相关。最近在一个常染色体显性FTD丹麦家系中发现CHMP2B突变。随后，两名不相关的家族性ALS患者（其中一人也表现出FTD特征）被证明携带CHMP2B错义突变。本研究的最初目的是确定CHMP2B的突变是否对ALS的发病机制有更广泛的贡献。

方法/主要发现：对英格兰北部433例ALS患者的CHMP2B进行序列测定，发现4例患者携带3种错义突变，包括一种新的突变，p.Thr104Asn，其中500名神经系统正常对照者中均未出现。对这4例患者的临床和神经病理学数据的分析显示，其表型与ALS的低运动神经元为主（进行性肌萎缩（PMA））变体一致。只有一人有公认的ALS家族史，没有一人患有临床上明显的痴呆症。与对照组相比，CHMP2B患者运动神经元的微阵列分析显示出明显的基因表达特征，显著的差异表达预示着细胞结构的解体；ER管腔内钙浓度增加；ATP可用性降低；下调经典和p38 MAPK信号通路，减少自噬起始和翻译的整体抑制。将突变型CHMP2B转染到HEK-293和COS-7细胞中，导致形成大的细胞质空泡，CD63染色显示溶酶体定位异常，LC3-II蛋白水平升高显示自噬受损。转染野生型CHMP2B的对照细胞中没有这些变化。

结论/意义：我们的结论是，在来自英格兰北部的人群中，大约1%的ALS患者和10%的以运动神经元为主的低水平ALS患者中发现了致病性CHMP2B突变。我们提供了大量证据，表明所报道的基因改变可能具有致病性。然而，致病性的绝对确认需要进一步的证据，包括ALS家系家族性传播的文献记录，这在LMN显性表型的病例中可能是最有效的研究。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争利益：提交人声明，不存在相互竞争的利益。

数字

**图1。显示核苷酸变化的色谱图*CHMP2B公司*.**
每张图片的左侧是正常的野生型序列，而右侧显示了在*CHMP2B公司*.

**图2。与CHMP2B突变相关的病理变化的显微照片。**
在所有病例中，没有证据表明髓鞘苍白影响皮质脊髓束(一). 病例1显示脊髓外侧皮质脊髓束CD68免疫反应性轻微上调(b)与背柱相比(**c（c）**). 后遗体1/p62染色显示脊髓运动神经元中致密的神经元内包涵体和偶尔的胶质细胞包涵体(d日). 胶质内含物显示TDP43的卷曲体形态免疫反应(**e（电子）**)和第62页(**（f）**). 所有病例均显示运动神经元中致密的神经元内包涵体占优势(**g–i类**). （a：卢克索坚牢蓝；b，c:CD68；d，f，h，i:p62；e，g:TDP43。×2 obj.（a）显微镜；×10对象（b，c）；×40对象（d–i））。

**图3。ER和高尔基体功能、囊泡运输、mTOR信号传导和自噬的关键基因表达变化概述。**
编码核糖体蛋白、翻译起始因子（eIFs）和核糖体亚单位的多个转录物RPS6的下调表明细胞内的翻译受到整体抑制（1）。SEC23和SEC24包裹着囊泡，未成熟蛋白质被包裹在囊泡中，并被上调。囊泡从ER-Golgi中间室沿微管（MT）运输；然而，微管的主要成分TUBA和TUBB以及MT稳定蛋白MAP1S和MAP4的下调表明MT分解，从而破坏囊泡运输（2）。STMN1是一种MT-稳定蛋白，其过度表达也被证明会导致高尔基体碎裂，STMN1的上调可增强这一点。维持高尔基体结构的转录物（GLG1、GORASP1、COG2和COG7）下调支持高尔基体片段化假说（3）。COPI用于覆盖离开高尔基体的空囊泡，以回收至内质网，然而，两种主要成分COPE和COPZ1受到下调，USE1也是如此，USE1是囊泡与内质网融合所必需的。这些发现预测了内质网用于包装新合成蛋白质的材料的最终短缺（4）。存在多个SNARE转录物的失调，这是囊泡融合所必需的。BOS1和SEC22上调，这可能是高尔基体对沿着不稳定微管运输的小泡减少的反应。携带成熟蛋白质的囊泡与细胞表面、内体和溶酶体融合所需的多个SNARE和衔接蛋白（VTI1、STX4、AP1B1、AP2A2、AP2S1、AP3D1和AP4B1）下调，预示着整个细胞中蛋白质传递的受损（5）。最后，mTORC1复合物对自噬的抑制和ATG1的下调（ATG1与ATG17和ATG13形成吞噬细胞组装位点（PAS）以启动自噬）表明细胞碎片清除减少，这可能导致细胞溶质积聚并导致运动神经元损伤（6）。

