纤连蛋白 1

Fibronectin-1 属于高分子量糖蛋白家族，存在于细胞表面、细胞外液、结缔组织和基底膜中。纤连蛋白与其他细胞外基质蛋白和细胞配体相互作用，例如胶原蛋白、纤维蛋白和整合素。纤连蛋白参与细胞的粘附和迁移过程。存在两种主要形式的纤连蛋白：血浆可溶形式和细胞形式（Muro 等人总结，2003）。

▼ 克隆与表达

Kornblihtt 等人（1983）从人类癌 cDNA 文库中分离出对应于人类纤连蛋白基因的克隆。该序列显示出与牛序列约90％的同源性。纤连蛋白 mRNA 估计为 7.9 kb。数据表明纤连蛋白由单个基因编码，细胞和血浆蛋白来自转录后事件。

Kornblihtt 等人（1984）鉴定了 2 个不同的纤连蛋白 cDNA 克隆和相应的 mRNA，它们的不同之处在于是否存在编码 III 型 90 个残基结构域的 270 bp 内部片段（称为 ED 表示“额外结构域”、EDA 或 EDIIIA）在牛蛋白中发现同源性。这个含有 90 个残基的片段位于蛋白质的细胞附着和肝素结合结构域之间的 C 末端。人肝主要产生没有内部碎片的形式。

Kornblihtt 等人（1985）确定纤连蛋白基因编码 2,146 到 2,325 个残基的多肽，这取决于发生了哪些内部剪接。蛋白质的一级结构包含几个内部同源区域，反映了高度复杂性。不同的基序显示了纤维蛋白、肝素、胶原蛋白和 DNA 的特异性结合结构域。

关口等人（1986）还发现肝纤连蛋白 cDNA 缺乏编码细胞纤连蛋白的大多数 cDNA 中存在的 ED 片段。此外，2 个肝脏 cDNA 在“III 型连接片段”（IIICS） 区域的序列不同，存在或不存在 192 bp 侧翼区域。细胞 FN1 cDNA 包含 192 个碱基的 IIICS 区域。因此，细胞纤连蛋白似乎具有额外的肽段，由 IIICS 区及其侧翼片段以及 270 个碱基的 ED 区编码，而肝纤连蛋白中大多不存在这些肽段。

Gutman 和 Kornblihtt（1987）描述了除 EDA 和 IIICS 区域之外的人纤连蛋白的第三个可变区域。第三个区域类似于 EDA，由一个 273 个核苷酸的外显子（称为“EDII”、“EDB”或 EDIIIB）组成，该外显子恰好编码一个位于 FN 的 DNA 和细胞结合域之间的 III 型同源性的 91 个氨基酸重复序列. 2 种相应的 mRNA 变体存在于已知合成 FN 细胞形式的细胞中。肝细胞是血浆 FN 的来源，在没有 EDB 的情况下只产生信使。古特曼和科恩布利特（1987）得出结论，EDA 和 EDB 序列都仅限于细胞 FN。结合所描述的 3 个区域中所有可能的剪接模式，理论上可以从单个基因产生多达 20 种不同的 FN 多肽。

▼ 测绘

Koch 等人使用人鼠体细胞杂交体（1982）将 FN1 基因对应到 2 号染色体，Prowse 等人（1986）用应用于体细胞杂交体的 cDNA 探针证实了这一分配。亨利等人（1985）将 FN1 分配到 2q23.2-qter 与重排人类染色体的体细胞杂交体中的基因组探针。吴等人（1993）通过荧光原位杂交将 FN1 对应到 2q34。

斯科等人（1987）将小鼠 Fn1 基因定位到 1 号染色体的中间区域，距 Cryg 基因座远端约 4 cM（ 123660 ）。通过研究小鼠的重组近交系和用人纤连蛋白的 cDNA 鉴定的 RFLP 来进行作图。Zneimer 和 Womack（1988）通过原位杂交将纤连蛋白对应到小鼠 1 号染色体。

假基因

在减数分裂染色体中，Jhanwar 等人（1986）在 2 号染色体、2p16-p14 和 2q34-q36 上观察到 2 个 FN 杂交位点，在 11 号染色体、11q12.1-q13.5 上观察到 1 个 FN 杂交位点。只有2号染色体位点在体细胞中显示出杂交。作者认为 2 号染色体上的 2 个位点中的 1 个可能代表一个假基因。

