文摘
背景和目标KCNC2成员编码Kv3.2 Shaw-related (Kv3)电压门控钾离子通道亚科,这是很重要的持续高频发射和优化能源效率的大脑中动作电位。本研究的目的是分析临床表型、遗传背景、抵抗疾病Kv3.2和生物物理功能变体。
方法的人KCNC2变异检测到外显子组测序为临床选择,进一步的遗传和功能分析。例通过临床和研究合作。选定的新创变体电生理检查非洲爪蟾蜍光滑的卵母细胞。
结果我们确定了小说KCNC2变异在18个各种形式的癫痫患者,包括基因全身性癫痫(专家组),发展和癫痫性脑病(迪),包括早发性癫痫,癫痫病灶,myoclonic-atonic癫痫。的18个变种,10新创,8分为修改变体。八drug-responsive病人成为控制发作使用丙戊酸作为单一疗法或组合,包括严重迪病例。4变种证明获得函数的泛函分析在3严重影响迪1例病例和损失函数与一个温和的表现型(专家组)作为底层pathomechanisms。
讨论这些发现表明KCNC2作为癫痫和强调小说诱发基因K的至关重要的作用V3.2在大脑兴奋性的规定。
术语表
- 服务=
- 在睡眠期间持续上涨和海浪;
- 迪=
- 发展和癫痫脑病;
- EOAE=
- 早发性癫痫缺席;
- 菲=
- 局灶性癫痫;
- 专家组=
- 遗传全身性癫痫;
- 期刊=
- 青少年肌阵挛性癫痫;
- 美=
- myoclonic-atonic癫痫;
- 地铁=
- 错义公差比例;
- VPA=
- 丙戊酸;
- WT=
- 野生型
癫痫是一种最常见的神经系统疾病,全世界≈5000万人受影响。1尤其是儿童和年轻人,癫痫是一个巨大的疾病负担相对于其他神经系统的条件。2epilepsy-associated基因的识别在过去的十年里已经有了极大的提高epileptogenesis的理解。超过10 epilepsy-associated基因编码钾离子通道已确定。基于这些知识,新精密医学方法治疗与钾通道阻滞剂4-aminopyridineKCNA2相关的发展和癫痫脑病(迪)3被开发。基于最初的描述,钾离子通道分为瓶,能相聚,Shab,肖亚型。4Shaw-related钾离子通道家族(KV3)中起着举足轻重的作用在中枢神经系统的兴奋性调节神经元的动作电位持续时间和放电模式以及神经递质释放。5,6到目前为止,只有KCNC1和KCNC3作为钾通道基因家族的成员已经涉及人类神经系统疾病(进行性肌阵挛癫痫和脊髓小脑的共济失调)。7,8KCNC2编码钾通道KV3.2(一个额外的成员KV3子家庭)主要表达于大脑皮层中间神经元的丘脑,海马、基底神经节。5
我们确定了16个不同的杂合变异体KCNC218无关的个人与迪包括早发性癫痫(EOAE)和其他,更温和的癫痫综合征遗传等全身性癫痫(专家组),癫痫与局灶性癫痫(FE)和myoclonic-atonic癫痫(美),并提供一个详细的表型、遗传和功能分析强调的作用KCNC2小说在人类疾病基因的癫痫病。
方法
病人
参与病人和亲属被确定通过临床和研究合作,在我们的研究中,通过Epi25财团包括个人贡献。9招聘是由当地的中心。数据收集包括发病年龄、性别、发作类型、癫痫综合征,神经系统检查的结果,认知状态和发展、脑电图、脑MRI结果,治疗和结果。癫痫综合征分类使用实际的国际抗癫痫联盟标准10由训练有素的神经病学家,epileptologists neuropediatricians。临床、神经成像和电生理学的数据详细综述了2有经验的临床医生。癫痫症状只有subclassified(如青少年肌阵挛癫痫(期刊))的亚型,如果符合上述标准的临床方面兼顾;如果不是,专家组被选中。的人KCNC2变体选择和变异被全外显子组测序在单个或三个设置。分离分析。未发现其他相关变量在这些情况下基于分类标准的美国大学医学遗传学。11
标准协议的审批、登记和病人同意
书面知情同意了所有的参与者在研究或法定代表人。这项研究是通过以下当地伦理委员会:亚琛大学、波恩大学和基尔,法兰克福德国;癫痫中心Heemstede、荷兰;Epilepsiezentrum博登湖、Weissenau、德国;丹麦癫痫中心Dianalund、丹麦;IRCCS Istituti delle愿望Neurologiche di博洛尼亚,意大利;库珀罗文大学的医学院,卡姆登,新泽西;皇家外科学院在爱尔兰,都柏林;意大利佛罗伦萨大学;尼科西亚塞浦路斯神经学和遗传学研究所;半岛投注体育官网 Duke University, Durham, NC; University Medical Center Utrecht, the Netherlands; Sheba Medical Center, Tel Hashomer, Israel; Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta, Milan, Italy; Tel-Aviv University, Israel; University of Genova, Italy; Philipps-University Marburg, Germany; and Cleveland Clinic, OH.