**图4。MAPK信号的缺陷是由以下基因突变引起的*CHMP2B公司*.**
MAP激酶通过两条主要途径发出信号：经典MAPK途径和p38 MAP激酶途径。在经典信号通路中，配体结合导致受体激活，而受体激活又导致GRB2和SOS的激活。SOS催化GDP替代RAS上的GTP（⇓），然后激活RAF1（⇐）。RAF1随后磷酸化MEK1/2，MEK1/2反过来激活ERK1和ERK2。ERK蛋白激活MKNK2（\8659；），后者直接负责激活翻译起始所需的蛋白质。多个核心信号成分的下调与抑制剂NF1和PTPN5的上调相结合，预示着细胞对生长因子的基础反应能力不足。p38 MAPK通路是一种信号级联，与经典的MAPK信号通路不同，但并不排斥。与经典的MAPK通路一样，该通路的多个元件被下调：TAK1（⇓）、p38（⇒），MK2（⇐）和HSP27（\8659；），这可能导致mRNA稳定性降低和细胞的抗凋亡反应。（PM=质膜）

**图5。CHMP2B突变导致的钙信号缺陷。**
α-亚基下调，G_q个（⇓）和G_第11季度（⇓）表明，尽管胆碱能受体CHRM3（⇑）上调，但PLCβ活性降低。PLCβ活性减少会减少磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PIP）的量₂)水解为肌醇1,4,5-三磷酸（IP_三)和二酰甘油（DAG）。结合IP3的减少及其受体IP3R的下调，将减少Ca的开放^2个+-ER膜上的释放通道，允许Ca^2个+使内质网腔进入胞浆。SERCA泵送Ca^2个+胞质外进入内质网腔的钙上调，因此这些发现预测钙增加^2个+ER管腔中的浓度。NCX1和VDAC3的上调和ANT3的下调预示着线粒体增加了从基质中泵出的钙量，但减少了离开细胞器的ATP量。除了减少可用于细胞过程的能量外，还可放大异常的细胞内钙水平。（PM=质膜；OMM=线粒体外基质；IMM=内线粒体基质）。

**图6。突变型CHMP2B的过度表达在HEK-293细胞中产生异常表型。**
用编码野生型或I29V、T104N或Q206H突变序列的重组蛋白c-Myc-CHMP2B的载体转染细胞，并用c-Myc的FITC-偶联抗体染色。野生型CHMP2B（A）转染导致普遍的细胞质表达，而突变亚型I29V（B）、T104N（C）和Q206H（D）导致不同大小的细胞质空泡（箭头所示）。另一个引人注目的观察结果是，在细胞表达突变型CHMP2B中，细胞质中存在圆形CHMP2B积聚，称为晕（E）。用c-Myc抗体（F&I）和CD63抗体（G&J）对细胞进行双重染色，并合并以显示共定位（H&K）。CD63与转染WT CHMP2B（F–H）的细胞中发现的小液泡共定位。然而，CD63染色并没有与突变表达细胞中的大液泡共存（图中所示为转染T104N的细胞），而是在液泡边缘（I–K）发现。图像在蔡司LSM 510共焦显微镜上拍摄，×63 obj.Bar，10µm。

**图7。突变CHMP2B导致大的细胞质空泡。**
表达3种不同突变体CHMP2B的细胞具有明显更多的空泡，空泡面积大于1µm²在表达野生型蛋白的细胞中（单向方差分析p<0.0001，+/-：在含有FCS的DMEM中生长的细胞，不含抗生素）。