▼ 生化特征

通过 NMR 光谱，Schwarz-Linek 等人（2003 年）确定了与人纤连蛋白的模块对（1）F1（2）F1 复合的链球菌（S.dysgalactiae） 纤连蛋白结合蛋白肽（B3） 的结构。这确定了 B3 中的（1） F1 和（2） F1 结合基序，它们在顺序 F1 模块上形成额外的反平行 β 链——串联 β 拉链的第一个例子。来自化脓性链球菌和金黄色葡萄球菌的纤连蛋白结合蛋白的较大区域的序列分析揭示了与纤连蛋白 N 端细菌结合位点中的 F1 模块模式相匹配的 F1 结合基序的重复模式。施瓦茨-莱内克等人（2003）得出结论，在纤连蛋白介导的宿主细胞侵袭过程中，细菌蛋白似乎通过形成延伸的串联β-拉链来利用纤连蛋白的模块化结构。

▼ 基因功能

纤连蛋白的主要功能是使细胞粘附到细胞外物质，例如固体基质和基质。兵等人（1982）表明纤连蛋白与 C1q 的结合方式与与胶原蛋白的结合方式相同（参见120550）。因为纤连蛋白刺激内吞作用并促进颗粒物质从循环中的清除，Bing 等人（1982）提出纤连蛋白在清除 C1q 涂层材料（如免疫复合物或细胞碎片）中起作用。

松浦等人（1988）发现纤连蛋白的 IIICS 区域的特定苏氨酸残基上的单个糖基化定义了由单克隆抗体 FDC-6 识别的抗原表位，该抗体特异性识别从胎儿和恶性细胞和组织中分离的纤连蛋白。

Ridley（2000）在评论高密度 DNA 微阵列在基因表达谱中的使用时指出，Clark 等人的结果（2000）和Bittner 等人（2000）表明纤连蛋白是黑色素瘤细胞转移所必需的。

选择性剪接的 FN1 EDA 和 EDB 在伤口愈合、肺、肝和肾纤维化、血管内膜增殖和心脏移植期间显着表达。廖等人（2002）发现细胞 FN1 的 EDA 片段结合细胞上的整合素 ITGA9（ 603963 ）-ITGB1（ 135630 ） 和 ITGA3（ 605025 ）-ITGB1。这些发现建立了一种机制，通过该机制，细胞对纤连蛋白的粘附可以通过可变剪接来调节。

酒井等人（2003 年）证明，纤连蛋白在唾液腺形成的上皮分支开始过程中对裂隙形成至关重要。纤连蛋白 mRNA 和原纤维在形成下颌下唾液腺上皮细胞的裂隙区域时出现短暂和局灶性，并伴有相邻的 E 钙粘蛋白缺失（ 192090） 本地化。减少纤连蛋白阻止了裂缝的形成和分支，而外源性纤连蛋白加速了它。在发育中的肺和肾中观察到纤连蛋白抑制和增强的类似作用。机制研究表明，纤维状纤连蛋白可以诱导培养的人唾液上皮细胞上的细胞-基质粘附，并在细胞-细胞连接处局部丢失钙粘蛋白。研究结果表明纤连蛋白表达是与细胞 - 细胞粘附转化为细胞 - 基质粘附相关的分支形态发生所必需的。

江等人（2003）观察到可溶性三聚体而非单体纤连蛋白结构域 FNIII7-10 与迁移细胞前沿的整合素 ITGAV（ 193210 ）-ITGB3（ 173470 ） 特异性结合。使用力断裂的研究表明，肌节蛋白结合蛋白 talin-1（TLN1; 186745 ） 在招募其他蛋白质之前最初在紧密堆积的纤连蛋白-整合素复合物和肌节蛋白细胞骨架之间形成分子键。这些对基质-整合素-细胞骨架连接的机械力对细胞活力、形态和器官功能至关重要。

松永等人（2003）发现 VLA4（参见192975 ） 阳性白血病细胞通过磷脂酰肌醇-3-激酶（参见601232 ）/AKT（ 164730 ）/BCL2（ 151430 ） 信号传导获得对失巢凋亡（锚定丧失）或药物诱导的细胞凋亡的抗性VLA4与纤连蛋白相互作用激活。这种抗性被 VLA4 特异性抗体所抵消。在最小残留疾病的小鼠模型中，Matsunaga 等人（2003）通过结合 VLA4 特异性抗体和阿糖胞苷实现了 100% 的存活率，而单独的阿糖胞苷仅略微延长了存活率。此外，10 名 VLA4 阴性患者的 5 年总生存率为 100%，15 名 VLA4 阳性患者为 44.4%。松永等人（2003）得出结论，白血病细胞上的 VLA4 和基质细胞上的纤连蛋白之间的相互作用可能对急性髓性白血病的骨髓微小残留病和预后至关重要。

