红细胞膜蛋白带 4.1 , 椭圆形红细胞增多症-1

康博伊等人（1986）报道了人红细胞蛋白 4.1 cDNA 的分子克隆和表征以及该蛋白的完整氨基酸序列。由克隆的红细胞蛋白 4.1 cDNA 制备的探针与来自多种非红细胞组织（包括脑、肝、胎盘、胰腺和肠）的不同 mRNA 种类杂交，这意味着红细胞和非红细胞蛋白 4.1 之间具有实质性的同源性。脑蛋白 4.1，也称为突触蛋白 I（ 313440 ），是非红系形式中最能表征的。

唐等人（1988）比较了编码红细胞和淋巴蛋白 4.1 亚型的 mRNA 的核苷酸序列。淋巴蛋白 4.1 亚型表现出几个核苷酸序列基序，这些基序似乎通过常见 mRNA 前体的可变剪接插入 mRNA 或从 mRNA 中删除。位于血影蛋白-肌节蛋白结合域内的基序之一仅在红细胞中发现，并且在红细胞成熟过程中特异性产生。康博伊等人（1988）证明选择性剪接可以解释红细胞中蛋白质 4.1 的多种同种型。在他的图 2 中，Conboy（1993）提供了蛋白质 4.1 mRNA 可变剪接的图谱，强调了相对于 EPB41 基因外显子之间的许多组合剪接可能性的总染色体。此外，还有 2 个 AUG 起始密码子，其中 1 个解释了 80-kD 基因产物的 N 端延伸。

通过组织筛选，Baklouti 等人（1997）研究了蛋白质 4.1 基因可变剪接变体的复杂模式。他们指出，许多剪接变异发生在血影蛋白/肌节蛋白结合（SAB）域中。特别是，他们发现了一个几乎只在肌肉中表达的 51 bp 外显子。

▼ 基因结构

通过基因组序列分析，Baklouti 等人（1997）确定 22 个外显子跨越大约 200 kb，包含人类蛋白质 4.1 基因的整个红细胞和非红细胞编码序列。

▼ 测绘

蛋白质 4.1 基因通过与使用荧光激活细胞分选仪分选到硝酸纤维素滤膜上的染色体杂交而被定位到染色体 1pter-p32（Conboy et al.（ 1985 , 1986 ））。易位研究也将该基因定位于染色体 1pter-p32，即 Rh 基因的区域（Kan，1986）。因此，似乎可以确定蛋白质 4.1 基因在 Rh 连锁椭圆形红细胞增多症 1（EL1; 611804 ）中是突变的。

Tang 和 Tang（1991）根据 FLpter 值（总染色体相对于短臂末端的分数长度）得出 EL1 基因位于 1p34.2-p33 条带中的结论。

帕拉等人（1998）指出 EPB41 基因位于染色体 1p33-p32 上。

巴哈里等人（1991）将小鼠 Epb41 基因分配给 4 号染色体。

▼ 基因功能

红细胞膜细胞骨架网络由血影蛋白（带 1 和 2；见182860和182870）、肌节蛋白（带 5；见102630）和蛋白质 4.1 组成。肌节蛋白和蛋白质 4.1 在血影蛋白异四聚体的连接处与血影蛋白相互作用。由此产生的复合物在红细胞形状和可变形性中起关键作用（这里给出的蛋白质条带命名法是Fairbanks 等人的，1971 年。）Correas 等人（1986）确定了参与血影蛋白-肌节蛋白结合的蛋白质 4.1 功能位点的完整一级结构。针对这部分蛋白质的 2 种不同合成肽的抗体抑制了蛋白质 4.1、血影蛋白和肌节蛋白之间的结合。

庞蒂尔等人（2006）指出，早期红系祖细胞中的 4.1R 蛋白来源于跳过外显子 16 的转录本，对血影蛋白和肌节蛋白的亲和力较低。相比之下，晚期成红细胞包括外显子 16 并表达高亲和力同种型。这种对外显子 16 包含的阶段特异性抑制部分是由 HNRNPA/B（ 602688 ）蛋白与位于外显子内的外显子剪接沉默元件的结合介导的。庞蒂尔等人（2006）还发现 FOX1（A2BP1; 605104 ）和 FOX2（RBM9; 612149 ）通过特异性结合外显子 16 下游的 UGCAUG 剪接增强子基序，刺激外显子 16 剪接成 4.1R 前 mRNA 小基因。