方法
桑格测序分析
我们进行了双向Sanger测序的各自的领域KCNC2(NM_139137)使用BigDye终结者v3.1循环测序工具在一个ABI3730XL DNA分析仪来确定突变描述和定义继承模型(应用生物系统公司;引物序列可用要求)。
的提出KCNC2变量被分成两个不同的类别。第一类(组1、致病性)包括新创变异患者。我们也获得变异缺席在庞大的人口数据库(除了D128E,一旦gnomAD中描述),要么是继承自一个父母或变异影响,积极的家族史可以确定没有知识的继承模型可用。我们这些定义为可能致病或修改变体(组2)如果至少3/4预测分数表明他们是潜在的破坏性,CADD得分高(> 20)(eTable 1,links.lww.com/WNL/B901)。
蛋白质结构分析
没有可供人类实验解决蛋白质结构KV3.2通道。我们生成的蛋白质结构的模型使用RaptorX网络服务器12覆盖了所有638个残基的蛋白质(NM_139137;NP_631875)。两个分数用于识别敏感的氨基酸残基的变体。首先,我们使用我们的最近开发和验证分数确定假字守恒的地区同样的基因家族的基因(Para_zscore)。13在后续研究中,我们表明,paralogous守恒的地区是病人变异丰富,14特别是在神经发育疾病。13其次,我们使用了错义公差比例(地铁)得分,而量化每个残留错义变异的约束。这是证明最受限区域丰富的致病性变异ClinVar HGMD。15变异和关键区域在PyMOL可视化。16
功能调查
四个变量选择功能分析根据相关的表型,位置,对蛋白质的结构预测的影响。
骨干和RNA制备
向量pcDNA3.1(+) +插入KCNC2野生型(WT)和突变克隆(NM_139137: c。375 c > G / p.Cys125Trp / C125W;c。404一个> G/p.Glu135Gly/E135G; c.656T > C/p.Phe219Ser/F219S; c.1309A > G/p.Thr437Ala/T437A) were acquired from GenScript USA Inc. WT and mutant cDNA sequences were fully resequenced before being used in experiments to confirm the variant and exclude the presence of any additional sequence alterations. cRNA was prepared using the SP6 mMessage kit from Ambion according to the manufacturer's instructions.
