Ген SLC34A2

Ген SLC34A2 (Solute Carrier Family 34 Member 2) - Кодирует натрий-зависимый транспортер фосфатов NaPi-IIb, обеспечивающий транспорт неорганического фосфата в эпителиальных клетках.

Ген SLC34A2 играет ключевую роль в фосфатном гомеостазе, особенно в кишечнике, легких и яичниках.

Данный документ предоставляет подробное описание гена SLC34A2, его структуры, мутаций, связанных патологий и методов репарации ДНК.

1. Основные характеристики гена

Название:

Ген SLC34A2 (Solute Carrier Family 34 Member 2).

Синонимы:

NaPi-IIb, NPT2b, NAPI-2B, NPTIIb.

Локализация:

Ген SLC34A2 находится на хромосоме 4p15.2 (человек).

Размер гена:

Ген SLC34A2 имеет размер около 48 kb и содержит 13 экзонов.

Кодируемый белок:

Белок NaPi-IIb (sodium-dependent phosphate transporter 2B) состоит из 690 аминокислот.

Функция:

Белок NaPi-IIb обеспечивает натрий-зависимый транспорт неорганического фосфата (Pi) в кишечнике, легких и яичниках.

Тканевая экспрессия:

Высокая экспрессия гена SLC34A2 наблюдается в тонком кишечнике, легких и яичниках.
Умеренная экспрессия гена SLC34A2 выявлена в молочной железе и поджелудочной железе.
Низкая экспрессия гена SLC34A2 отмечается в почках и мозге.

Клеточная локализация:

Белок NaPi-IIb локализуется на апикальной мембране эпителиальных клеток.

UniProt ID:

Белок NaPi-IIb имеет UniProt ID Q06496.

NCBI Gene ID:

Ген SLC34A2 имеет NCBI Gene ID 10568.

Ensembl ID:

Ген SLC34A2 имеет Ensembl ID ENSG00000144230.

2. Структура белка

Первичная структура:

Белок NaPi-IIb состоит из 690 аминокислот (человек).

Вторичная структура:

Белок NaPi-IIb содержит 8–12 трансмембранных α-спиральных доменов.

Третичная структура:

Белок NaPi-IIb имеет инвертированный повторяющийся мотив, координирующий Na⁺ и Pi.

Посттрансляционные модификации:

Белок NaPi-IIb подвергается N-гликозилированию и фосфорилированию.

Ключевые домены:

Белок NaPi-IIb содержит трансмембранные домены и PDZ-связывающий мотив на C-конце.

Альтернативный сплайсинг:

Ген SLC34A2 имеет тканеспецифичные изоформы, включая кишечную и легочную.

3. Мутации и связанные патологии

Мутация c.910A>T (p.K304X) — нонсенс, вызывает усечение белка NaPi-IIb, потерю функции, связана с легочной альвеолярной микролитиазом (PAM, OMIM: 265100), наследуется по аутосомно-рецессивному типу, нарушает транспорт фосфатов в легких, приводит к отложению кальций-фосфатных микролитов (Jönsson et al., 2020).
Мутация c.1402C>T (p.Q468X) — нонсенс, вызывает усечение белка NaPi-IIb, потерю функции, связана с PAM, наследуется по аутосомно-рецессивному типу, снижает активность NaPi-IIb, приводит к микролитиазу легких (Jönsson et al., 2020).
Мутация c.316G>C (p.G106R) — миссенс, нарушает транспорт фосфатов, связана с PAM, наследуется по аутосомно-рецессивному типу, затрагивает субстрат-связывающий домен, снижает поглощение Pi (Corut et al., 2006).
Мутация c.1144C>T (p.R382W) — миссенс, вызывает частичную потерю функции, связана с PAM, наследуется по аутосомно-рецессивному типу, нарушает локализацию белка NaPi-IIb (Huqun et al., 2007).
Делеции экзонов 7–12 — вызывают полную потерю функции белка NaPi-IIb, связаны с PAM, наследуются по аутосомно-рецессивному типу, удаляют критические трансмембранные домены (Vethachalam et al., 2011).
Повышенная экспрессия гена SLC34A2, связанная с гипо-/гиперметилированием промотора, увеличивает пролиферацию клеток, наблюдается в серозных и эндометриоидных карциномах яичников, не наследуется (Nurgalieva et al., 2022).
Повышенная экспрессия гена SLC34A2 коррелирует с лучшей выживаемостью при аденокарциноме легких, не наследуется (Zhang et al., 2017).

4. Функциональные последствия мутаций

Нонсенс-мутации, включая p.K304X и p.Q468X, приводят к усечению белка NaPi-IIb, полной потере функции, накоплению фосфатов в альвеолярной жидкости и микролитиазу легких.
Миссенс-мутации, включая p.G106R и p.R382W, нарушают транспорт фосфатов или локализацию белка NaPi-IIb, вызывая частичную дисфункцию и фенотип PAM.
Делеции экзонов приводят к полной потере функционального белка NaPi-IIb, что характерно для тяжелых форм PAM.
Эпигенетические изменения, такие как повышенная экспрессия гена SLC34A2 в опухолях яичников, связаны с гипо-/гиперметилированием промотора, что влияет на пролиферацию клеток.

