Allele | porch2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Mutation Type | nonsense | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chromosome | 14 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Coordinate | 51,188,963 bp (GRCm39) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Base Change | T ⇒ A (forward strand) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene | Pnp | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene Name | purine-nucleoside phosphorylase | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Synonym(s) | Np, Np-2, Pnp1, Np-1, Pnp | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chromosomal Location | 51,181,760-51,190,869 bp (+) (GRCm39) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
MGI Phenotype | PHENOTYPE: Nullizygous mice show impaired thymocyte differentiation, T cell function and mitochondrial DNA repair, altered lymphocyte subpopulations and metabolism, and enhanced thymocyte apoptosis and sensitivity to gamma-irradiation. ENU-induced mutants show a gradual decline in T cell number and function. [provided by MGI curators] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Accession Number | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mapped | Yes | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Amino Acid Change | Leucine changed to Stop codon | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutional Source | Beutler Lab | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene Model | predicted gene model for protein(s): [ENSMUSP00000043926] [ENSMUSP00000136557] [ENSMUSP00000154805] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
AlphaFold | no structure available at present | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SMART Domains |
Protein: ENSMUSP00000043926 Gene: ENSMUSG00000115338 AA Change: L252*
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Predicted Effect | probably null | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SMART Domains |
Protein: ENSMUSP00000136557 Gene: ENSMUSG00000115338 AA Change: L252*
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Predicted Effect | probably null | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Predicted Effect | probably benign | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Meta Mutation Damage Score | 0.9755 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Is this an essential gene? | Probably nonessential (E-score: 0.108) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phenotypic Category | Autosomal Recessive | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Candidate Explorer Status | loading ... | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Single pedigree Linkage Analysis Data |
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Penetrance | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Alleles Listed at MGI | All Mutations and Alleles(20) : Chemically induced (ENU)(6) Chemically induced (other)(1) Gene trapped(11) Targeted(2) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lab Alleles |
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Mode of Inheritance | Autosomal Recessive | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Local Stock | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Repository | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Updated | 2019-09-04 9:40 PM by Anne Murray | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Record Created | 2017-04-13 7:35 AM | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Record Posted | 2018-07-18 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phenotypic Description |
The porch2 phenotype was identified among N-ethyl-N-nitrosourea (ENU)-mutagenized G3 mice of the pedigree R5078, some of which showed a reduced frequency of T cells (Figure 1), B1a cells in B1 cells (Figure 2), and in B2 cells (Figure 3) with a concomitant increase in the frequency of B1b cells (Figure 4), B1b cells in B1 cells (Figure 5), and CD44+ T cells (Figure 6). Some mice showed a diminished CD4 to CD8 T cell ratio (Figure 7) due to reduced frequencies of CD4+ T cells (Figure 8), CD4+ T cells in CD3+ T cells (Figure 9), naïve CD4 T cells in CD4 T cells (Figure 10), and in naïve CD8 T cells in CD8 T cells (Figure 11) with a concomitant increased frequency of CD44+ CD8 T cells (Figure 12), CD8+ T cells in CD3+ T cells (Figure 13), central memory CD8 T cells in CD8 T cells (Figure 14), effector memory CD8 T cells in CD8 T cells (Figure 15), central memory CD4 T cells in CD4 T cells (Figure 16), and effector memory CD4 T cells in CD4 T cells (Figure 17), all in the peripheral blood. Some mice exhibited increased expression of B220 on B cells (Figure 18) as well as increased expression of CD44 on T cells (Figure 19), including CD4+ T cells (Figure 20) and CD8+ T cells (Figure 21), all in the peripheral blood. |
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Nature of Mutation |
Whole exome HiSeq sequencing of the G1 grandsire identified 48 mutations. All of the above anomalies were linked to a mutation in Pnp: a T to A transversion at base pair 50,951,506 (v38) on chromosome 14, or base pair 7,204 in the GenBank genomic region NC_000080 encoding Pnp. The strongest association was found with a recessive model of inheritance to the increased frequency of effector memory CD4 T cells in CD4 T cells phenotype, wherein 1 variant homozygote departed phenotypically from 16 homozygous reference mice and 22 heterozygous mice with a P value of 2.416 x 10-13 (Figure 22). The mutation corresponds to residue 1,035 in the mRNA sequence NM_013632 within exon 5 of 6 total exons.