电生理学
Collagenase-treated非洲爪蟾蜍光滑的从Ecocyte获得的卵母细胞是生物科学(1毫克/毫升CLS II型胶原酶(Biochrom)或2解决方案(mM) 82.5氯化钠,氯化钾,2.5 1 MgCl25玫瑰,pH值7.5),洗3次,并存储在巴斯的解决方案(16°C (mM) 88氯化钠2.4 NaHCO30.33,1氯化钾,Ca(没有3]20.41 CaCl20.82 MgSO4与氢氧化钠、和5 Tris-HCl pH值7.4)补充50µg /毫升庆大霉素(Biochrom)。比较当前WT的振幅和突变通道,70 nL cRNA编码WT或突变KCNC2cRNA (c = 1µg /µL)在同一天注射使用相同的批卵母细胞。纯合的条件进行的录音或突变KV3.2通道,70 nL cRNA(1.0)被注入。能够记录杂合的条件,35问的WT 35问相关的突变体KCNC2cRNA注入。注射执行自动Roboinject系统(多通道系统)和卵母细胞培养5天(17°C)在实验前进行。卵母细胞的钾电流记录在室温(20 - 22°C)使用Roboocyte2(多通道系统)。对于2-electrode电压钳(TEVC)录音,卵母细胞玻璃刺穿2电极(0.4 - 1 MΩ阻力)含有氯化钾溶液1米和1.5米的醋酸钾和夹控股−80 mV的潜力。卵母细胞灌注了一个ND96浴的解决方案包含(93.5毫米)氯化钠,氯化钾,1.8 CaCl22 MgCl25玫瑰(pH值7.6)。电流在2千赫采样。
免疫印迹分析
蛋白质印迹,注入非洲爪蟾蜍光滑的卵母细胞细胞溶解在一个缓冲区包含20毫米三羟甲基氨基甲烷HCl液(pH7.6), 100氯化钠,特里同x - 100 1%, 1 x完整的蛋白酶抑制剂(罗氏)。测量后的蛋白质浓度(BCA系统[热费希尔科学]),50µg蛋白质分离的钠十二烷基sulfate-polyacrylamide 8%聚丙烯酰胺凝胶的凝胶电泳。蛋白质被转移到聚偏二氟乙烯膜(笼罩公司)和蛋白质印迹进行使用鼠标单克隆抗体(S410-17)对KV3.2 (KCNC2)(ma5 - 27683(热费希尔))浓度的1:50 0。水力喷射卵母细胞作为消极的控制。
数据和统计分析
数据分析和图形插图是通过使用Roboocyte2 +(多通道系统),Excel(微软),和GraphPad棱镜软件。正常测试使用Shapiro-Wilk为多个比较进行测试和统计评估使用1路的方差分析邓恩与事后测试。统计测试执行与SigmaPlot 12.0 (Systat软件有限公司)和群体之间的差异被认为是重要的p< 0.05。数据报告为±SEM。
数据可用性
匿名数据没有公布在本文将会被要求提供任何合格的调查员。
结果
病人
我们确定了18例16个不同KCNC2变异(表1),男10例,女8例,将病人分成两类关于各自的潜在致病性KCNC2变体。在这些团体中,我们可以描述下面的表型。
致病性变异(新创,组1):10/18的病人
Myoclonic-Atonic癫痫
一个10位病人出现肌阵挛,清音,和广义tonic-clonic癫痫(确切发病不适用,但在4岁之前),耐药。脑电图记录显示polyspike-wave排放。神经系统检查和心理表现是正常的。对大脑核磁共振,病人静脉发育异常,这是一个非特异性发现癫痫。
遗传全身性癫痫
10例耐药性亚型之一专家组由广义tonic-clonic癫痫发作在18岁。脑电图记录显示典型的广义与polyspike-waves癫痫放电。大脑神经系统检查和核磁共振结果正常。
发展和癫痫性脑病
六的10个病人迪可以确认携带新创KCNC2变体。的发病年龄从生活的第一个月到1年不等。中度到重度智力障碍存在于所有的病人。进一步的神经精神病学的研究结果出现在3/6患者:1例演示了一个混乱的步态,张力减退,语音干扰,和巨头;第二个病人自闭症谱系障碍,睡眠障碍,多动症,失语;第三个病人出现孤立的多动症。根据综合症,脑电图显示持续上涨和波睡眠(服务)(2例),hypsarrhythmia后来多病灶的峰值(1例),或双边/广义排放(3例)。大脑核磁共振正常5例;1例显示蛛网膜囊肿结合脑萎缩。只有1例达到夺取自由,使用丙戊酸(VPA)。
早发性癫痫缺席
的两个10患者EOAE, 1.5和8个月之间爆发。EOAE综合症也可以被定义为一个亚型迪但我们宁愿单独描述这些病人。核磁共振正常和广义脑电图痫性放电。他们有轻度智力障碍,并演示了额外的异常包括面部先天性畸形(没有更详细的信息),张力减退,共济失调,自闭症谱系障碍。一个病人显示语言发展的回归。取得的其他病人发作使用VPA和clobazam自由。