使用 ELISA，Grau 等人（2006）发现，与正常人的体液相比，来自骨关节炎（OA；参见165720 ） 和类风湿性关节炎（RA；参见180300 ） 患者的滑液中丝氨酸肽酶 HTRA1（ 602194 ） 的表达上调。HTRA1 也在培养的 OA 和 RA 滑膜成纤维细胞中高度表达和分泌，但在正常人包皮成纤维细胞中不表达。重组人 HTRA1 缺乏其 N 末端结构域，代表一种自身蛋白水解加工的形式，将纯化的人纤连蛋白降解成几个片段。暴露于这些片段的滑膜成纤维细胞随后上调 mRNA 表达和基质金属蛋白酶 MMP1 的分泌（ 120353） 和 MMP3（ 185250 ）。HTRA1 的抑制消除了纤连蛋白片段的形成和 MMP 上调。格劳等人（2006）得出结论，HTRA1 可以通过直接和间接机制促进细胞外基质的破坏。

▼ 分子遗传学

伴有纤连蛋白沉积的肾小球病 2

Castelletti 等人 在 6 个具有纤连蛋白沉积的肾小球病（GFND2；601894）的无关家族的受影响成员中（2008）确定了 FN1 基因中的 3 个杂合突变（ 135600.0001 - 135600.0003 ）。对突变蛋白的研究表明，FN1 中与 GFND 相关的突变损害了对 FN1 组装成原纤维的控制以及可溶性和不溶性纤连蛋白之间的平衡。15 个受影响的家庭中有 6 个（40%）被发现有 FN1 突变。

脊椎骨骺发育不良，角骨折型

在来自 7 个患有角骨折型脊柱干骺端发育不良（SMDCF; 184255 ） 的受累个体中，Lee 等人（2017）确定了 FN1 基因突变的杂合性（参见，例如，135600.0004 - 135600.0006）。没有 SMDCF 患者显示出任何肾脏疾病的证据。作者指出，GFND2 相关突变倾向于聚集在更多位于 C 末端的区域，而 SMDCF 相关突变更多位于 N 末端。

Sabir 等人在一名患有 SMDCF 的 12 岁女孩中（2021）在 FN1 基因（C225W; 135600.0007 ）中发现了一个从头杂合错义突变。该突变是通过三重全外显子组测序发现的。未进行功能研究。

▼ 历史

早期测绘研究

在源自人鼠杂交体的克隆中，Owerbach 等人（1978）发现 LETS 与 8 号染色体和谷胱甘肽还原酶（GSR; 138300 ） 分离，后者也位于 8p。史密斯等人（1979）得出结论，3 号和 11 号染色体对于纤连蛋白的表达是必不可少的。Eun 和 Klinger（1980）还发现了纤连蛋白产生和 11 号染色体的同线性。Kurkinen 等人（1980）假设不一致可能反映了不同多肽链的合成。Rennard 等人在小鼠 - 人细胞杂交体中使用特定的免疫测定法检测纤连蛋白（1981）发现人纤连蛋白和谷胱甘肽还原酶的表达之间存在100％的一致性。作者认为，8 号染色体上的一个基因可能控制细胞表面 FN 的存在与否，而对应到 11 号染色体的另一个基因可能涉及细胞 FN 的纤维状形态。史密斯等人（1982）还得出结论，可溶性纤连蛋白的产生与 11 号染色体有关。在没有 11 号染色体的情况下，含有人类 3 号染色体的克隆不产生纤连蛋白，而 2 个不产生纤连蛋白的克隆对谷胱甘肽还原酶呈阳性反应。他们得出结论，FN 的结构基因位于 11 号染色体上。

▼ 动物模型

为了研究血浆纤连蛋白在体内的作用，Sakai 等人（2001）使用 Cre-loxP 条件基因敲除技术产生了血浆纤连蛋白缺陷的成年小鼠。酒井等人（2001）证明血浆纤连蛋白缺陷小鼠在短暂的局灶性脑缺血后表现出增加的神经元凋亡和更大的梗塞区域。令人惊讶的是，血浆纤连蛋白对于皮肤伤口愈合或止血并不是必需的。

穆罗等人（2003 年）产生的小鼠在 Fn1 基因中组成性包含或完全排除 EDA 外显子。两种类型的纯合小鼠发育正常并且存活。然而，那些没有 EDA 外显子的人皮肤伤口愈合异常。EDA 外显子组成型表达的成年小鼠在所有组织中都显示出 Fn1 的显着降低。与野生型小鼠相比，两种突变小鼠的寿命都明显缩短。研究结果表明，EDA 剪接调节对于生物功能的长期维持是必要的。

