IV 型胶原蛋白，α-2 ; 脑小血管病2

COL4A2 基因编码 IV 型胶原蛋白的 α-2 链。IV 型胶原蛋白与层粘连蛋白、内联蛋白和硫酸乙酰肝素蛋白多糖结合形成片状基底膜，将上皮与结缔组织分开。COL4A1（ 120130 ）和 COL4A2 是最丰富的 IV 型胶原蛋白，并形成具有 2:1 化学计量（α-1/α-1/α-2）的异源三聚体。这 2 个基因在发育的早期阶段在基底膜中普遍表达（Brazel 等人总结，1988 年；Favor 等人，2007 年；Yoneda 等人，2012 年）。

▼ 克隆与表达
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布拉泽尔等人（1988）确定了 COL4A2 链 N 端 60% 的 cDNA 和蛋白质序列。从 N 端排列 IV 型胶原蛋白的 2-α 链，他们得出结论，α-2 链比 α-1 链多 43 个氨基酸。这些额外的残基中有 21 个在三螺旋内形成二硫键桥接环，这在所有已知的胶原蛋白中都是独一无二的。

▼ 基因结构
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2 个亚基基因 COL4A1（ 120130 ）和 COL4A2 从一个共同的启动子发散地转录。它们都包含有效转录必不可少的激活元件。此外，Haniel 等人（1995）在人类 COL4A2 基因中展示了一个新的沉默元件，并通过删除定位到基因的第三个内含子内的 24-bp 区域来定位它。该元件能够抑制 COL4A 基因以及无关的单纯疱疹病毒胸苷激酶启动子的启动子，很大程度上孤立于其相对于启动子转录起始位点的位置和方向。消音元件被称为 SILBF 的核蛋白特异性识别。Haniel 等人的突变研究和缺失分析（1995）证明 SILBF 的结合不仅是必要的，而且对于沉默功能也是足够的。

▼ 测绘
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通过研究体细胞杂交和原位杂交，Griffin 等人（1987）发现 α-2 链位于染色体 13q34。其他胶原基因的分散有助于避免不平等的交叉。由于 IV 型胶原蛋白的 α-1 和 α-2 链高度不同，与其他情况相比，靠近 13 号染色体的地方发生破坏性事件的危险性更小。另一方面，它们的坐标调节可能会因接近的情况而增强。

通过对杂交细胞 DNA 的 Southern 分析，Solomon 等人（1987）同样发现胶原蛋白的 α-2 链对应到 13 号染色体。Killen 等人（1987）提出了 COL4A2 基因的部分氨基酸序列，并通过体细胞杂交和原位杂交将该基因定位到 13q34。博伊德等人（1988）还通过对体细胞杂交体 DNA 的 Southern 分析和原位杂交将 COL4A2 定位到 13q33-q34。

Koizumi 等人使用种间和亚种间映射面板（1995）将Col4a2 对应到小鼠 8 号染色体的着丝粒区域。

▼ 分子遗传学
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脑小血管病2

在患有脑小血管病 2（BSVD2; 614483 ）的日本家庭的受影响成员中，在脑成像上表现为穿孔脑畸形，Yoneda 等人（2012）在 COL4A2 基因（G1152D; 120090.0001 ）中发现了杂合错义突变。在一名患有该疾病的无关日本男孩中发现了第二个杂合的从头错义突变（G1037E；120090.0002）。总体而言，这些突变在 35 名日本脑成像患者中有 2 名被发现。COL4A2 被选为测序的候选者，因为与它形成异源三聚体的 COL4A1 会导致 BSVD1（ 175780 ）。

Meuwissen 等人（2015）报道了伊拉斯姆斯大学医学中心在 2005 年至 2013 年间对 183 名索引患者的 COL4A1 和 COL4A2 基因进行测序的经验，这些患者主要是脑出血或穿孔脑畸形。总共确定了 21 个 COL4A1 和 3 个 COL4A2 突变，主要在患有穿孔脑畸形或其他形式的脑实质出血的儿童，新发突变率高达 40%（10/24）。

在 2 名与 BSVD2 无关的患者中，Cavallin 等人（2018）鉴定了 COL4A2 基因中的杂合突变（G1377R，120090.0006和 c.1776+1G-A，120090.0007）。通过直接分析 COL4A2 基因发现并通过 Sanger 测序确认的突变，针对公共数据库进行了过滤。这两种突变都是从母亲那里遗传的。患者 2 的母亲未受影响，而患者 1 的母亲有脑室周围白质高信号，但没有神经系统症状。该家族的家族史显示，母亲之前曾因胎儿脑出血中断妊娠；对胎儿的 DNA 分析发现了突变。此外，先证者的外祖父在40岁时死于脑出血；无法从他那里获得 DNA。未对变异体和患者细胞进行功能研究，但根据 ACMG 标准将突变归类为致病性。