可能致病变种(组2)-8/18的病人
遗传全身性癫痫
五8患者伴有亚型的专家组缺勤、肌阵挛、广义tonic-clonic癫痫(发病3 - 14岁)。脑电图记录显示3 - 4赫兹棘波复合物,polyspike波,或正常发作的结果。所有患者的神经功能检查是正常的。一个专家组患者精神症状与抑郁和焦虑,而另一个显示轻度智力障碍。专家组子分类有可能在4/5,这群variants-3兼顾患者少年失神癫痫与期刊和1。在可用的大脑核磁共振,1病人广义脑萎缩,这是一个非特异性发现癫痫。四个5兼顾患者控制发作(1持续> 2年)使用VPA单一疗法或组合。
焦的癫痫病
的两个8患者铁。神经系统检查和大脑核磁共振正常1例病人,不可用。无论是智力障碍。脑电图显示两国时间和广义放电。一个病人使用VPA没收自由实现的。
发展和癫痫性脑病
8患者迪之一。发病年龄是2年。这个病人有轻度智力障碍,但没有其他神经精神病学的研究结果。脑电图显示广义排放和大脑核磁共振是正常的。使用VPA病人收到没收自由。
基因的发现
我们现在16独特的杂合的错义变异识别在18例包括初始情况下由我们组已经出版。17十五16的变体中没有控制军团。剩下的变种被发现一次控制队列gnomAD (D128E)。的提出KCNC2变量被分成两个不同的类别(见也表1和方法)。致病性变异(组1)在10/18的情况下被发现。修改变量(组2)检测在8/18的情况下,继承自一个父(n = 4)或影响变异,阳性家族史可以确定没有知识可用的继承模型(n = 4)。
有趣的是,2变种被确定在我们群有相似的临床情况关于癫痫发作,发作类型和发育迟缓。两例(2例)与变体R351K看到一个主要表型和所有3例携带T437N /一个变种有严重迪发病年龄3至11个月,占主导地位的缺勤和肌阵挛性发作,轻度到重度的智力障碍,癫痫和多重耐药。
蛋白质结构分析
基于知识的钾通道结构,我们找到了KCNC2变异在6 K的跨膜段V3.2亚基以及长期细胞质N - c端区域18(图1一个)。第四个跨膜域的KV3.2亚基之间构建一个电压传感器和细胞外循环的第五和第六个跨膜域作为钾离子的选择性过滤器。确定变异是位于N - c端部分的蛋白质以及在过去4跨膜域,但每个变体的定位并不与特定的表型。因为我们没有可用的晶体结构,建模的结构KV3.2单元和确定变量映射到我们的模型(图1 b)。通过结合使用的两个分数的证据,我们发现关键区域(> 5连续氨基酸)的特点是假字保护(Para_zscore > 0)和损耗的人口变量(地铁< 0.459)。总共9 18病人变体(F219S、V330M S333T, R351K(2例),F382C, T437A / N(3例))是位于这些特殊地区。这些区域/变体都靠近或跨膜区域内的蛋白质。有趣的是,另一个变体(I465V)是位于跨膜区域。其他人都是局部细胞质地区。三个变体新创胞质氨基端变异(C125W, E135G D167Y)在或接近结构化n端胞质地区,所谓的T1域,对蛋白质的tetramerization很重要。19c端区域,存在2病人变异预测主要非结构化。
一)K的结构示意图V3.2亚基。子单元由6跨膜段(1 - 6)和长C - n端区域。氨基的tetramerization通道中扮演着关键角色。第四届跨膜段是电压传感器和细胞外循环之间的5和6跨膜段形成了K的选择性过滤器+离子。根据病人的表型变异的颜色:红色=发展和癫痫脑病,黄色=早发性癫痫,蓝色=基因全身性癫痫,绿色= myoclonic-atonic癫痫,布朗=局灶性癫痫。(B)的3 d结构KV3.2预测RaptorX KCNC2变异和表型包括在内。结构高度保守的区域内的黄金地区的特点是假字保护(Paraz分数)和消耗人口变量(错义公差比例(地铁)得分)。细胞外循环是虚线所示;细胞内N -和c端区域如下所示。接头的一种变体,E608K结构中没有显示。E608K只是表达的转录NM_139136而不是NM_139137数量。这是用于创建结构。Red-rimmed变种被选为功能分析测量这里或先前所描述的我们。17
我们不能检测强劲phenotype-localization相关性的预测结构KV3.2亚基,但大多数的识别变异位于特定频道的相关和守恒的区域。
功能分析