**图8。表达突变CHMP2B的细胞中LC3-II水平升高。**
LC3和肌动蛋白（A）的western blotting的代表性图像显示，与表达野生型蛋白的细胞相比，表达突变CHMP2B蛋白的COS-7细胞（通道2-4）中LC3-II的水平增加。使用密度测定法（B）测量与肌动蛋白负荷控制相关的LC3-II水平，这表明与WT相比，突变表达细胞中LC3-II的水平增加（平均值±S.E.M.，n=3）（Mann-Whitney p=0.0242）。三个突变体中的每一个都显示了归一化为WT的LC3-II水平的平均折叠变化（C）。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

CHMP2B神经元限制性表达对神经肌肉接头的改变和肌肉代谢的影响^内含子5ALS-FTD综合征小鼠模型中的突变。
Waegaert R、Dirrig-Grosch S、Liu H、Boutry M、Luan P、Loefler JP、RenéF。 Waegaert R等人。生物分子。2022年3月24日；12(4):497. doi:10.3390/biom12040497。生物分子。2022 PMID：35454086 免费PMC文章。
从CHMP2B中学到的经验教训，对额颞叶痴呆和肌萎缩侧索硬化症的影响。
Ugbode C，西部RJH。 Ugbode C等人。神经生物学疾病。2021年1月；147:105144. doi:10.1016/j.nbd..2020.105144。Epub 2020年11月2日。神经生物学疾病。2021 PMID：33144171 审查。
CHMP2B改变通路的纵向转录组学分析^内含子5-基于ALS-FTD的模型。
Waegaert R、Dirrig-Grosch S、Parisot F、Keime C、Henriques A、Loefler JP、Rene F。 Waegaert R等人。神经生物学疾病。2020年3月；136:104710. doi:10.1016/j.nbd.2019.104710。Epub 2019年12月16日。神经生物学疾病。2020 PMID：31837425
在神经元中表达CHMP2Bintron5突变的转基因小鼠出现肌萎缩侧索硬化症和额颞叶痴呆的组织学和行为学特征。
Vernay A、Therreau L、Blot B、Risson V、Dirrig-Grosch S、Waegart R、Lequeu T、Sellal F、Schaeffer L、Sadoul R、Loefler JP、Rene F。 Vernay A等人。人类分子遗传学。2016年8月1日；25(15):3341-3360. doi:10.1093/hmg/ddw182。Epub 2016年6月21日。人类分子遗传学。2016 PMID：27329763
CHMP2B突变引起的额颞叶痴呆。
Isaacs AM、Johannsen P、Holm I、Nielsen JE；FReJA财团。 Isaacs AM等人。 Curr Alzheimer Res.2011年5月；8(3):246-51. doi:10.2174/156720511795563764。 2011年《当前阿尔茨海默病研究》。 PMID：21222599 免费PMC文章。审查。

