X连锁Alport综合征1；阿尔伯特综合征；IV型胶原蛋白，α-5

Hostikka等（1990年）确定了不同的IV型胶原α链，他们将其称为α-5。通过对cDNA克隆的分析，他们发现胶原Gly-Xaa-Yaa重复序列具有5个“缺陷”，与“α-1（IV）链的相应部分中的那些”一致。非胶原（NC）域具有12个保守的半胱氨酸残基，并且与α-1（IV）（120130）和α-2（IV）（120090）链的NC部分具有83％和63％的序列同一性。通过免疫印迹分析，针对α-5（IV）合成肽的抗血清将一条约185 kD的多肽链染色。人肾脏中的免疫定位几乎完全局限于肾小球。

周等（1992）发现COL4A5基因的cDNA预测具有1,685个氨基酸残基的翻译产物：26个残基的信号肽，1,430个残基的胶原结构域（以14个残基的非胶原序列开始）和gly-Xaa-Yaa -重复序列在22个位置处中断，随后是229个残基的羧基末端非胶原结构域。计算出的成熟链的分子量为158,303 Da。

细胞遗传学位置：Xq22.3
基因座标（GRCh38）：X：108,439,837-108,697,544

▼ 基因结构
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周等（1991）描述了人类COL4A5基因的3-prime一半，包括内含子-外显子结构。他们确定了来自基因组噬菌体克隆的19个最靠前的三个外显子的序列及其侧翼序列，外显子15除外，外显子15是通过PCR从基因组DNA扩增后测序的。基因的3个主要部分的外显子大小与在α-1（IV）链中观察到的显着相似。

Vetrie等（1992）在COL4A5基因周围建立了一个2.4-Mb的远程限制性图谱。使用稀有切割酶XhoI进行的高分辨率PFGE图谱显示，该基因至少长110 kb，是迄今为止表征的最大的胶原基因之一。

周等（1994）确定COL4A5基因包含51个外显子。

▼ 测绘
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通过对体细胞杂种的Southern分析和通过原位杂交，Hostikka等人（1990）将COL4A5基因座分配给Xq22。

▼ 基因功能
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SLIT（参见SLIT1; 603742）是分泌的糖蛋白，可结合并激活ROBO受体（参见ROBO1; 602430）并在发育过程中在轴突导向中发挥作用。Xiao等人使用斑马鱼模型（2011）显示，在顶盖基底膜表面的Col4a5结合了Slit1并引导了表达Robo2的视网膜神经节细胞轴突（602431）。

▼ 分子遗传学
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Lemmink等（1997）全面审查了与IV型胶原基因突变相关的临床表现。特征从严重的临床和遗传异质性肾脏疾病Alport综合征（参见例如301050）到常染色体显性家族性良性血尿（BFH；141200）不等。作者指出，已在COL4A5基因中鉴定出160多种不同的突变。常染色体隐性遗传Alport综合征（ALS2; 203780）是通过在COL4A3（突变引起120070）和COL4A4（120131）的基因。对于先前报道的COL4A5突变，Lemmink等（1997）在其X连锁Alport综合征（ALS1; 301050）患者组中增加了8个新发现的患者。突变的范围很广，并为Alport综合征在肾衰竭时的年龄及其伴随特征方面的临床变异提供了见识。

X连锁Alport综合征

因为X连锁Alport综合征（ALS1; 301050）已被定位到Xq22，COL4A5基因定位在Xq22上，所以Hostikka等（1990）寻求COL4A5基因的缺陷。一名男性患者未发现重大重排。但是，Barker等（1990）通过证实在COL4A5基因3个结构畸变（铆接Alport综合征的COL4A5基因和至少1形式之间的关联303630.0001 - 303630.0003）与在犹他州Alport综合征单独家族：一个基因内缺失，PstI位点的变体，和未知的异常。

安蒂尼亚克等（1994）通过使用COL4A5 cDNA探针进行Southern印迹分析，对88例X连锁Alport综合征无关男性患者的COL4A5基因进行了主要基因重排。他们检测到14种不同的缺失，在该患者群体中提供16％的缺失率。缺失以1 kb到1位患者完全不存在该基因（超过250 kb）的不同大小分散在整个基因上。通过免疫组织化学方法证实了4例具有基因内缺失的患者的肾小球基底膜中不存在α-3（IV）链。这一发现支持了以下假设：α-5（IV）链的异常可能会阻止α-3（IV）链正常并入肾小球基底膜。直接测序4例内部基因缺失患者淋巴母细胞mRNA扩增的cDNA，安蒂尼亚克等（1994）确定基因组重排对转录本的影响，并通过推论确定对α-5（IV）链的影响。无论缺失的程度和推定的蛋白质产物如何，在青少年型Alport综合征患者中均发生了14种缺失。