我们分析了4种不同的变体,根据选择的位置变异在渠道结构以及病人的表现型(C125W-EOAE, E135G-DEE、F219S-GGE T437A-EOAE;另请参阅图1)。他们显示新创遗传模式和没有人被发现在控制军团(gnomAD)。C125W E135G位于T1域,这是很重要的tetramerization通道(见eFigure 1,links.lww.com/WNL/B901)。的锌2 +协调(Hx主题也位于这个区域5残雪20.CC),这是重要的桥梁之间的交互接口2蛋白质和稳定四聚物的蛋白质结构。的锌2 +位置在肖和瓶家庭是不同的,表明锌可能发挥作用在区分肖从瓶T1组装。19前不久F219S位于第一个跨膜域和T437A坐落在P-domain (TxxT / SxGY / FG),它充当K+选择性过滤和影响P-domain主题的第二个重要的氨基酸。18
分析了功能变体F219S-GGE显示功能完全丧失的纯合子和杂合的状态与当前的振幅与来自水力喷射控制卵母细胞(图2一个)。因此,这种变异导致一个占主导地位的负面影响在WT通道(图2中,一个和C)。T437A-EOAE导致显著减少当前的振幅,而C125W-EOAE显示当前振幅显著增加。E135G-DEE不能证明任何差异的分析与卵母细胞注射WT亚基(图3中,A和B)。以确保所有变体已经注入卵母细胞中表达,我们进行了免疫印迹分析。这个分析显示一个乐队大约在90 kDa蛋白质溶解产物除了水力喷射控制卵母细胞。加载控制,管家基因β-actin,和所有蛋白质溶解产物显示一个乐队在大约40 kDa。因此,所有变异显示表达式在卵母细胞(图2 b和3 d)。的通道动力学的分析变异C125W-EOAE, E135G-DEE, T437A-EOAE显示激活曲线的一个重大转变更多的超极化电位(图3 e)和总慢失活与卵母细胞表达WT通道(图3 f)。E135G-DEE显示明显慢失活时间常数与细胞注射只RNA编码WT子单元记录电压除了0 mV。C125W-EOAE和T437A-EOAE−之间的失活时间常数显著降低50 mV和20 mV−−30 mV,分别与卵母细胞表达相比WT通道(图3 f)。因此,分析变异C125W, E135G,总共T437A演示了一个增益函数的通道动力学。膜电位的变异C125W, F219S, T437A明显转向更多的超极化电位(图2 d和3 c)。
功能分析F219S变体与野生型相比(WT)。数据显示,温和的表现型F219S-GGE有明显占主导地位的负面影响在某种意义上的损失函数。(一)代表K的痕迹V3.2电流非洲爪蟾蜍光滑的卵母细胞表达WT、F219S或1:1的混合物在响应电压的步骤从−70 mV + 30 mV。(B)的溶解产物免疫印迹分析X光滑的卵母细胞注射cRNA KV3.2 WT F219S,等量的WT + F219S,或水。所有频道显示一个乐队在大约90 kDa。(C)的意思是电流振幅分析卵母细胞注射WT (n = 101), F219S (n = 39),等量的WT + F219S (n = 29),或水(n = 44)。(D)静止膜电位的卵母细胞注射WT (n = 101), F219S (n = 39),等量的WT + F219S (n = 29),或水(n = 44)。显示±SEM手段。统计上显著差异WT渠道和测试组验证通过方差分析(星号)。
功能分析的变体C125W、E135G T437A与野生型相比(WT)。更严重的表型C125W-EOAE(增加电流振幅/激活更多的超极化电位/慢失活),E135G-DEE(正常电流/激活更多的超极化电位/慢失活),和T437A-EOAE(减少电流振幅/激活更多的超极化电位/慢失活)证明获得的功能。(一)代表K的痕迹V3.2电流记录在非洲爪蟾蜍光滑的卵母细胞表达野生型(WT)或不同的变体(C125W、E135G T437A)响应电压的步骤从−70 mV + 30 mV (10 mV的增量)。(B)的意思是电流振幅的卵母细胞注射WT (n = 101)和等量的WT + C125W (n = 40)、WT + E135G (n = 31)、WT + T437A (n = 41),或水(1.0 n = 44)。(C)静止膜电位的卵母细胞注射WT (n = 101)和等量的WT + C125W (n = 40)、WT + E135G (n = 31)、WT + F219S (n = 29), WT + T437A (n = 41),或水(n = 44)。显示±SEM手段。统计上显著差异WT渠道和测试组验证通过方差分析(星号)。(D)溶菌产物的免疫印迹分析X光滑的卵母细胞注射cRNA KV3.2 WT和等量的WT + C125W WT + E135G WT + T437A,或水。所有频道显示一个乐队在大约90 kDa。大肠的意思是压敏电阻器激活KV3.2渠道WT (n = 101),等量的WT + C125W (n = 40)、WT + E135G (n = 31),和WT + T437A (n = 42)。行说明玻耳兹曼函数适合数据点。所有激活曲线显示重大转变更多的超极化电位与WT通道相比。所有数据显示为±SEM手段。(F)的意思是压敏电阻器的失活时间常数KV3.2通道WT (n = 72)、WT + C125W (n = 40)、WT + E135G (n = 12),和WT + T437A (n = 20)。所有失活曲线显示明显慢失活与渠道相比只包含WT亚基。所有数据显示为±SEM手段。