▼ 等位基因变体（ 7个精选示例）：

.0001 伴有纤连蛋白沉积的肾小球病 2
FN1、TRP1925ARG
在一个意大利家庭的受累成员中，患有伴有纤连蛋白沉积的肾小球病（ 601894 ），Castelletti 等人（2008）鉴定了 FN1 基因外显子 36 中的杂合 5773T-A 颠换，导致 HepII 肝素结合域的 III-13 重复中的 trp1925 到 arg（W1925R） 取代。Strom 等人首先描述了这个家族（1995 年）。临床特征包括蛋白尿、高血压、微量血尿、肾功能缓慢下降，以及肾活检中存在纤连蛋白阳性的内皮下和系膜沉积物增大的肾小球。沉积的纤连蛋白主要来源于血浆。体外功能表达研究表明，突变蛋白与肝素和内皮细胞的结合减少。卡斯特莱蒂等人（2008）假设异常的纤连蛋白可能会干扰细胞扩散和肾小球内皮细胞和足细胞中的细胞骨架，这会改变肾小球的特性并诱导异常的蛋白质转移。此外，FN1 基因的突变可以改变可溶性和不溶性纤连蛋白之间的平衡。

.0002 伴有纤连蛋白沉积的肾小球病 2
FN1, LEU1974ARG
在来自新西兰的一个患有肾小球病并伴有纤连蛋白沉积的家庭成员中（ 601894 ），Castelletti 等人（2008）在 FN1 基因的外显子 37 中发现了一个杂合的 5921T-G 颠换，导致 HepII 肝素结合域的 III-13 重复中的 leu1974 到 arg（L1974R） 取代。体外功能表达研究表明，突变蛋白与肝素和内皮细胞的结合减少。

.0003 伴有纤连蛋白沉积的肾小球病 2
FN1、TYR983CYS
Castelletti 等人在 4 个具有纤连蛋白沉积的肾小球病的无关家族的受影响成员中（ 601894 ）（2008）鉴定了 FN1 基因中的杂合 2918A-G 转换，导致 HepIII 肝素结合结构域中 III-4 重复中的 tyr973 到 cys（Y983C） 取代。Mazzucco 等人之前曾报道过其中三个家庭（1992），阿斯曼等人（1995）和Niimi 等人（2002 年）。这 4 个家庭具有不同的种族血统，并且没有共同的疾病单倍型，因此排除了创始人效应。

.0004 脊椎骨骺端发育不良，角骨折型
FN1、CYS87PHE
一位母亲和 2 个儿子（家庭 1）患有角骨折型脊柱干骺端发育不良（SMDCF；184255），最初由Sutton 等人报道（2005），李等人（2017）鉴定了 FN1 基因（chr2:g.216,299,436CA; GRCh37） 中 c.260G-T 颠换（c.260G-T, NM_212482.2） 的杂合性，导致 cys87-to-phe（C87F） 取代高度保守的残基涉及 N 端组装结构域中纤连蛋白结构域 I-1 内的二硫键。在未受影响的外祖母或 ExAC 数据库中未发现该突变。与野生型相比，转染的 HEK293 细胞中的功能分析显示 C87F 突变体的分泌显着减少至无法检测到，免疫荧光分析表明突变蛋白的细胞内保留增加。

.0005 脊椎骨骺端发育不良，角骨折型
FN1, TYR240ASP
Lee 等人在一对患有角骨折型脊柱干骺端发育不良（SMDCF; 184255 ）的母女（家庭 4）中（2017）鉴定了 FN1 基因（chr2:g.216,293,029AC; GRCh37） 中 c.718T-G 颠换（c.718T-G, NM_212482.2） 的杂合性，导致 tyr240-to-asp（Y240D） 取代高度保守的残基涉及 N 端组装结构域中纤连蛋白结构域 I-5 内的二硫键。在未受影响的女儿或 ExAC 数据库中未发现突变。来自转染的 HEK293 细胞的条件细胞培养基的蛋白质印迹分析显示，与野生型相比，Y240D 突变体的分泌显着减少至无法检测到，免疫荧光分析表明突变蛋白的细胞内保留增加。

.0006 脊椎骨骺端发育不良，角骨折型
FN1, CYS123ARG
在 14 岁男孩（家庭 2）和一个无关的 4 岁女孩（家庭 7）中，患有角部骨折类型的脊椎干骺端发育不良（SMDCF; 184255 ），Lee 等人（2017）确定了 FN1 基因（chr2:g.216,298,095AG; GRCh37） 中 c.367T-C 转换（c.367T-C, NM_212482.2） 的杂合性，导致 cys123-to-arg（C123R）在 N 端组装结构域中纤连蛋白结构域 I-2 中涉及二硫键的高度保守残基处进行取代。两个孩子都发生了新的突变，在 ExAC 数据库中没有发现。

.0007 脊椎骨骺端发育不良，角骨折型
FN1, CYS225TRP
Sabir et al.在一名 12 岁女孩的角骨折型脊柱干骺端发育不良（SMDCF; 184255 ） 中（2021 年）在 FN1 基因中发现了一个从头杂合 c.675C-G 颠换（c.675C-G，NM_212482.2），预计会导致 cys225 到 trp（C225W）取代。通过三重全基因组测序鉴定出突变。未进行功能研究。