5. Методы репарации ДНК для мутаций SLC34A2

CRISPR/Cas9 позволяет точное редактирование генома для коррекции нонсенс-мутаций, таких как c.910A>T, или миссенс-мутаций, таких как p.G106R, путем замены нуклеотида, обладает высокой точностью, но имеет риск офф-таргет эффектов, исследуется на мышах и клеточных линиях (HEK293, A549), клинические испытания для PAM отсутствуют.
Базовое редактирование использует цитидин- или аденин-деаминазы для точечной замены нуклеотидов без разрыва ДНК, подходит для коррекции мутаций, таких как c.316G>C, минимизирует риск хромосомных аномалий, но ограничено типами замен (C→T, A→G), исследуется in vitro для SLC34A2.
Прайм-редактирование использует Cas9 с обратной транскриптазой для вставки корректирующей последовательности, подходит для сложных мутаций, включая делеции экзонов 7–12, обладает высокой универсальностью, но имеет сложность доставки и низкую эффективность, исследуется на клеточных моделях.
Генная терапия с использованием аденоассоциированных вирусов (AAV) доставляет функциональную копию гена SLC34A2 в клетки легких для лечения PAM, проста в применении, но вызывает иммунный ответ и имеет ограниченную емкость AAV, находится на стадии доклинических исследований.
Эпигенетическое редактирование с использованием CRISPR-dCas9 модулирует экспрессию гена SLC34A2, снижая ее в опухолях яичников путем метилирования промотора, неинвазивно, но эффект временный, находится на начальной стадии исследований.
РНК-терапия с использованием антисмысловых олигонуклеотидов (ASO) или малых интерферирующих РНК (siRNA) корректирует сплайсинговые мутации или подавляет мутантные транскрипты, обладает высокой специфичностью, но требует повторных введений, исследуется экспериментально для SLC34A2.

Потенциальные подходы к репарации:

Для PAM возможно использование CRISPR/Cas9 или базового редактирования для коррекции нонсенс-мутаций, таких как c.910A>T, в альвеолярных клетках II типа с использованием AAV-доставки.
Генная терапия для PAM предусматривает введение функционального гена SLC34A2 в легкие через ингаляционные AAV-векторы.
В онкологии эпигенетическое редактирование снижает экспрессию гена SLC34A2 в опухолях яичников путем таргетного метилирования промотора с использованием CRISPR-dCas9.
РНК-терапия с использованием siRNA подавляет экспрессию гена SLC34A2 в опухолевых клетках.

Проблемы и перспективы:

Офф-таргет эффекты требуют высокоспецифичных гайд-РНК для CRISPR/Cas9.
Доставка в легкие сложна для альвеолярных клеток, ингаляционные методы доставки находятся в разработке.
Эпигенетическая регуляция в онкологии требует точного управления экспрессией гена SLC34A2 без влияния на нормальные ткани.

6. Связанные исследования

В онкологии высокая экспрессия гена SLC34A2 в серозных и эндометриоидных карциномах яичников делает его потенциальным маркером и мишенью для терапии с использованием антител MX35 (Nurgalieva et al., Kazan Medical Journal, 2022).
Восемь новых мутаций гена SLC34A2, включая c.910A>T, связаны с легочной альвеолярной микролитиазом (PAM) и подтверждают потерю функции белка NaPi-IIb (Jönsson et al., Eur Respir J., 2020).
Конформационные изменения белка NaPi-IIb зависят от мембранного потенциала и катионов (Patti et al., Biophys J., 2016).
Антитела MX35 эффективны против белка NaPi-IIb в раке яичников (Yin et al., Cancer Immun., 2008).
Мыши с нокаутом гена Slc34a2 демонстрируют фенотип PAM (Saito et al., Am J Respir Crit Care Med, 2008).

7. Ресурсы для исследований

NCBI Gene - Генетические данные и последовательности гена SLC34A2.
GeneCards - Подробные данные о функциях, взаимодействиях и патологиях гена SLC34A2.
UniProt - Аннотации белка NaPi-IIb (Q06496).
OMIM - Данные о заболеваниях, связанных с геном SLC34A2, включая PAM (265100).
The Human Protein Atlas - Данные об экспрессии белка NaPi-IIb в тканях.
ClinVar - Данные о мутациях гена SLC34A2.
PubMed - Научные статьи, включая PMID: 31767845, 18251464.

Заключение

Ген SLC34A2 - Кодирует транспортер NaPi-IIb, обеспечивающий натрий-зависимый транспорт фосфатов в кишечнике, легких и яичниках.

Мутации в гене SLC34A2 вызывают легочную альвеолярную микролитиаз (PAM) и связаны с онкологическими заболеваниями, включая рак яичников.

Перспективные методы репарации ДНК, такие как CRISPR/Cas9 и генная терапия, открывают возможности для лечения PAM и онкологических патологий.

Для дальнейшего изучения гена SLC34A2 рекомендуется использовать ресурсы, включая NCBI Gene, GeneCards и PubMed.