综上所述,变体T437A-EOAE显示混合影响通道功能,获得函数的基于通道动力学的变化和损失函数基于归一化电流幅值下降。对于其他2变种(C125W-EOAE和E135G-DEE),函数的增益是主要的效果。
总的来说,我们可以检测18例携带KCNC2变体,其中10/18是定义为致病性和8/18修改,与表型变量包括专家组(6/18的病例总数:1与致病性变异,5修改),迪(7/18病例总数:6与致病变种,1修改),EOAE(2/18的病例总数:2致病性)、铁(2/18的病例总数:2修改),和梅(1/18:致病性)。10致病性变异主要位于T1域(负责四聚物的形成),电压传感器和P域(K +选择性过滤;参见eFigure 1,links.lww.com/WNL/B901)。三个8修改变异位于T1域;非特异性的地区。更严重的表型的功能分析表明功能明确的影响(迪和EOAE),而温和的表现型F219S-GGE产生一种显著的显性负功能丧失的效果。
讨论
我们描述致病性变异KCNC2作为人类的新型遗传病因癫痫病。表型从轻微广义癫痫严重的方式与特定的功能变化有关。
收集到的变异范围从致病修改。因此,我们将其分为两个不同的类别。第一类只包括新创致病性变异(10/18)的变体。第二类包括变异患者KCNC2可能致病或只有修改效果,因为预测分数表示致病性但变种被影响家庭成员或继承的继承模式还不清楚(8/18)。临床光谱中观察到KCNC2有关的疾病是非常广泛的涉及严重的程度。迪是主要的表现型(39%在总群,包括EOAE: 50%),但紧随其后的是兼顾总人群(34%),菲总人群(11%),1例和梅总组(5%)。然而,复发性变异与服务综合症可辨认的同质临床征象(R351K)和类似的发作,发作类型、心理状态,和耐药性(T437N / a),暗示潜在独特variant-specific genotype-phenotype相关性。
一般来说,KCNC2队列研究显示减少药物反应,只有8/18的患者控制发作(4/8)兼顾患者。此外,专家组-KCNC2drug-responsive病人似乎预后不良,只有66%是drug-responsive相比,大约90%的人口总体专家组。20.然而,有趣的是,所有drug-responsive患者成为控制发作使用VPA作为单一疗法或组合,包括严重的迪。病人对VPA携带变异主要集中在2区。一个是细胞内的氨基端部分包括变异(T32A、D128E D144E),另一个细胞外的第三和第四域包括变异V330M S333T, R351K。VPA是一种广谱的抗癫痫药物的作用机制。VPA已经证明限制高频重复发射在培养的神经元。21这种效应的调制与钠,钙,钾离子通道,尤其是降低use-dependent内钠电流。VPA晚向外钾电流的振幅增加,进一步增加痫性活动的门槛,21这或许可以解释这种药在我们群的特殊效果。然而,群体很小,还需要进一步的研究来证明这一假设。
KCNC2曾被建议作为一个修改的因素17和扮演一个角色在其他神经精神疾病如共济失调,22,23精神分裂症、24双相情感障碍,25和其他方式。26我们的病人还显示额外的神经功能,包括面部先天性畸形,运动失调,语音障碍、抑郁症、多动症、自闭症谱系障碍,额外的支持这一假说。我们可以展示一个更广泛的临床表现包括专家组,EOAE,菲、美。
的虚拟结构KV3.2确定非常重要的地区的特点是假字保护(Paraz分数)和消耗人口变量(地铁得分)。我们无法找到一个强大的phenotype-structure协会,但是患者集中在糖基的变体,n端,和跨膜段3到6,说明这些地区高相关性的通道功能。