查看所有类似文章

引用人

ESCRT-III途径的核功能和降解功能：对神经退行性疾病的影响。
Keeley O，Coyne AN。 Keeley O等人。核心。2024年12月；15(1):2349085. doi:10.1080/19491034.202349085。Epub 2024年5月3日。核心。2024 PMID：38700207 免费PMC文章。审查。
通过激光捕获显微解剖从死后ALS脊髓分离的下运动神经元中差异基因表达的Meta分析。
斯温德尔WR。斯温德尔WR。前发电机。2024年4月16日；15:1385114. doi:10.3389/fgene.2024.1385114。eCollection 2024年。前发电机。2024 PMID：38689650 免费PMC文章。
调节高尔基体应激信号改善CHMP2B诱导的额颞叶痴呆相关p.Asp148Tyr细胞形态表型。
Fukatsu S、Okawa M、Okabe M、Cho M、Isogai M、Yokoi T、Shirai R、Oizumi H、Yamamoto M、Ohbuchi K、Miyamoto Y、Yamauchi J。 Fukatsu S等人。货币发行摩尔生物。2024年2月5日；46(2):1398-1412. doi:10.3390/cimb46020090。当前发行分子生物学。2024 PMID：38392208 免费PMC文章。
核孔功能障碍与疾病：一个复杂的机会。
票价CM，Rothstein JD。票价CM等。核心。2024年12月；15（1）：2314297。doi:10.1080/19491034.2024.2314297。Epub 2024 2月21日。核心。2024 PMID：38383349 免费PMC文章。审查。
内溶酶体途径和ALS/FTD。
Todd TW、Shao W、Zhang YJ、Petrucelli L。 Todd TW等人。神经科学趋势。2023年12月；46(12):1025-1041. doi:10.1016/j.tins.2023.09.004。Epub 2023年10月10日。神经科学趋势。2023 PMID：37827960 审查。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Shaw PJ公司。运动神经元病中神经退行性变的分子和细胞途径。神经外科精神病学杂志。2005;76:1046–1057.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Siddique N，Siddiq T.肌萎缩侧索硬化的遗传学。《北美物理医学康复临床》2008；19:429–439，vii。-项目管理咨询公司-公共医学
1. Parkinson N、Ince PG、Smith MO、Highley R、Skibinski G等。CHMP2B（带电多泡体蛋白2B）突变的ALS表型。神经病学。2006;67:1074–1077.-公共医学
1. Skibinski G、Parkinson NJ、Brown JM、Chakrabarti L、Lloyd SL等。额颞叶痴呆患者内体ESCRTIII-复合体亚基CHMP2B的突变。自然遗传学。2005;37:806–808.-公共医学
1. Babst M、Katzmann DJ、Estepa-Sabal EJ、Meerloo T、Emr SD。Escrt-III：mvb分选所需的一种内体相关异源寡聚蛋白复合物。开发单元。2002;3:271–282.-公共医学

出版物类型

行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

物质

行动
行动
行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

[1] Shaw PJ公司。运动神经元病中神经退行性变的分子和细胞途径。神经外科精神病学杂志。2005;76:1046–1057.-项目管理咨询公司-公共医学

[2] Shaw PJ公司。运动神经元病中神经退行性变的分子和细胞途径。神经外科精神病学杂志。2005;76:1046–1057.-项目管理咨询公司-公共医学

[3] Siddique N，Siddiq T.肌萎缩侧索硬化的遗传学。《北美物理医学康复临床》2008；19:429–439，vii。-项目管理咨询公司-公共医学

[4] Siddique N，Siddiq T.肌萎缩侧索硬化的遗传学。《北美物理医学康复临床》2008；19:429–439，vii。-项目管理咨询公司-公共医学

[5] Parkinson N、Ince PG、Smith MO、Highley R、Skibinski G等。CHMP2B（带电多泡体蛋白2B）突变的ALS表型。神经病学。2006;67:1074–1077.-公共医学

[6] Parkinson N、Ince PG、Smith MO、Highley R、Skibinski G等。CHMP2B（带电多泡体蛋白2B）突变的ALS表型。神经病学。2006;67:1074–1077.-公共医学

[7] Skibinski G、Parkinson NJ、Brown JM、Chakrabarti L、Lloyd SL等。额颞叶痴呆患者内体ESCRTIII-复合体亚基CHMP2B的突变。自然遗传学。2005;37:806–808.-公共医学

[8] Skibinski G、Parkinson NJ、Brown JM、Chakrabarti L、Lloyd SL等。额颞叶痴呆患者内体ESCRTIII-复合体亚基CHMP2B的突变。自然遗传学。2005;37:806–808.-公共医学

[9] Babst M、Katzmann DJ、Estepa-Sabal EJ、Meerloo T、Emr SD。Escrt-III：mvb分选所需的一种内体相关异源寡聚蛋白复合物。开发单元。2002;3:271–282.-公共医学

[10] Babst M、Katzmann DJ、Estepa-Sabal EJ、Meerloo T、Emr SD。Escrt-III：mvb分选所需的一种内体相关异源寡聚蛋白复合物。开发单元。2002;3:271–282.-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

下运动神经元为主的肌萎缩侧索硬化症（ALS）CHMP2B突变

隶属关系

下运动神经元为主的肌萎缩侧索硬化症（ALS）CHMP2B突变

作者

隶属关系

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

医疗

分子生物学数据库

研究材料

其他

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

医疗

分子生物学数据库

研究材料

其他