肝细胞癌；胰岛素样生长因子II受体

IGF2R是一种多功能受体，具有多种配体的结合位点，包括胰岛素样生长因子II（IGF2; 147470），视黄酸，TGF-β（TGFB1; 190180），尿激酶型纤溶酶原激活剂受体（UPAR或PLAUR; 173391）和6-磷酸甘露糖（M6P）（溶酶体酶的修饰特征）。 IGF2R通过将IGF2导向溶酶体，将溶酶体酶靶向溶酶体以及从质膜中回收溶酶体酶，在控制IGF信号传导中起主要作用（Killian和Jirtle的综述，1999）。

细胞遗传学位置：6q25.3
基因座标（GRCh38）：6：159,969,081-160,111,503

大岛等（1988）克隆并测序了MPRI的全长cDNA，它编码了2,491个氨基酸的蛋白质。 氨基酸序列包括40个氨基酸的推定信号序列，由134个至167个氨基酸的15个同源重复序列组成的胞外结构域，23个氨基酸的跨膜区和164个氨基酸的细胞质结构域。 预测的分子量大于270 kD。 与已报道的IGF2R结构进行比较（Morgan等，1987），发现MPRI在核苷酸水平上显示99.8％的同一性，在氨基酸水平上显示99.4％的同一性。 通过cDNA测序，Laurreys等人（1988）表明，孤立于阳离子的甘露糖6-磷酸受体和IGF2受体是相同的。

Szebeni和Rotwein（1994）克隆并鉴定了小鼠Igf2r基因。 它编码的预测蛋白质为2,482个氨基酸。

▼ 基因功能
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胰岛素样生长因子II（147470）是与胰岛素（INS; 176730）和IGF I（IGF1; 147440）具有结构同源性的多肽激素。尽管IGF II可以刺激离体细胞的多种生物学反应，但这些反应似乎是由胰岛素和IGF I受体介导的（分别为147670和147370）。发现IGF II的受体是6-磷酸甘露糖的受体，其与溶酶体酶的靶向有关（MacDonald等，1988；Roth，1988；Tong等，1988）。）。纯化的人和大鼠IGF2受体与针对6磷酸甘露糖受体的抗体以及与6磷酸甘露糖相互作用。

Waheed等（1988）显示M6P和IGF2结合位点位于受体的不同的部分。

Kiess等（1988）提供了生化证据，IGF2受体和不依赖阳离子的甘露糖6-磷酸受体是相同的蛋白质，但是两个配体的结合位点是不同的。IGF2受体以甘露糖6磷酸受体为幌子，结合溶酶体酶上的甘露糖6磷酸残基并将其转运到溶酶体中（Kornfeld和Mellman，1989）。

丝氨酸蛋白酶粒酶B（GZMB；123910）对于细胞毒性T细胞快速诱导靶细胞凋亡至关重要。GZMB以与穿孔素无关的方式进入细胞，从而预测细胞表面受体的存在。Motyka等（2000）提供了证据表明此受体是IGF2R。抑制GZMB-IGF2R相互作用阻止了GZMB细胞表面结合，摄取和诱导凋亡。重要的是，IGF2R的表达对于细胞毒性T细胞介导的靶细胞凋亡和体内异体细胞排斥至关重要。

阳离子非依赖性和阳离子依赖性（154540）甘露糖6磷酸受体的胞质尾部均包含酸性簇-双亮氨酸信号，该信号指导从反高尔基网络到内体-溶酶体系统的分类。Puertollano等（2001）发现这些信号与高尔基体定位的，含γ-耳的ARF结合蛋白的VHS结构域结合（GGA1，606004；GGA2，606005；GGA3，606006）。受体和GGA在相同的肾小管小肠载体上离开反式高尔基体网络。显性阴性GGA突变体阻止了受体从反高尔基网络中退出。Puertollano等（2001年） 结论认为，GGA似乎介导了甘露糖6磷酸受体的排序到反高尔基网络。