我们选择4基于表型变异为功能分析以及渠道内的位置。功能函数的结果表明获得更严重的表型迪和EOAE,而在GGE-associated变体,一个戏剧性的功能丧失效果观察。在所有KV渠道,渠道的KV3家人特别是起到至关重要的作用在快速的动作电位复极化,因此规定动作电位持续时间。KV3.2亚基主要是表现在大脑特别parvalbumin-expressing gaba ergic中间神经元在大脑皮层以及somatostatin-expressing gaba ergic在深皮层中间神经元层5,27因此可能是负责激励的调制。此外,功能分析表明,电压门控钾通道对解雇的规定很重要,动作电位持续时间,神经递质释放。5,6KV3.2亚基,Kv3家庭一般有一些不寻常的电生理学的属性与其他钾离子通道的快速失活复极化。这个速度显著快于任何其他已知的神经元电压门控钾+通道。因此,KV3.2在fast-spiking中间神经元中起着至关重要的作用。28因此,合理的癫痫发作的发展这里描述的情况可能是由于抑制性中间神经元功能受损。在许多广义的癫痫病,抑制性中间神经元起着关键作用,例如在Dravet综合症和遗传与发热性癫痫发作+与致病性变异有关SCN1A编码的主要Na+频道在抑制性神经元,29日,- - - - - -,31日或导致进行性肌阵挛癫痫KCNC1突变。8
KV3.2−−/基因敲除小鼠表现为特定的皮层脑电图的变化模式,对癫痫发作的易感性增加。32这强调的重要性抑制性中间神经元能够产生高频发射,以便平衡皮质操作可能发生。所述其他钾通道与癫痫相关的基因变异,33记录KV3.2版本演示获得——和功能丧失的影响。
KCNC2是小说和重要基因广泛的癫痫综合征与一个有趣的phenotype-pathophysiology相关性。
研究资金
研究了支持通过德国研究基金会(HE5415/5-1 HE5415/6-1 I.H.,WE4896/3-1陈怡如,和KU 911/21-2 and KU 911/22-1 to W.S.K.) and the DFG/FNR INTER Research Unit FOR2715 (WE4896/4-1 and WE4896/4-2 to Y.W., HE5415/7-1 and HE5415/7-2 to I.H., INTER/DFG/17/11583046 to P.M., Le1030/16-2 to H.L.). N.S., T.B., D.L., P.M., and Y.W. were supported by the BMBF Treat-ION grant (01GM1907). I.H. was supported by The Hartwell Foundation through an Individual Biomedical Research Award. This work was also supported by the National Institute for Neurologic Disorders and Stroke (K02 NS112600), including support through the Center Without Walls on ion channel function in epilepsy (Channelopathy-Associated Research Center, U54 NS108874), the Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development through the Intellectual and Developmental Disabilities Research Center (IDDRC) at Children’s Hospital of Philadelphia and the University of Pennsylvania (U54 HD086984), and by intramural funds of the Children’s Hospital of Philadelphia through the Epilepsy NeuroGenetics Initiative (ENGIN). Research reported in this publication was also supported by the National Center for Advancing Translational Sciences of the NIH under Award UL1TR001878. The content is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the NIH. This