Ecel1,全称为内皮素转化酶样1,是一种假定的锌金属蛋白酶。尽管其生理功能尚不完全清楚,但小鼠模型中Ecel1基因的失活表明,这种蛋白质在神经控制呼吸方面起着关键作用。Ecel1基因位于人类2号染色体q36-q37区域,由18个外显子组成,跨度约8kb。Ecel1基因的结构与相关金属蛋白酶基因具有一些显著的相似性,这支持了它们都来自共同祖先的假设。
Ecel1基因突变与一种特定的远端关节挛缩症(DA)有关,这是一种常染色体隐性遗传疾病。远端关节挛缩症是一组异质性疾病,具有先天性非进行性挛缩,影响远端肢体关节。根据表型特征和已知导致疾病的基因,已经定义了13个不同的亚型。大多数亚型以常染色体显性方式遗传,但远端关节挛缩症5D(DA5D)是唯一以常染色体隐性方式遗传的类型,患病率小于1/1,900,000。Ecel1基因突变导致DA5D患者的远端关节挛缩,涉及手和脚,以及脊柱侧凸、单侧下垂肩、上睑下垂、舌头中央沟和典型面部特征。
Ecel1基因突变导致DA5D的机制尚不完全清楚,但研究表明,Ecel1基因突变可能影响神经肌肉接头的形成和功能。Ecel1基因突变导致DA5D患者的远端关节挛缩,可能与其对神经肌肉接头形成和功能的影响有关。
Ecel1基因突变还与其他类型的先天性挛缩综合征有关,如严重先天性挛缩综合征。这些综合征通常表现为先天性关节挛缩、肌肉萎缩和肌肉无力等症状。Ecel1基因突变导致的严重先天性挛缩综合征和DA5D患者,肌肉病理学特征可能包括肌肉纤维变性和再生、肌纤维大小不一和肌纤维核聚集等。
Ecel1基因突变还可能影响神经元的轴突分支。研究表明,Ecel1基因突变导致DA5D患者的神经元轴突分支受损,可能与其对神经肌肉接头形成和功能的影响有关。
Ecel1基因突变还可能影响视网膜神经节细胞的存活。研究表明,Ecel1基因敲低可促进视网膜神经节细胞死亡,可能与其在视网膜神经保护中的作用有关。
Ecel1基因突变还可能影响呼吸控制。研究表明,Ecel1基因失活导致小鼠在出生后不久死亡,可能与其在神经控制呼吸中的作用有关。
Ecel1基因突变还可能影响睡眠。研究表明,Ecel1基因突变导致DA5D患者的睡眠障碍,可能与其对睡眠调节的影响有关。
Ecel1基因突变还可能影响大脑皮层功能。研究表明,Ecel1基因突变导致DA5D患者的注意力缺陷和认知障碍,可能与其对大脑皮层功能的影响有关。
综上所述,Ecel1基因是一种重要的锌金属蛋白酶,在神经控制呼吸、睡眠、大脑皮层功能等方面发挥着重要作用。Ecel1基因突变与多种疾病有关,包括远端关节挛缩症、严重先天性挛缩综合征、视网膜神经节细胞死亡、睡眠障碍和注意力缺陷等。Ecel1基因突变导致这些疾病的具体机制尚不完全清楚,但研究表明,Ecel1基因突变可能影响神经肌肉接头的形成和功能、神经元的轴突分支、视网膜神经节细胞的存活、呼吸控制、睡眠和大脑皮层功能等。Ecel1基因突变的研究有助于深入理解这些疾病的发病机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]。
参考文献:
1. Gowda, Mamatha, Mohan, Shruthi, Ramesh, Devika, Chinta, Navya. . Distal arthrogryposis type 5D in a South Indian family caused by novel deletion in ECEL1 gene. In Clinical dysmorphology, 30, 100-103. doi:10.1097/MCD.0000000000000364. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33491998/
2. Ahangari, Najmeh, Gholampour-Faroji, Nazanin, Doosti, Mohammad, Torbati, Paria Najarzadeh, Haddad-Mashadrizeh, Aliakbar. 2023. ECEL1 novel mutation in arthrogryposis type 5D: A molecular dynamic simulation study. In Molecular genetics & genomic medicine, 11, e2153. doi:10.1002/mgg3.2153. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36794879/
3. Li, Yinqing, Lopez-Huerta, Violeta G, Adiconis, Xian, Fu, Zhanyan, Feng, Guoping. 2020. Distinct subnetworks of the thalamic reticular nucleus. In Nature, 583, 819-824. doi:10.1038/s41586-020-2504-5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32699411/
4. Ullmann, Urielle, D'Argenzio, Luigi, Mathur, Shrey, Sarkozy, Anna, Muntoni, Francesco. 2018. ECEL1 gene related contractural syndrome: Long-term follow-up and update on clinical and pathological aspects. In Neuromuscular disorders : NMD, 28, 741-749. doi:10.1016/j.nmd.2018.05.012. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30131190/
5. Megarbane, Andre, Bizzari, Sami, Deepthi, Asha, Delague, Valérie, Urtizberea, J Andoni. . A 20-year Clinical and Genetic Neuromuscular Cohort Analysis in Lebanon: An International Effort. In Journal of neuromuscular diseases, 9, 193-210. doi:10.3233/JND-210652. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34602496/
6. Valdenaire, O, Rohrbacher, E, Langeveld, A, Schweizer, A, Meijers, C. . Organization and chromosomal localization of the human ECEL1 (XCE) gene encoding a zinc metallopeptidase involved in the nervous control of respiration. In The Biochemical journal, 346 Pt 3, 611-6. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10698686/
7. Sato, Kota, Shiga, Yukihiro, Nakagawa, Yurika, Tsuda, Satoru, Nakazawa, Toru. . Ecel1 Knockdown With an AAV2-Mediated CRISPR/Cas9 System Promotes Optic Nerve Damage-Induced RGC Death in the Mouse Retina. In Investigative ophthalmology & visual science, 59, 3943-3951. doi:10.1167/iovs.18-23784. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30073365/
8. Patil, Siddaramappa J, Rai, Gaurava Kumar, Bhat, Venkatraman, Matalia, Jyoti, Phadke, Shubha R. 2014. Distal arthrogryposis type 5D with a novel ECEL1 gene mutation. In American journal of medical genetics. Part A, 164A, 2857-62. doi:10.1002/ajmg.a.36702. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25099528/
9. Valdenaire, O, Schweizer, A. . Endothelin-converting enzyme-like 1 (ECEL1; 'XCE'): a putative metallopeptidase crucially involved in the nervous control of respiration. In Biochemical Society transactions, 28, 426-30. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10961933/
10. Nagata, Kenichi, Kiryu-Seo, Sumiko, Tamada, Hiromi, Kiyama, Hiroshi, Saido, Takaomi C. 2016. ECEL1 mutation implicates impaired axonal arborization of motor nerves in the pathogenesis of distal arthrogryposis. In Acta neuropathologica, 132, 111-26. doi:10.1007/s00401-016-1554-0. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26951213/