朱等（2001年）发现，GGA2的VHS域结合了不依赖阳离子的甘露糖6磷酸受体的胞质尾中的酸性簇-双亮氨酸基序。该基序中突变的受体在溶酶体酶分选中存在缺陷。GGA2的铰链域绑定网格蛋白，表明GGA2可能是货物分子和网格蛋白涂层囊泡组件之间的链接。因此，Zhu等（2001年）得出的结论是，GGA2与不依赖阳离子的甘露糖6磷酸受体的结合对于溶酶体酶靶向很重要。

使用免疫印迹和共聚焦显微镜分析，MacDonald等（2014）证明了USP8（耗尽603158在HeLa细胞中）的影响的分选内涵体和生物合成途径之间阳离子非依赖性M6PR的retromer依赖性穿梭，导致从反面高尔基体网络阳离子非依赖性M6PR的稳态再分配到内体区室。这种重新分布导致了溶酶体酶的分类缺陷，如未处理的组织蛋白酶D水平升高所表明的那样（CTSD; 116840）从细胞中分泌出来。正常的受体分布可通过表达小的干扰RNA的抗性USP8来恢复，但不能通过表达催化活性的USP8或缺少内体定位所需结构域的截短的USP8突变体来恢复。MacDonald等（2014年）提出，USP8耗尽的影响可能是由于丢失了与后继成分VPS35（601501）和SNX1（601272）相关的ESCRT-0成分。他们认为未能有效递送溶酶体酶也可能导致受体酪氨酸激酶降解中观察到的阻滞。

IGF2R的印记

小鼠胚胎从母体染色体产生Igf2r基因的转录本，而不是从母体染色体产生。这可以解释为什么对于缺失基因座而言杂合的小鼠，如果其父本等位基因缺失则正常发育，而如果母本等位基因缺失则在早期发育中死亡。在转基因小鼠中的研究（Barlow等，1991）显示了Igf2r基因的亲本印迹，即单等位基因表达。Igf2基因和Igf2r基因在小鼠中被反向印迹可能并非巧合（DeChiara等，1991）。海格和格雷厄姆（1991）提出相反印记的基因起控制母本等位基因过量产生Igf2的最终不利作用的作用。该建议是基于Haig和Westoby（1989）的模型提出的，该模型提出了基因组印记有望在具有繁殖系统的生物中进化，在该繁殖系统中，雌性在其一生中育有不止一个雄性的后代父母照料，即后代从1个父母（通常是母亲）那里获得大部分受精后的营养，从而与其他雄性所生的后代竞争。严格来说，只要个人的交往相对于父母一方和父母一方的亲戚是不对称的，就有可能留下烙印。

Kalscheuer等人使用等位基因特异性引物并平行扩增母体和胎儿DNA（1993）确定母体和父体IGF2R等位基因在所有人类胎儿组织和所有发育阶段均表达。他们得出的结论是，IGF2R基因在人类中没有印迹。

徐等（1993）发现两个父母IGF2R等位基因均在10个胎儿中的7个在4个足月胎盘以及胎盘和肺中表达。其余3胎中，2胎只表达母体拷贝，第3胎显示父本等位基因的部分抑制。在成人血细胞样本中，14个杂合子中的13个同时表达了两个等位基因，其中1个显示了1个等位基因的部分抑制。徐等（1993）得出的结论是，在IGF2R基因座上的印迹是人类的一种多态性状。

尽管在小鼠中Igf2r基因是母体印记的（Barlow等，1991），但在人体内印记似乎是一种多态性状（Xu等，1993；Kalscheuer等，1993；Ogawa等，1993）。因此，受压印的小鼠和任何人类对肝细胞癌的敏感性都可能增加，因为只需要1个突变即可使基因失活。De Souza等（1995）注意到，由于IGF2R蛋白通常存在于循环中，因此血浆中的突变受体可能有助于肝肿瘤的检测。此外，他们指出，肝肿瘤细胞质膜上的突变受体可能提供表面抗原，以将治疗剂和诊断剂靶向肝肿瘤。