The mutated nucleotide is indicated in red. The mutation results in substitution of leucine 252 for a premature stop codon (L252*) in the PNP protein. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Illustration of Mutations in Gene & Protein |
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Protein Prediction |
Pnp encodes purine nucleoside phosphorylase (PNP). The crystal structure of human PNP has been solved [PDB:3D1V; (1)]. PNP is a homotrimer, and each PNP monomer displays an α-/β-fold consisting of a mixed β-sheet surrounded by α helices. PNP has an eight-stranded mixed β-sheet and a five-stranded mixed β-sheet, which join to form a distorted β-barrel. Seven α-helices surround the β-sheet structure. Tyr88, Phe141, Phe159, Phe200, and Leu209 are involved in the subunit interaction. Amino acids 241 to 260 act as a gate that opens during substrate binding and controls access to the active site. Gate opening occurs upon a helical transformation of residues 257 to 265. The porch2 mutation results in substitution of leucine 252 for a premature stop codon (L252*) in the PNP protein (Figure 23). Amino acid 252 are within the region of PNP that acts as a gate. Please see the record porch for more information about Pnp. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Putative Mechanism | PNP is an enzyme that functions in purine degradation and salvage. PNP catalyzes the reversible phosphorolysis of inosine, guanosine, deoxyinosine, and deoxyguanosine (dGuo) to their respective bases and ribose-1-phosphate sugar. Control of PNP substrates (and their phosphorylated products) is essential for cell signaling, energy production, and DNA formation. Accumulation of dGuo is toxic to lymphocytes (2;3). Mutations in PNP are linked to immunodeficiency due to purine nucleoside phosphorylase deficiency (OMIM: #613179; (4-6)). Patients with immunodeficiency due to purine nucleoside phosphorylase deficiency exhibit reduced T cell function and some patients exhibit neurologic impairments such as spastic paresis. Patients can exhibit variable B-cell dysfuction. Patients with PNP deficiency have increased risk of autoimmune disorders, including hemolytic anemia, neutropenia, thyroiditis, and thrombocytopenia (7). Patients have normal serum immunoglobulin levels, but T-dependent antibody production is reduced [reviewed in (8)]. Mice homozygous for an ENU-induced mutant Pnp allele (Pnpbata/bata) exhibit reduced numbers of marginal zone B cells with concomitant increased numbers of T follicular helper cells (MGI). Proliferation of IL-17-stimulated bone marrow-derived B cells was diminished (MGI). Mice homozygous for other ENU-induced mutant Pnp alleles (Pnpe/e, Pnpf/f, and Pnpg/g) exhibited thymus hypoplasia, reduced numbers of double-positive T cells and CD8+ T cells in the spleen with concomitant increased numbers of double-negative T cells (9). The Pnpe/e, Pnpf/f, and Pnpg/g mice also had impaired spleen leukocyte responses to conA and IL-12 (9). The Pnpe/e and Pnpf/f mice also showed increased amounts of inosine and some guanosine excreted in the urine compared to wild-type controls (10). Pnp-deficient mice exhibited increased thymocyte apoptosis as well as increased double-negative T cell numbers and pre-B cells with concomitant reduced numbers of double-positive T cells, CD4+ T cells, and CD8+ T cells (2). The Pnp-deficient mice had high concentrations of purine nucleosides (inosine, deoxyinosine, guanosine, and deoxyguanosine) in the urine and deficient mitochondrial DNA repair (2). Aberrant PNP activation results in the accumulation of dGTP, an imbalance of the deoxynucleoside triphosphate (dNTP) pools, and induces cell apoptosis. The phenotype of the porch2 indicates loss of PNPporch2 function. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Primers |
PCR Primer porch2_pcr_F: TAGCTAGTAAGGCTACCTGAGAG porch2_pcr_R: TAGAGAGCTACTTGGACCCC Sequencing Primer porch2_seq_F: TGGATGCTTTCTGAAATTCAGTGAAC porch2_seq_R: TACTTGGACCCCACCAGG |
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Genotyping | PCR program 1) 94°C 2:00 The following sequence of 411 nucleotides is amplified (chromosome 14, + strand): 1 tagctagtaa ggctacctga gagaggtagg gcagcgagtg ttctgcacta atttagttgc Primer binding sites are underlined and the sequencing primers are highlighted; the mutated nucleotide is shown in red. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
References | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Science Writers | Anne Murray | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Illustrators | Diantha La Vine | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors | Xue Zhong and Bruce Beutler |