project was also supported in part by the Institute for Translational Medicine and Therapeutics (ITMAT) Transdisciplinary Program in Translational Medicine and Therapeutics at the Perelman School of Medicine of the University of Pennsylvania. The study also received support through the EuroEPINOMICS-Rare Epilepsy Syndrome (RES) Consortium as well as the Genomics Research and Innovation Network (GRIN). I.H. also received support through the International League Against Epilepsy. H.M. was supported by intramural funds of the Christian-Albrechts-University of Kiel. P.Striano and F.Z. developed this work within the framework of the DINOGMI Department of Excellence of MIUR 2018–2022 (legge 232 del 2016). The DECODE-EE project (Health Research Call 2018, Tuscany Region) provided research funding to R.G. and A.V. H.K. and M.D. were supported by a research grant from Science Foundation Ireland (SFI) under Grant 16/RC/3948 and co-funded under the European Regional Development Fund and by FutureNeuro industry partners. The effort was supported by “Ricerca Corrente” funding from the Italian Ministry of Health.
信息披露
作者报告没有披露相关的手稿。去半岛投注体育官网Neurology.org/N为充分披露。
承认
作者感谢参与者和他们的家庭成员参与研究;Epi25主要调查人员,当地员工个体群,和癫痫患者参与了这项研究。斯坦利和精神病学研究中心研究所广泛支持基因组数据生成的努力和控制样本聚合。ITAUBG中心感谢Pippucci博士监督在基因数据分析中,神经遗传学实验室的工作人员(由教授Carelli V),和所有的癫痫中心的医生和护士Bellaria博洛尼亚的医院。这项工作是常见的疾病基因组学中心的一部分(CCDG)计划,由国家人类基因组研究所(NHGRI)和国家心脏,肺和血液研究所(NHLBI)。CCDG-funded Epi25广泛研究所的研究活动,包括基因组数据生成的广泛的基因组平台,支持NHGRI格兰特听UM1 HG008895(π:埃里克·兰德斯泰西加布里埃尔,马克•戴利Sekar Kathiresan)。基因组测序计划的努力也支持NHGRI格兰特5 u01hg009088-02。内容是完全的责任作者,不一定代表美国国立卫生研究院的官方观点。
附录的作者
脚注
去半岛投注体育官网Neurology.org/N为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。
↵*这些作者的贡献同样这项工作。
这篇文章加工费由作者。
这个手稿prepublished MedRxiv (doi:doi.org/10.1101/2021.05.21.21257099)。
- 收到了2021年5月31日。
- 接受的最终形式2022年2月1日。
- 版权©2022年作者(年代)。发表的Wolters Kluwer健康,公司代表美国神经病学学会。半岛投注体育官网
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