Smrzka等（1995）发现人IGF2R的内含子CpG岛在11个人中被甲基化。在一个信息丰富的家族中进行的分析表明，甲基化是特定于母亲等位基因的，与小鼠Igf2r基因的观察结果相似。但是，与在小鼠中观察到的单等位基因表达不同，在70个淋巴母细胞样细胞系中只有1个显示了单等位基因IGF2R表达。Smrzka等（1995年）得出结论，小鼠和人IGF2R的内含子CpG岛在母体（而非父体）透射后均被甲基化，但是该甲基化标记与等位基因特异性表达无关。

通过检查人类血液，肝脏和胎盘中基因组DNA的甲基化状态，Riesewijk等人（1996）发现，像小鼠Igf2r一样，人IGF2R的内含子CpG岛在母亲等位基因上被高度甲基化。但是，与小鼠Igf2r不同，人IGF2R的上游CpG岛在两个亲本染色体上都完全未甲基化。

牲畜克隆和体外胚胎培养已受到一些羔羊和小牛的过大尺寸的不利影响。与“大后代综合症”（LOS）相关的多种异常限制了这些技术的应用。人类和小鼠中类似的胎儿过度生长可能是由于几种印迹基因的表达发生改变，这些印迹基因仅由1个父母等位基因表达，包括IGF2R。当建立或维持许多等位基因特异性印迹时，克隆或非生理性胚胎培养环境可能会导致早期胚胎发生过程中印迹基因的不适当的表观遗传修饰。Young等（2001年）证明胎儿甲基化和绵羊Igf2r的表达减少，这表明植入前的胚胎程序可能易受印迹基因的表观遗传学改变的影响。这突显了表观遗传学诊断筛选在胚胎发育过程中的潜在优势。

在小鼠中，针对400 kb区域的双向沉默子包含3个印迹的母体表达的蛋白质编码基因（IGF2R； SLC22A2，602608；SLC22A3，604842）通过定向缺失显示位于3.7 kb的序列中，它也包含印迹的，父本表达的非编码RNA Air（AIRN; 604893）的启动子。空气的表达与父本等位基因上所有三个基因的抑制相关。然而，Air RNA在反义方向上仅与这些基因中的1个重叠。Sleutels等人通过插入可截断96％RNA转录物的聚腺苷酸化信号来实现（2002年）证明沉默需要Air RNA。截短的Air等位基因保持了Air启动子的印迹和甲基化，但在父染色体上Igf2r / Slc22a2 / Slc22a3基因簇完全消失。Sleutels等（2002年）得出结论，非编码RNA在基因组印迹中具有积极作用。

小鼠和人IGF2R基因在上游启动子区域（DMR1）和内含子2（DMR2）内均包含差异甲基化区域（DMR），内含子2（DMR2）包括反义转录子AIR的启动子。小鼠Igf2r的印迹取决于DMR2和Air的存在。但是，尽管存在空气，Igf2r的双等位基因表达仍在小鼠大脑中发生，而尽管存在DMR2，人IGF2R的双等位基因表达仍在周围组织中发生。Vu等（2004年）使用染色质免疫沉淀测定法和定量实时PCR检测了整个小鼠和人IGF2R中的组蛋白修饰。组蛋白H3的lys4和lys9在启动子区域的甲基化分别标记了活性等位基因和沉默等位基因。虽然二甲基和三甲基lys4均标记了小鼠中的活性Igf2r和活性空气等位基因，但三甲基lys9而不是二甲基lys9标记了受抑制的Air等位基因。亲本等位基因特异性组蛋白修饰在启动子区域的富集，而不是DNA甲基化或反义转录的存在，可以正确识别IGF2R的组织和物种特异性印迹状态。胎儿皮肤细胞中人IGF2R的双等位基因表达似乎仅受DMR1处的组蛋白修饰控制，而与DMR2处的甲基化无关。

在鼠神经胶质细胞和成纤维细胞中，山崎等人（2005年）发现Igf2r在母亲中表达，而Air在父亲中表达。在鼠原代培养的神经元中，Igf2r被双等位表达，而Air不被表达。在包括Air启动子的DMR2中，每种培养的细胞类型均维持等位基因特异性DNA甲基化，差异性H3和H4乙酰化以及H3K4和K9二甲基化。在包括Igf2r启动子的DMR1中，母体等位基因特异的DNA低甲基化，组蛋白H3和H4乙酰化以及H3K4二甲基化在神经胶质细胞和成纤维细胞中很明显。但是，在神经元中，检测到双等位基因的DNA低甲基化以及双等位基因的组蛋白H3和H4乙酰化以及H3K4二甲基化。山崎等（2005年） 得出的结论是，大脑中Igf2r和空气缺乏相互印记，可能是由于DMR1中神经元特异性组蛋白修饰相关的神经元特异性Igf2r印记松弛和空气表达缺乏所致。