Lemmink等（1994年）指出，在Alport患者的COL4A5基因中检测到60多种不同的突变。

Knebelmann等（1996）通过SSCP分析筛选了COL4A5基因的51个外显子中的48个，并在131名X连锁Alport综合征无关患者中鉴定出64个突变和10个序列变异。他们指出，突变检测率约为50％。Knebelmann等（1996）假设这种不完全的检测可能部分是由于SSCP技术的敏感性，或者是由于引物设计而导致检测不到剪接位点突变。他们指出，内含子的改变，例如倒位（在血友病中是致病的；见306700和Naylor等，1993）和不稳定的三核苷酸重复扩增（在弗里德里希共济失调中是致病的；见229300和Campuzano et al。，1996）未被排除为COL4A5的致病性改变。

大的外显子COL4A5基因很难筛选。几项研究仅检测到该基因中约50％的突变。金等人的发现提出了对此的部分解释（2002年）：他们鉴定了3个新的内含子突变，这些突变表明内含子内部的单碱基改变可以而且确实会引起X连锁Alport综合征。一个突变在一个内含子内创建了一个新的供体剪接位点，从而导致了一个新的框内隐性外显子的引入。第二次突变产生新的外显子剪接增强子序列（ESE），该序列可促进包含终止密码子的隐性外显子的剪接。第三个突变是聚嘧啶束内的碱基取代，该取代位于受体剪接位点之前，导致外显子跳跃。使用逐个外显子DNA筛选方法会漏掉所有3例病例。

涉及COL4A5的连续基因删除综合征

安蒂尼亚克等（1992年，1992年）提出的证据表明，弥漫性食管平滑肌瘤病和Alport综合征（证候308940），其中已报告24例，其中大多数还患有先天性白内障的遭遇，表示邻近基因缺失综合征。他们发现在COL4A5基因的5个主要部分有缺失的患者，向上游延伸了至少700 bp。

周等（1993）证明，平滑肌病-肾病综合征代表连续的基因综合征，这是由于缺失破坏了COL4A5和COL4A6（303631）基因。

双基因遗传的证据

Mencarelli等人 使用大规模并行测序（2015年）确定了11名Alport综合征患者，这些患者在3种胶原IV基因中的2种中具有致病性突变。7例患者突变的COL4A3（组合120070）和COL4A4（120131），而4例患者的COL4A4发生1或2个突变，而COL4A5发生了突变。在任何情况下都不会同时出现COL4A3和COL4A5突变。对于这11个先证者中的每个，招募了1至12个家庭成员，每个家庭平均有4个成员（56个人，年龄在5-80岁之间）。总共发现了23个独特的突变，包括COL4A3中的7个，COL4A4中的12个和COL4A5中的4个。尽管大多数错义突变（13个中的11个）影响了三螺旋胶原结构域，但该突变涉及胶原分子的所有域，并且11个错义突变取代了该域中的关键甘氨酸残基。先前已经报道了十三种突变，其中十种是新颖的。在8位COL4A4和COL4A5突变的患者中（4位先证者和4位家庭成员），表型包括血尿伴蛋白尿6例，晚期肾病2例。在一个家族中，先证者除了在COL4A5中发生突变外，还在COL4A4中进行了2个反式突变。

▼ 动物模型
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犬X连锁遗传性肾炎是Alport综合征的动物模型。郑等（1994）使用关于人COL4A5 cDNA的核苷酸序列的信息来构建狗肾cDNA的引物组。他们发现，编码非胶原结构域NC1的核苷酸序列与人X染色体杂交，在DNA水平上与人NC1结构域具有93％的同一性，在蛋白质水平上具有97％的同一性。序列分析表明，在患病犬中发生了G到T的转化，将外显子35的密码子从GGA（甘氨酸）改为终止密码子（TGA）。在患病的狗中，COL4A5基因的转录减少了约10倍。

索纳等（1996）检查了肾脏中IV型犬胶原蛋白基因的表达。他们在正常狗肾小球中分离出的IV型胶原蛋白的非胶原域中检测到了α-3（120070），α-4（120131）和α-5链，但在受影响的狗肾小球中未检测到。除了COL4A5基因表达水平显着降低（约为正常水平的10％）外，COL4A3和COL4A4基因的表达也分别降至14-23％和11-17％。这些发现提示索纳等人（1996）协调这三种基底膜蛋白表达的机制。

▼ 等位基因变异体（15个示例）：
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.0001 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5，EX5-10DEL
在犹他州，有Alport综合征的亲戚（ALS1; 301050），Barker等人（1990年）发现删除了含有外显子5到10的COL4A5基因部分（已被编号为外显子1的外显子是最主要的3个外显子）。先证者中缺失较大的耳聋是Alport亲戚中遇到的最深刻的问题，这表明耳聋的严重程度与COL4A5缺陷的严重程度相关。