对脑出血的易感性

在 96 名无关的成人脑出血患者（ICH; 614519 ）中，有 4 名，Jeanne 等人（2012）在 COL4A2 基因中发现了 3 个不同的致病突变（ 120090.0003 - 120090.0005 ）。COL4A2 被选为测序的候选者，因为与它形成异源三聚体的 COL4A1 可导致脑血管疾病（BSVD1 和 HANAC，611773）。体外功能表达研究表明，COL4A2 突变导致 COL4A2 和 COL4A1 的细胞外与细胞内比率显着降低，表明这两种蛋白质的正常分泌受到干扰。细胞内免疫标记表明细胞外与细胞内 COL4A1 和 COL4A2 比率的降低是由于内质网（ER）内的保留所致。所有患者在成年后均出现出血性中风，其中 3 名患者没有该疾病的家族史。珍妮等人（2012）注意到没有一个假定的突变是甘氨酸错义变异，在 COL4A1 中，这些变异已被证实是严重、早发和高渗透性脑血管疾病的基础。因此，非甘氨酸变异可能代表等位基因，这些等位基因在生命后期导致较轻的疾病，或者由于与易患 ICH 的其他因素相互作用而变得致病。

▼ 动物模型
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青睐等（2007）报道了从小鼠随机诱变实验中观察到的 Col4a2 突变的表型：1 个品系在信号肽中具有 V31F 取代，2 个品系在胶原结构域的保守残基中具有 G646D 取代。纯合子在妊娠中期后无法存活。杂合子小鼠有多种眼部异常，包括小眼症、晶状体混浊、眼球突出和眼内出血；脑部异常，包括脑孔病变和 I 层破坏；血管稳定性缺陷，导致出血；和肾功能缺陷。

珍妮等人（2012）发现具有杂合 G646D Col4a2 突变的小鼠在前脑皮质下区域和小脑发生多灶性脑内出血。该表型始终不如在 Col4a1 突变小鼠中观察到的严重，Jeanne 等人（2012）假设是由于异源三聚体的 Col4a1:Col4a2 比例为 2:1。来自 Col4a2 突变小鼠的培养胚胎成纤维细胞的蛋白质印迹分析显示 Col4a2 分泌减少，Col4a1:Col4a2 异源三聚体的细胞内积累增加，表明突变蛋白的 ER 保留。

郭等人（2014）发现具有杂合 G646D 突变的小鼠出现眼前节缺陷、视神经发育不全、皮质层压缺陷和肌病。与对照相比，突变细胞系具有增加的细胞内突变蛋白水平和降低的细胞外突变蛋白水平。

▼ 等位基因变体（ 7 精选示例）：
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.0001 脑小血管疾病 2
COL4A2、GLY1152ASP
在患有脑小血管病 2（BSVD2; 614483 ）的日本家庭的受影响成员中，Yoneda 等人（2012）鉴定了 COL4A2 基因中的杂合 c.3455G-A 转换，导致 Gly-XY 重复结构域中高度保守的残基处的 gly1152 到 asp（G1152D）取代。在 200 个对照中未发现突变。发现先证者在妊娠 31 周时右侧脑室扩大。他表现出早期发育迟缓，特别是运动技能，左手使用能力差，腿部运动异常，行走迟缓。他还出现了癫痫发作。3岁时，他表现为痉挛性三痛，偏瘫和双瘫步态；智商为 74。6 岁时的脑部 MRI 显示右侧侧脑室扩大，右侧额叶白质体积减少，右侧大脑脚和胼胝体萎缩。他的母亲也携带了这种突变，但表型较轻，儿童期局灶性癫痫控制良好，成年后左上肢非常轻微的单侧瘫痪。她的脑部 MRI 显示右侧脑室轻度扩大，FLAIR 成像显示扩大的心室壁周围有轻度穿孔脑畸形或脑室周围静脉梗塞的证据。先证者的舅舅也携带该突变，患有先天性偏瘫，据报道，一位已故的外祖父患有先天性偏瘫。有 1 个未受影响的携带者，表明不完全外显。他也携带了这种突变，患有先天性偏瘫，据报道，一位已故的外祖父患有先天性偏瘫。有 1 个未受影响的携带者，表明不完全外显。他也携带了这种突变，患有先天性偏瘫，据报道，一位已故的外祖父患有先天性偏瘫。有 1 个未受影响的携带者，表明不完全外显。

.0002 脑小血管疾病 2
COL4A2、GLY1037GLU
在患有脑小血管病-2（BSVD2; 614483 ）的日本男孩中，Yoneda 等人（2012）鉴定了 COL4A2 基因中的从头杂合 c.3110G-A 转变，导致 Gly-XY 重复结构域中高度保守的残基发生 gly1037 至 glu（G1037E）取代。在 200 个对照中未发现突变。他出生时 APGAR 评分低，轻度窒息。脑超声显示右侧大脑半球实质出血，左侧侧脑室扩大。他还表现出凝血缺陷，PT 和 APTT 增加，并接受了新鲜冷冻血浆。凝血缺陷在 7 个月大时恢复正常。在 37 天大时，他进行了心室分流术，使心室逐渐扩大。2 个月大时的 CT 扫描显示额叶白质极度减少，双侧心室扩大。在 1 岁 4 个月大时，他患有痉挛性四肢瘫痪，发育非常差。

