γ-氨基丁酸受体，α-4

γ-氨基丁酸（GABA）受体是参与哺乳动物中枢神经系统 GABA 能神经传递的蛋白质家族。GABRA4 是异聚五聚体配体门控离子通道的 GABA-A 受体基因家族的成员，哺乳动物大脑中的主要抑制性神经递质 GABA 通过该离子通道发挥作用。GABA-A 受体是许多重要药物的作用位点，包括巴比妥酸盐、苯二氮卓类药物和乙醇（由Whiting 等人总结，1999）。

有关 GABA-A 受体基因家族的其他一般信息，请参阅 GABRA1（ 137160 ）。

▼ 克隆与表达

杨等人（1995）从人大脑皮层 cDNA 文库中分离出对应于人 GABRA4 亚基的 cDNA 克隆。推导的 554 个氨基酸的蛋白质分别与牛和大鼠序列显示出 92% 和 88% 的同一性。α-4 亚基与 α-6（GABRA6；137143 ）亚基最相似，具有 64% 的氨基酸相似性。体外功能表达研究表明，含有 α-4 亚基的重组 GABA 受体对苯二氮卓类激动剂不敏感，但对部分激动剂和反向激动剂表现出一定的敏感性。

通过小鼠脑矢状切片的免疫组织化学显微镜检查，Chandra 等人（2006）在丘脑中发现了强的 Gabra4 表达，在齿状回的纹状体和分子层中表达了中度。

通过使用从全长 GABRA4 设计的引物进行 PCR，Mu 等人（2002）在人和小鼠 cDNA 文库中鉴定了一个截短的 GABRA4 变体，这是由于最后一个编码外显子与前 2 个编码外显子的框外剪接所致。翻译的产物具有 N 末端信号序列，后跟 39 个氨基酸，并且在全长 GABRA4 中具有 3 个 N-糖基化位点中的 2 个，但缺少所有 4 个跨膜片段。用截短的小鼠cDNA转染的人胚肾细胞在细胞质中表达肽并将其分泌到培养基中。

▼ 基因功能

通过在人胚胎肾细胞中共转染，Mu 等人（2002）发现截短的 GABRA4 异构体降低了由 GABRB1（ 137190 ）和 GABRG2（ 137164 ）短亚基表达的全长 GABRA4 产生的 GABA 电流，但它对电流动力学没有影响。在截短的 GABRA4 与 GABRA1（ 137160 ）亚基共表达后，没有发现这种效应。穆等人（2002）得出结论，截短的 GABRA4 变体可能在全长 GABRA4 亚基的细胞内折叠、糖基化或组装中发挥翻译后调节作用。

在青春期小鼠中，Shen 等人（2010）发现抑制性 α-4-β-δ-GABA-A 受体的表达，由 GABRA4、β-2 GABA-A 受体（GABRB2; 600232 ）和 GABA-A δ 受体（GABRD; 137163 ），增加 CA1 海马中兴奋性突触的突触周围。通过这些受体的分流抑制降低了 N-甲基-D-天冬氨酸受体（见138249）的激活，削弱了长时程增强（LTP）的诱导。青春期小鼠也未能学习由 δ-null 小鼠轻松获得的海马、LTP 依赖性空间任务。然而，减少青春期强直抑制的压力类固醇 THP（3-α-OH-5-α（β）-pregnan-20-one）促进了学习。沉等人（2010）得出的结论是，青春期出现 α-4-β-δ GABA-A 受体会损害学习，这种影响可以通过压力类固醇逆转。

▼ 基因结构

穆等人（2002）确定 GABRA4 基因包含 9 个编码外显子。

▼ 测绘

Danciger 等人将大鼠脑 cDNA 用于特定受体亚基（1993）使用体细胞杂种将鼠 Gabra4 基因分配给 7 号染色体，并通过分析 3 个遗传杂交的后代来定位该基因。Gabra4 基因定位到小鼠 7 号染色体近端，明显接近先前定位的 Gabrb3 基因（ 137192 ）。

通过对体细胞杂交 DNA 进行 PCR 分析，并通过使用来自 4 号染色体区域作图面板的 DNA 进行类似分析，McLean 等人（1995）将人类 GABRA4 基因对应到 4p14-q12，定义了一个包含 GABRA2（ 137140 ）、GABRA4、GABRB1（ 137190 ）和 GABRG1（ 137166 ）基因的簇。

▼ 分子遗传学

自闭症（ 209850 ）是一种常见的神经发育障碍，具有重要的遗传成分。研究表明，多个基因会导致自闭症，而表观遗传效应或基因-基因相互作用可能是自闭症风险的促成因素。γ-氨基丁酸（GABA）是成人大脑中的主要抑制性神经递质，与自闭症病因有关。马等人（2005）在 470 个患有自闭症的白人家庭中筛选了 14 个已知的常染色体 GABA 受体亚基基因的单核苷酸多态性（SNP）。SNP 用于基于家族的等位基因关联研究以及基因型和单倍型关联分析，并进行扩展的多因素降维（EMDR）分析以识别具有基因座联合效应的模型。这些研究得出的结论是 GABRA4 参与自闭症的病因学，并最终通过与 GABRB1 的相互作用增加自闭症风险。在对Ma 等人的后续研究中（2005）与 557 个非西班牙裔高加索自闭症家庭的扩展数据集，柯林斯等人（2006 年）证实自闭症与 GABRA4 基因中的几个 SNP 相关（rs1912960，rs17599165和rs17599416）。在 54 个非洲裔美国自闭症家庭的孤立数据集中，Collins 等人（2006）发现与 GABRA4 基因中的 2 个不同 SNP（rs2280073和rs16859788）显着相关。进一步的分析表明 GABRA4 和 GABRB1 基因之间的相互作用对自闭症的易感性。

▼ 进化

4 号染色体上存在一个 GABRA 基因簇，以及 5 号染色体上的其他 4 个受体基因簇，即 GABRA1（ 137160 ）、GABRA6（ 137143 ）、 GABRB2（ 600232 ）和 GABRG2（ 137164 ），进一步证明了祖先受体亚基基因的数量已通过祖先基因簇内的复制而扩大。麦克莱恩等人（1995）观察到，如果 α 基因的重复发生在祖先基因簇的重复之前，那么迄今为止尚未发现的 α 亚基亚型应该位于基因簇内的人类染色体 15q11-q13 上，该基因簇目前有 3 个已知成员Angelman（ 105830 ）和 Prader-Willi（176270 ）综合征。

▼ 动物模型

在大鼠中，Roberts 等人（2005）发现 Gabra4 转录的增加是由 Egr3（ 602419 ）介导的，以响应药物诱导的癫痫发作。

钱德拉等人（2006 年）发现 Gabra4 基因敲除小鼠在表面上与它们的野生型同窝仔没有区别。然而，在电生理记录中，敲除小鼠在齿状颗粒细胞和丘脑中继神经元中缺乏强直抑制。在行为上，敲除小鼠对催眠药加波沙朵的共济失调、镇静和镇痛作用不敏感。钱德拉等人（2006）得出结论，齿状颗粒细胞和丘脑中继神经元的强直抑制是由含有 GABRA4 的突触外 GABA 受体介导的。