HCN1基因|基因功能、疾病关联、突变与基因编辑研究

HCN1基因编码超极化激活环核苷酸门控阳离子通道1,在神经元起搏活动中发挥关键作用,其突变与多种神经系统疾病相关。

基因信息卡

基因符号 HCN1
基因全名 hyperpolarization activated cyclic nucleotide gated potassium channel 1
基因类型 protein-coding
染色体位置 5p12
NCBI Gene ID 348980 ncbi.nlm.nih.gov/gene/348980
Ensembl ID ENSG00000164588
UniProt ID O60741
OMIM ID 602780
HGNC ID 4845
基因别名 BCNG-1; HAC-2

基因功能与研究简介

HCN1基因编码超极化激活环核苷酸门控阳离子通道1(HCN1),属于HCN通道家族。该通道在神经元中高度表达,参与产生超极化激活电流(Ih),调节神经元放电频率、静息膜电位和树突整合。HCN1通道由四个亚基组成同源或异源四聚体,每个亚基包含六个跨膜结构域、一个环核苷酸结合域和一个电压传感器。HCN1通道的活性受环核苷酸(如cAMP)直接结合调控,也受多种细胞内信号通路调节。HCN1在心脏窦房结中也有表达,参与起搏电流。HCN1基因突变可导致多种神经系统疾病,包括癫痫、认知障碍和运动障碍。

疾病关联

疾病类别 疾病生理机制 基因组证据
早发性婴儿癫痫性脑病 HCN1功能缺失突变导致通道功能降低,影响神经元兴奋性,导致癫痫发作。 ClinVar, OMIM
全面性癫痫伴热性惊厥附加症 HCN1突变与热性惊厥和全面性癫痫相关,可能通过改变通道门控特性影响神经元放电。 ClinVar, OMIM
认知障碍 HCN1突变可导致智力发育迟缓,可能通过影响突触可塑性和树突整合。 ClinVar
运动障碍 部分HCN1突变与肌阵挛、共济失调等运动障碍相关。 ClinVar

表达谱

组织表达
组织 nTPM 级别
暂无可靠数据 高表达
心脏 暂无可靠数据 中等表达
视网膜 暂无可靠数据 低表达
细胞系表达
细胞系 nTPM 笔记
神经元 暂无可靠数据 高表达
心肌细胞 暂无可靠数据 中等表达
数据来源:Human Protein Atlas(proteinatlas.org)

突变与遗传变异

Hotspot Mutations
变体 类型 频率 功能描述
c.1180C>T (p.Arg394Cys) 错义突变 罕见 功能缺失,通道活性降低
c.1471G>A (p.Gly491Arg) 错义突变 罕见 功能缺失,通道活性降低
c.2170C>T (p.Arg724Ter) 无义突变 罕见 截短蛋白,功能缺失
突变功能分类

Loss of Function(功能缺失,LOF)

功能缺失突变导致HCN1通道活性降低或丧失,影响神经元起搏和兴奋性,与癫痫和认知障碍相关。

Gain of Function(功能获得,GOF)

目前暂无明确证据表明HCN1存在功能获得性突变。

Dominant Negative(显性负效应,DN)

部分错义突变可能通过显性负效应干扰野生型亚基功能,但具体机制需进一步研究。

基因本体论 (Gene Ontology)

• GO:0005216 • GO:0005515
• GO:0005886 • GO:0006811
• GO:0006813 • GO:0007268
• GO:0016021 • GO:0034765
• GO:0042391 • GO:0045202
• GO:0055085

相关通路

hsa04020: Calcium signaling pathway
hsa04724: Glutamatergic synapse
hsa04725: Cholinergic synapse
hsa04726: Serotonergic synapse
hsa04727: GABAergic synapse
hsa04728: Dopaminergic synapse

蛋白质功能简介

HCN1蛋白是超极化激活环核苷酸门控阳离子通道家族成员,由1203个氨基酸组成,分子量约134 kDa。该蛋白包含六个跨膜结构域(S1-S6),其中S4为电压传感器,S5-S6形成孔道。胞内C端含有环核苷酸结合域(CNBD),可结合cAMP或cGMP,调节通道开放。HCN1通道在神经元中形成同源或异源四聚体,产生Ih电流,该电流在超极化时激活,去极化时关闭,参与调节神经元放电频率、静息膜电位和树突整合。HCN1还参与心脏起搏电流If。HCN1蛋白的磷酸化、与辅助亚基的相互作用等可调节其功能。

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