.0003 出血、脑内、易感性
COL4A2, GLU1123GLY
在 96 名无关的脑出血患者（ICH; 614519 ）中，有 2 名，Jeanne 等人（2012）在 COL4A2 基因的外显子 37 中发现了一个杂合 3368A-G 转换，导致在哺乳动物中高度保守的残基中的 glu1123 到 gly（E1123G）取代。替换发生在 COL4A2 蛋白三螺旋形成域内 Gly-Xaa-Yaa 重复序列的 X 位氨基酸中。在 142 个对照中未发现突变。将突变转染到 HT1080 细胞导致 COL4A2 和 COL4A1 的细胞外与细胞内比率显着降低（ 120130），表明干扰了这两种蛋白质的正常分泌。细胞内免疫标记表明细胞外与细胞内 COL4A1 和 COL4A2 比率的降低是由于保留在 ER 内所致；还有证据表明内质网应激和未折叠蛋白反应的激活。一名患者是一名 72 岁的白人男性，右枕叶可能患有 CAA（ 605714 ）相关的 ICH。他没有 ICH 家族史，并且在出血时没有服用阿司匹林或抗凝剂。第二个是一名 72 岁的白人女性，有高血压病史，在服用阿司匹林时左基底节出现出血。她没有 ICH 家族史。

.0004 出血，脑内，易感性
COL4A2、GLN1150LYS
在 96 名无关的脑出血患者中的 1 名（ICH; 614519 ）中，Jeanne 等人（2012）在 COL4A2 基因的外显子 37 中发现了一个杂合的 3448C-A 颠换，导致在哺乳动物中高度保守的残基中的 gln1150 到 lys（Q1150K）取代。替换发生在 COL4A2 蛋白三螺旋形成域内 Gly-Xaa-Yaa 重复序列的 X 位氨基酸中。在 142 个对照中未发现突变。将突变转染到 HT1080 细胞导致 COL4A2 和 COL4A1 的细胞外与细胞内比率显着降低（ 120130），表明干扰了这两种蛋白质的正常分泌。细胞内免疫标记表明细胞外与细胞内 COL4A1 和 COL4A2 比率的降低是由于保留在 ER 内所致；还有证据表明内质网应激和未折叠蛋白反应的激活。受影响的人是一名 45 岁的西班牙裔男子，有高血压病史，左基底节出血。他在出血时没有服用阿司匹林或抗凝剂。此人的两个姐妹患有 ICH，尽管她们无法进行研究。

.0005 出血，脑内，易感性
COL4A2、ALA1690THR
在 96 名无关的脑出血患者中的 1 名（ICH; 614519 ）中，Jeanne 等人（2012）在 COL4A2 基因的外显子 48 中发现了一个杂合的 5068G-A 转换，导致 ala1690 到 thr（A1690T）取代在哺乳动物中高度保守的残基。取代靠近 C 端，位于蛋白质的球状 NC1 结构域，不参与三螺旋形成。在 142 个对照中未发现突变。将突变转染到 HT1080 细胞导致 COL4A2 和 COL4A1 的细胞外与细胞内比率显着降低（ 120130），表明干扰了这两种蛋白质的正常分泌。虽然细胞内免疫标记表明细胞外与细胞内 COL4A1 和 COL4A2 比率的降低是由于保留在 ER 内，但没有证据表明 ER 应激或未折叠蛋白反应的激活。该人是一名 69 岁的非洲裔美国男性，右枕叶可能患有 CAA（ 605714 ）相关的 ICH。他在出血时没有服用阿司匹林或抗凝剂，也没有 ICH 家族史。

.0006 脑小血管疾病 2
COL4A2、GLY1377ARG
在一名患有脑小血管疾病 2（BSVD2; 614483 ）的 4 岁女孩（患者 1 ）中，Cavallin 等人（2018）鉴定了 COL4A2 基因中的杂合 c.4129G-A 转换，导致胶原三螺旋结构域中的 gly1377 到 arg（G1377R）取代。该突变是通过直接分析 COL4A2 基因发现并通过 Sanger 测序确认的，并针对公共数据库进行了过滤。该突变遗传自母亲，其脑成像显示脑室周围白质高信号；然而，她没有神经系统症状。家族史显示，母亲之前曾因胎儿脑出血中断妊娠；对胎儿的 DNA 分析发现了突变。此外，先证者的外祖父在40岁时死于脑出血；无法从他那里获得 DNA。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，

.0007 脑小血管疾病 2
COL4A2、IVS24DS、GA、+1
在一名患有脑小血管病 2（BSVD2; 614483 ）的 11 岁男孩（患者 2 ）中，Cavallin 等人（2018）在 COL4A2 基因（c.1776+1G-A）的内含子 24 中发现了杂合 G 到 A 的转变，预计会导致剪接位点改变、外显子 24 的跳跃和过早终止（Glu558Ter） . 该突变是通过直接分析 COL4A2 基因发现并通过 Sanger 测序确认的，并针对公共数据库进行了过滤。该突变是从无症状的母亲那里遗传的，她没有接受过脑成像。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究，但根据 ACMG 标准，该突变被归类为致病性。