▼ 分子遗传学

康博伊等人（1986）通过对阿尔及利亚家族基因组 DNA 的 Southern 印迹分析表明，在受影响的成员中，突变蛋白 4.1 基因在翻译起始密码子的上游有 DNA 重排。来自突变基因的 mRNA 被异常剪接。

兰伯特等人（1988）报道了一个椭圆形红细胞增多症家族，其中当使用包含该基因编码区的 cDNA 片段测试 DNA 时，蛋白质 4.1 基因编码区的明显重排导致限制性片段长度多态性。

麦奎尔等人（1988 年）描述了 3 个椭圆形红细胞增多症家族中的每一个中的蛋白质 4.1 的独特变体。意大利血统的 C 家族受影响成员的红细胞中，正常分子量的蛋白质 4.1 含量降低（约 80 kD）。

▼ 进化

谭等人（2005）发现来自鱼类、鸟类、两栖动物和哺乳动物基因组的 EPB41 和 EPB41L3（ 605331 ）基因表现出共同的特征，包括替代的第一外显子和外显子 2 中的差异剪接受体。在所有情况下，大多数 5 素外显子，外显子 1A，专门剪接至外显子 2 中较弱的内部受体位点，跳过称为外显子 2-prime 的片段。相反，替代的第一个外显子 1B 和 1C 总是剪接到更强的第一个受体位点，保留外显子 2-prime。这些相关性与细胞类型或来源物种无关。由于外显子 2-prime 包含一个翻译起始位点，剪接变体产生具有不同 N 末端的蛋白质同种型。谭等人（2005）计算得出，EPB41 和 EBP41L3 中上游启动子和下游剪接之间的耦合已经保存了至少 5 亿年。

▼ 动物模型

人类染色体 1p 上的复杂 EPB41 基因编码蛋白质 4.1R 异构体的多样化家族。成熟红细胞中的原型 80-kD 4.1R 是调节红细胞形态和机械稳定性的红细胞膜骨架的关键组成部分。为了研究 4.1R 在有核细胞中的功能，Shi 等人（1999）产生了所有 4.1R 蛋白亚型完全缺乏的小鼠。这些 4.1R-null 小鼠存活，有中度溶血性贫血，但没有明显异常。血小板形态和功能基本正常。非红细胞 4.1R 表达模式揭示了大脑中特定神经元和其他主要器官的选定细胞中的局灶性表达，挑战了 4.1R 表达在非红细胞中普遍存在的观点。

Epb41 敲除小鼠具有缺乏血型糖蛋白 C（GPC；参见110750）的碎片化红细胞。在 Epb41-null 小鼠成红细胞中，Salomao等人（2010）发现 GPC 仅分布于细胞核，而在从野生型骨髓中去核成红细胞时，GPC 几乎完全分布于新生网织红细胞，在挤出细胞核的质膜中几乎没有观察到 GPC。相比之下，血型糖蛋白 A（GPA; 617922）分区没有受到干扰，并且 GPA 在 Epb41-null 和野生型去核红细胞中分类为新生的网织红细胞。研究结果表明，Epb41-null 成红细胞中的 GPC 缺乏可归因于去核过程中明显异常的蛋白质分配，并表明遗传性椭圆形红细胞增多症中的网织红细胞在膜内聚力或膜变形性的生物物理特性方面可能与正常网织红细胞不同。结果还表明，细胞骨架附着是调节跨膜蛋白向网织红细胞分选的重要因素。

▼ 等位基因变体（ 6个精选示例）：

.0001 椭圆形细胞增多症 1
EPB41, 318-BP DEL
Feo 等人首次报道了这种突变（1980 年）和Tchernia 等人（1981）在纯合子和杂合子中以及Alloisio 等人（1985）在杂合子中。在这种形式的elliptocytosis（EL1; 611804），高桑等人（1986）通过交换溶血将纯化的蛋白质 4.1 掺入缺陷红细胞中，证明了正常膜稳定性的恢复。

在一个阿尔及利亚家族中，由于红系蛋白 4.1 缺乏（由Tchernia 等人，1981 年描述；Conboy 等人，1986 年部分描述的缺陷）引起遗传性椭圆形红细胞增多症，Conboy 等人（1993）通过研究 1 个纯合子受影响的同胞中的红细胞和非红细胞来描述缺陷。分子损伤显示涉及 4.1 mRNA 中下游 AUG 起始密码子的缺失，从而导致红细胞中缺乏蛋白质 4.1。相反，在非红细胞中检测到使用上游 AUG 的同种型，从而解释了在其他器官系统中没有表现的原因。病变由一个 318 个核苷酸的缺失组成，包括下游 AUG，但上游 AUG 完好无损。通常，多种蛋白质 4.1 同种型通过复杂的可变前 mRNA 剪接事件在各种组织中表达，其中一个功能是调节 2 个替代翻译起始信号的使用。晚期类红细胞主要表达用于合成原型 80-kD 同种型的下游起始位点；此外，非红系细胞使用上游位点来编码更高分子量的异构体。