哺乳动物的印记基因通常与长的非编码（lnc）RNA聚簇。诱导亲本特异性沉默的三种lncRNA具有标志，表明它们的转录比其产物更重要。为了测试Airn（AIRN; 604893）的转录或产物是否沉默Igf2r基因，Latos等人（2012年）将内源lncRNA缩短到不同长度。结果排除了剪接和未剪接的Airn lncRNA产品的作用以及沉默Igf2r中Airn核的大小和位置的作用。相反，沉默仅需要Igf2r启动子的Airn转录重叠，这会在不存在抑制性染色质的情况下干扰RNA聚合酶II募集。鉴于lncRNA转录本丰富，这种针对lncRNA转录重叠的阻遏物功能揭示了一种可能在哺乳动物基因组中广泛分布的基因沉默机制。

▼ 基因结构
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Killian和Jirtle（1999）确定IGF2R基因含有48个外显子，跨度约为136 kb。

Smrzka等（1995）确定老鼠和人IGF2R基因的启动子区域位于缺乏TATA或CAAT箱子的CpG海岛内。在小鼠和人类中，一些调控元件是保守的，包括3个E框和几个GC框。IGF2R基因的内含子2在小鼠和人类中均包含第二个CpG岛。

▼ 测绘
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Laureys等（1988）使用克隆的cDNA将人IGF2R基因定位在染色体6q25-q27上，以探测体细胞杂种DNA的Southern印迹并用于原位染色体杂交。通过荧光原位杂交，饶等（1994）缩小了IGF2R基因对染色体6q26的分配。

Acquati等（1994）描述了从染色体6q的端粒区域的2-Mb YAC，在其着丝粒末端包含纤溶酶原-载脂蛋白（a）基因家族，在端粒末端包含IGF2R基因。IGF2R与PLG / LPA基因簇的最近成员分隔约350 kb。Barlow等（1991年）将小鼠Igf2r基因定位到17号染色​​体上与T相关的母亲效应基因座（Tme）。

▼ 生化特征
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晶体结构

胎盘发育和基因组印迹与父母在向哺乳动物后代分配资源方面发生冲突。印记的基因IGF2和IGF2R分别编码生长促进剂胰岛素样生长因子2（IGF2）及其抑制剂，6-磷酸甘露糖（M6P）/ IGF2受体（IGF2R）。鸟类和鱼类的M6P / IGF2R无法识别IGF2。在缺乏印记的单色中，IGF2通过疏水CD环特异性结合M6P / IGF2R。威廉姆斯等（2012年）表明，编码单峰CD环的DNA起到外显子剪接增强子（ESE）的作用，结合位点环（AB，HI，FG）的结构进化改善了Therian IGF2亲和力。威廉姆斯等（2012年）提出ESE进化导致M6P / IGF2R偶然获得了IGF2结合，这使IGF2R陷入了父母亲冲突；随后的印记可能会加速亲和力成熟。

▼ 分子遗传学
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甘露糖6-磷酸/胰岛素样生长因子II受体在溶酶体酶的细胞内转移，有效生长抑制剂的激活，转化生长因子β的活化以及在肿瘤中经常过量产生的有丝分裂原IGF2的降解中起作用。De Souza等（1995年）证明70％的人类肝细胞肿瘤在6q26时在M6P / IGF2R基因座处丧失了杂合性（LOH）。在另一份报告中，De Souza等人（1995年）描述了一种突变筛选，可识别出25％患有LOH的人类肝细胞癌的剩余等位基因中的点突变。一个突变在内含子（相当于小鼠中的内含子40）内产生了一个可变的剪接位点，并导致受体被截短。2其他（147280.0001，147280.0002）产生了显着的氨基酸取代。这些突变为作者提供了证据，表明M6P / IGF2R基因在人类肝癌的发生中起着抑癌作用。