.0002 ALPORT SYNDROME 1，X链接
CYS108SER COL4A5
Perkoff等人研究了犹他州历史悠久的亲戚P（1951年，1958年），后来被Hasstedt和阿特金（1983） ，Barker等人（1990）证明，PstI位点变体与存在或不存在Alport表型（ALS1；301050）完全连锁。所有23名携带基因的母亲都是杂合的。共有45个儿子表现出完全的联系。在附录中，Barker等人（1990）他指出，通过PCR扩增和DNA测序，已显示PstI变体是由于单个碱基对的变化，该变化将非胶原酶（NC）域中高度保守的半胱氨酸密码子转换为丝氨酸（C108S）的密码子（肾小球基底膜IV型胶原蛋白的NC结构域已被证明是不存在或在与针对该分子的这一部分的抗体的研究的基础上，Alport综合征被改变）。Zhou等人（1991）描述了一个新的BglII位点的产生，并表明cys-to-ser变化发生在第三个到最后一个外显子上。博耶等（1991）评论说，缺陷已被定义为外显子3中由G到C的过渡，同时形成了PstI和BglII位点。

.0003 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5、10-15 KB INS，40 KB DEL
通过使用3个cDNA克隆对COL4A5基因的3-引物末端进行分析，Boye等人（1991）在38位Alport综合征（ALS1; 301050）患者中发现3位突变。一名患者具有复杂的插入/缺失突变。使用脉冲场凝胶电泳，Vetrie等（1992）发现突变涉及基因内部插入10到15 kb和基因外的删除40 kb，整体删除25 kb。

.0004 ALPORT SYNDROME 1，X链接
450 KB DEL COL4A5
通过使用3个cDNA克隆对COL4A5基因的3-引物末端进行分析，Boye等人（1991）在38位Alport综合征（ALS1; 301050）患者中，有3位发现了突变。一名患者至少缺失了35 kb。使用脉冲场凝胶电泳，Vetrie等（1992）发现该突变涉及450kb的缺失，包括大约12kb的3-prime末端（外显子1-6）。

.0005 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5，38 KB DEL
Renieri等人在一个有Alport综合征（ALS1; 301050）的12岁意大利男孩中（1992）发现了大删除（超过38 kb），包括COL4A5基因的5个主要部分。

.0006 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5，GLY1143ASP
Zhou等人在20名丹麦人中有1名患有Alport综合征（ALS1; 301050）（1992）发现了一个GGC到GAC突变，将1143号甘氨酸转化为天冬氨酸。位于α-5（IV）链的胶原结构域中的甘氨酸1143的任何氨基酸被取代，预计会干扰胶原分子三螺旋构象的维持，进而削弱胶原蛋白的三螺旋构象。肾小球基底膜框架，导致通透性增加。先证者是一名27岁的男性，他在儿童时期出现了血尿，在25岁时出现了终末性肾功能衰竭。他没有听力损失或眼损伤。电子显微镜显示肾小球基底膜的椎板的分裂。先证者的母亲自40岁起就患有持续的镜下血尿，但没有其他表现。

.0007 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5，GLY325ARG
Knebelmann等人在许多成员中都患有成年型X连锁Alport综合征（ALS1; 301050）（1992）通过Southern印迹分析发现COL4A5基因中MspI限制性位点的丢失。cDNA的直接测序表明gly325-to-arg（G325R）突变。Knebelmann等（1992）评论说，COL1A1和COL1A2基因的这种突变通常与成骨不全症有关。

.0008 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5、3阶和部分5阶删除
Smeets等人在患有17岁以下的严重Alport综合征（ALS1; 301050）和终末期肾脏疾病（ESRD）并伴有耳聋的患者中（1992）发现编码IV胶原-5链的非胶原结构域和部分胶原区域的外显子缺失。用无关的供体的肾脏移植后，迅速进行性抗肾小球基底膜肾炎，导致移植后将近7个月失去移植。他受影响的外祖父死于肾衰竭，享年26岁。缺失似乎以杂合的形式存在于母亲和姐妹中，两者均表现出血尿。

.0009 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5，TRP1538SER
在两个没有耳聋，发病相对较晚的Alport综合征（ALS1; 301050）的兄弟中，以及在其携带的母亲Smeets等人中（1992年）发现外显子4中的C到G转换将色氨酸密码子（TGG）转换为丝氨酸密码子（TCG）。

.0010 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5，GLY521CYS
通过对来自患有Alport综合征（ALS1; 301050）的亲属的受影响成员的基因组DNA进行分析，Zhou等人（1992）展示了一个新的HindIII切割位点。发现该突变位于外显子23：从G到T的转化，将甘氨酸521的GGT密码子变为半胱氨酸（G521C）。