.0002 从数据库中删除

.0003 椭圆形细胞增多症 1
EPB41, 369-BP DUP
在苏格兰 - 爱尔兰血统的 N 家庭的受影响成员中，McGuire 等人（1988）发现蛋白质 4.1 的高分子量形式的杂合性约为 95 kD，称为蛋白质 4.1（95）。马尔切西等人（1990）描述了导致蛋白质 4.1（95）的插入位点和性质以及突变的功能后果。椭圆形红细胞增多症（EL1；611804）轻微，无贫血。发现蛋白质 4.1（95）含有一个约 15 kD 的插入，该插入与至少部分包含重复序列的蛋白质的血影蛋白/肌节蛋白结构域相邻。康博伊等人（1990）使用聚合酶链式反应（PCR）技术克隆和测序突变的网织红细胞 mRNA，并将复制终点与基因的外显子边界相关联。发现蛋白质 4.1（95） mRNA 编码具有 2 个血影蛋白/肌节蛋白结合域的蛋白质，这是由于 lys407 的密码子与 gln529 的密码子有 369 个核苷酸的重复。

.0004 椭圆形细胞增多症 1
EPB41, 240-BP DEL
在意大利血统 G 家族的受影响成员中，McGuire 等人（1988）发现正常 4.1（80）和 2 种低分子量形式的蛋白质 4.1 在大约 68 和 65 kD 的杂合性，称为蛋白质 4.1（68/65）。该突变与中度椭圆形红细胞增多症（EL1；611804）和贫血有关。发现蛋白质 4.1（68/65）缺乏整个血影蛋白/肌节蛋白结合域。康博伊等人（1990）证明蛋白质 4.1（68/65） mRNA 缺乏编码功能上重要的血影蛋白-肌节蛋白结合域的序列，这是由于 240 个核苷酸的缺失跨越了 lys407 到 gly486 的密码子。马尔切西等人（1990）描述了导致蛋白质4.1（68/65）的缺失的位点和性质以及这些突变的功能后果。

.0005 椭圆形细胞增多症 1
EPB41，MET1ARG
达拉威尼斯等人（1992）研究了一名西班牙患者的纯合遗传性椭圆形红细胞增多症（EL1; 611804 ），该患者的父母是堂兄弟。自出生以来，他一直患有间歇性黄疸和苍白。在 31 岁的再生障碍危机期间，脾脏非常大，被切除了，还进行了胆囊切除术治疗胆结石。随后显着的血液学改善。母体的母亲身体健康，但血涂片呈椭圆形红细胞增多症；父亲去世了。糖蛋白C急剧减少。与其他纯合椭圆形红细胞增多症病例一样，这一发现表明蛋白质 4.1 稳定了膜中的血型糖蛋白 C（ 110750 ）。血影蛋白和肌节蛋白略有减少，但显着减少。达拉威尼斯等人（1992）证明了 4.1 cDNA 的异常，特别是下游翻译起始密码子中的 AUG 到 AGG 颠换，将蛋氨酸变为精氨酸。除红细胞或可能的精细胞外，在细胞类型中没有发现明显的疾病。出生于 1948 年的 propositus 患有与无精子症和右侧输尿管膨出相关的不孕症。Dalla Venezia 等人认为，虽然杂合子 4.1（-） HE 占高加索人所有 HE 的四分之一到三分之一，但纯合子 4.1（-） HE 的发生率却是（1992），低于预期。他们提出，一些 4.1（-） HE 等位基因在纯合状态下可能不可行，因为它会影响蛋白质的所有同种型并使所有细胞都缺乏蛋白质 4.1。这是首次鉴定出一种特定的点突变，称为蛋白质 4.1 Madrid。

.0006 椭圆形细胞增多症 1
EPB41，MET1THR
加巴兹等人（1995年）确定了下游翻译起始位点（ATG到ACG; MET1到THR）的杂合突变的基因EPB41在一个家庭中的受影响的成员elliptocytosis的（EL1; 611804）。该突变被命名为蛋白质4.1 Lille。