Souza等（1996）报道IGF2R基因在其编码序列中包含许多微卫星重复。他们在研究的92个胃肠道肿瘤中证实了该基因的微卫星不稳定性，这些肿瘤是复制/修复错误阳性的。在6个低分化肿瘤中发生了突变。他们指出了IGF2R和TGFBR2（190182）突变的反相关性。在用IGF2R或TGFBR2突变进行研究的31个胃肠道病变中，90％（28）包含这些基因中一个或另一个（但不是两个）的突变。Souza等（1996）证明了除1个突变外，所有突变都发生在8个聚IGF2R编码序列核苷酸4089-4096的聚脱氧鸟嘌呤束中。在1例胃腺癌中，突变发生在6CT-6180核苷酸的polyCT道中。这些突变均在微卫星区域内包含1或2 bp的缺失或插入，从而导致移码和下游的终止密码子提前。Souza等（1996）指出，TGFBR2基因在其编码区域内也遭受微卫星不稳定性的影响。他们进一步指出，IGF2R和TGFBR2基因在同一肿瘤发生途径中包含序列点，因为他们所分析的90％的胃肠道肿瘤中任一基因单独发生突变。

为了促进遗传分析人类M6P / IGF2R的印迹状态以及在该位点的癌症杂合性丧失，Killian等人（2001）筛选了M6P / IGF2R单核苷酸多态性（SNPs）的美国和日本人群。他们在M6P / IGF2R的配体结合域中鉴定了9种新的基因内SNP和3个氨基酸变体，这些变体可能在人类中处于选择状态。

Sandovici等（2003）研究了一组48个3代家族中IGF2 / H19（103280）和IGF2R基因座内差异甲基化区域（DMR）的等位基因甲基化比率。在近20年的时间里，IGF2 / H19 DMR处的甲基化比率异常的人出现家族聚类，并且该性状稳定，这可能是由于该位点的体质印记（LOI）丢失所致很大程度上取决于遗传因素。在IGF2R DMR处，观察到等位基因甲基化比率随时间的变化更大，但也存在异常甲基化比率的家族聚类。Sandovici等（2003年）结论是，在父母亲起源依赖的表观遗传修饰中，个体间变异的主要部分是共有的遗传因素；但是，在个别情况下以及在同一个家庭的多个人中也会发生时间变化，这表明环境因素也可能起作用。

▼ 动物模型
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为了确定Igf2r基因的父本表达对于小鼠的早期发育是否必要，Lau等人（1994年）衍生的小鼠，其中的基因已被定向诱变破坏了胚胎干（ES）细胞，随后将突变引入小鼠的种系。Lau等（1994）发现从其父亲那里继承了无功能的Igf2r基因的鼠类胚胎是有生命的，并且可以正常发育为成年。然而，大多数小鼠从母亲那里继承了相同的突变等位基因，由于严重的心脏异常而在出生时死亡。从母亲那里继承突变等位基因的小鼠在其组织中不表达Igf2r，比正常同胞大25％至30％，循环中的IGF2和IGF结合蛋白水平升高，并且尾巴出现轻微扭结。过度生长的发现可能支持以下观点：IGF2的母亲烙印的松弛在Beckwith-Wiedemann综合征的特征中起作用（130650）（Feinberg，1993）。

▼ 等位基因变异体（2个示例）：
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.0001肝细胞癌，躯体
IGF2R，GLY1449VAL
De Souza等（1995年）发现IGF2R基因的1个等位基因由C到A转换，在基因产物中产生了gly1449到val氨基酸取代。根据杂合性丧失（LOH）的判断，该突变发现于显示其他等位基因缺失的肿瘤中。

.0002肝细胞癌，躯体
IGF2R，GLY1464GLU
De Souza等（1995）发现IGF2R基因的1个等位基因从G到A的转换在基因产物中产生了一个gly1464-glu氨基酸取代。根据杂合性丧失（LOH）的判断，该突变发现于显示其他等位基因缺失的肿瘤中。