.0011 ALPORT综合症1，X-链接
COL4A5，GLY325GLU
Renieri等人在一名6岁的意大利Alport综合征（ALS1; 301050）患者中发现了这种情况（1992）证明了从头突变，导致谷氨酸被α-5（IV）链的三重螺旋区中的325位（G325E）处的甘氨酸残基取代。

.0012 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5，GLY289VAL和ARG1421CYS
郭等（1995年）在女性患者中发现了COL4A5基因的2个从头错义突变，该女性患者在19岁时出现镜下血尿和肾病综合征。诊断Alport综合征（ALS1; 301050）通过在该年龄进行的肾脏活检中发现典型的肾小球基底膜异常得到证实。肾功能逐渐恶化，并于30岁开始进行慢性血液透析。两年后进行了尸体肾脏移植。没有听力损失，也没有Turner综合征的临床特征。她的身高为162厘米，月经正常。家族史显示她的父亲死于与感音神经性听力丧失相关的肾衰竭36岁。一位姐姐患有镜下血尿，肾功能正常的蛋白尿和听力下降。一个突变（G289V）发生在第15外显子上，并将COL4A5胶原结构域中的甘氨酸转化为缬氨酸。第二个突变位于第46外显子，将靠近COL4A5 NC1域的半胱氨酸替换为精氨酸（R1421C）。两种突变都存在于超过90％的白细胞和肾脏的mRNA中，而在基因组水平上，患者对于两种突变都是杂合的。因此，这两个突变发生在相同的COL4A5等位基因中。郭等（1995）等人通过测序发现COL4A5启动子区域没有突变，也没有检测到正常等位基因的重大重排。从患者肾脏和白细胞分离得到的DNA证实了X失活的偏态。正常的COL4A5等位基因在90％的X染色体中失活。偏斜的失活模式被认为是缺乏可检测的正常COL4A5 mRNA的原因，因此，也是造成该女性严重表型的原因。

.0013 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5，GLY54ASP
Turco等（1995年）在一名患有晚期Alport综合征的男性患者中发现了COL4A5基因第3外显子的新型错义突变（ALS1；301050）。微血尿最早发现于22岁。他在40岁时达到了终末期肾脏疾病，并在41岁时成功进行了移植。他患有双侧感觉神经性听力减退和囊后后晶状体混浊。该先证者有两个女儿，分别为15岁和13岁。自2岁起，大女儿患有轻度的不规则微血尿，肾功能正常。8岁时的肾脏活检显示肾小球基底膜变薄。在另一个女儿中，在7岁时发现了微血尿。两个姐妹的眼部和听觉评估均正常。先证者的母亲有微血尿症。突变是从G到A的过渡，导致了从gly54到asp（G54D）的取代，并取消了BstNI限制性酶切位点。这些发现与普遍的观点是一致的，即渐进发展的Alport综合征形式往往与错义突变有关，而不是与大的缺失或移码有关。作者指出，这是Alport综合征患者COL4A5基因N末端三螺旋7S结构域中描述的第一个突变。

.0014 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5，LEU1649ARG
Barker等（1996年）在Alport综合征（ALS1; 301050）患者的COL4A5基因中发现了一个新的leu1649-arg（L1649R）突变。与Alport综合征中描述最多的COL4A5突变相反（每个突变都是单个家族的疾病），在研究的121个家族中，有7％以上发现了L1649R突变。在患有L1649R突变的男性中，肾功能衰竭先于听力丧失大约10年，到60，累积的听力丧失频率为60％（1996） 指出，在具有相同突变的个体中，终末期肾脏疾病和功能性听力丧失出现的年龄存在很大的变异性，这强调了与仅在少数Alport综合征中观察到的与特定突变相关的表型的普遍性的谬误耐心。

.0015 ALPORT SYNDROME 1，X链接
COL4A5，ARG1677GLN
几乎所有的Alport综合征（ALS1; 301050）病例都涉及不同的突变，这是X连锁疾病的预期突变，会显着降低患病男性的健康状况。少数COL4A5突变似乎与疾病严重程度降低有关，并且可能在发生了奠基者效应的人群中占相当比例的晚发性Alport综合征。Barker等（1997）报道了COL4A5基因R1677Q中的一个新突变。在3个孤立确定的Ashkenazi-American家庭中检测到它，引起了相对轻度的肾炎，通常在第四或第五个十年发作，并且可能与Ashkenazi犹太人的大部分成年遗传性肾炎有关。突变是核苷酸5232中的G到A过渡，代表CpG二核苷酸的变化。在3个亲戚的受影响男性中发现了与COL4A5连锁标记相同的单倍型。无法建立家谱联系。

Ohkubo等（2003）发现免疫组织化学证据表明正常的前晶状体囊膜表达了所有的A4胶原链。他们还检查了由于R1677X无意义突变而患有Alport综合征的患者的前晶状体囊。患者的前突突导致前晶状体囊中的4A3至4A6链缺乏免疫反应性。