谷氨酸受体，离子型，KAINATE 2

GRIK2 基因编码红藻氨酸受体（KAR）亚基 GluK2。KAR 是由神经递质谷氨酸激活的离子型跨膜通道；它们在神经发育和中枢神经系统功能中发挥重要作用（Guzman 等人总结，2017 年）。

▼ 克隆与表达

谷氨酸受体介导大脑中大多数兴奋性神经传递，分子克隆研究揭示了几个不同的家族。帕申等人（1994）分离了人类谷氨酸受体 6 红藻氨酸偏好受体的 cDNA 克隆。该克隆显示出与大鼠的非常高的序列相似性，除了其中存在TAA三联体重复的3'非翻译区的一部分。Northern 分析显示在人类大脑和小脑皮质中均有表达。TAA 三重重复序列的长度是多态的，至少有 4 个等位基因，观察到的杂合性约为 45%。

▼ 基因功能

帕申等人（1994）在人类 GLUR2 和 GLUR6 中证明了 RNA 编辑、mRNA 水平序列的转录后变化，正如之前在大鼠中所证明的那样。在假定的 GLUR2 的第二跨膜结构域内编码谷氨酰胺的 CAG 变为 CGG，在 mRNA 序列中编码精氨酸。与大鼠一样，GLUR2 亚基 mRNA 在人脑中被完全编辑。然而，GLUR6 在胼胝体中仅编辑了 10%，在灰质中编辑了 90%。

红藻氨酸受体改变苔藓纤维轴突的兴奋性，据报道在海马苔藓纤维突触的长时程增强（LTP）诱导中发挥作用。承包商等（2001）研究了红藻氨酸受体敲除小鼠中苔藓纤维突触传递的短期和长期促进作用。承包商等（2001）发现 LTP 在缺乏 GLUR6 的小鼠中减少，但不是 GLUR5（ 138245 ），红藻氨酸受体亚基。此外，Glur6 基因敲除小鼠的短期突触促进功能受损，这表明红藻氨酸受体在苔藓纤维末端充当突触前自身受体以促进突触传递。承包商等（2001）得出的结论是，他们的数据表明含有 GLUR6 亚基的红藻氨酸受体是苔藓纤维突触强度的重要调节剂。

马丁等人（2007）据报道，在大鼠海马神经元中，突触处存在多个 sumoylation 靶标，并证明红藻氨酸受体亚基 GluR6 是 SUMO 底物。GluR6 的 Sumoylation 调节红藻氨酸受体的内吞作用和修饰的突触传递。GluR6 在静息条件下表现出低水平的 sumoylation，并且在响应红藻氨酸但不是 N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）处理时迅速被 sumoylated。使用 SUMO 特异性异肽酶 SENP-1 减少 GluR6 sumoylation 可防止红藻氨酸诱导的红藻氨酸受体内吞作用。此外，突变的非 sumoylatable 形式的 GluR6 没有响应 COS-7 细胞中的红藻氨酸被内吞。与此一致，马丁等人（2007）得出的结论是，他们的数据揭示了 SUMO 在突触功能调节中的先前未曾预料到的作用。

瓦尔杜兹等人（2009）证明来自大鼠脊髓的有髓轴突表达功能性含有 GluR6 的红藻氨酸受体，能够介导细胞外和轴突内储存的有害轴突钙增加，从而导致白质损伤。细胞内钙的释放依赖于 L 型钙通道（见114205）的激活。免疫组织化学研究显示轴膜上的 GluR6/GluR7（GRIK3; 138243 ）簇与 Nos1（ 163731 ）和 L 型钙通道共定位，并且 GluR6 在功能上与 Nos1 相关。

▼ 基因结构

莫塔扎克等人（2007）确定 GRIK2 基因包含 16 个外显子。

▼ 测绘

Paschen 等人使用啮齿动物/人类单染色体细胞系的 PCR 分析（1994）将 GRIK2 基因分配给 6 号染色体。

▼ 分子遗传学

亨廷顿病发病机制

在 293 名亨廷顿病（HD; 143100 ）患者的样本中，Rubinsztein 等人（1997）发现，当他们使用最简洁的模型将发病年龄的对数与 CAG 重复数的函数联系起来时，CAG 重复占发病年龄方差的 69%。为了寻找其他家族因素，他们检查了许多候选基因座：正常染色体上的 CAG 重复数、HD 基因中的 δ-2642 多态性和载脂蛋白 E 基因型不影响 HD 发病年龄。兴奋性毒性一直是解释 HD 中细胞死亡的有利机制，特别是因为在动物的纹状体内注射兴奋性氨基酸会产生 HD 样病理。因此，鲁宾斯坦等人（1997）研究了谷氨酸受体6。在未由 CAG 重复解释的 HD 发病年龄的差异中，13% 可归因于 GRIK2 基因型变异。因此，数据表明谷氨酸受体 6 介导的兴奋性毒性在 HD 发病机制中的作用，并指出该过程在其他聚谷氨酰胺重复扩增疾病中的潜在重要性。

智力发育障碍 6，常染色体隐性遗传

在一个近亲伊朗家庭的受影响成员中，Motazacker 等人（2007）确定 GRIK2 基因（ 138244.0001 ）中的纯合复合突变是导致非综合征中度至重度常染色体隐性智力发育障碍 6（MRT6; 611092 ）的原因。

在 2 个成年同胞中，由近亲出生，MRT6，Cordoba 等人（2015）在 GRIK2 基因（R198X; 138244.0002 ）中发现了一个纯合截断突变。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。患者出生后发育迟缓、认知障碍和控制良好的癫痫发作；其中一名患者有运动异常，包括肌张力障碍、震颤和肌阵挛。

伴有语言障碍和共济失调的神经发育障碍，伴有或不伴有癫痫发作

Guzman 等人在一名患有神经发育障碍、语言障碍和共济失调且无癫痫发作的 10 岁女孩中（NEDLAS; 619580 ）（2017）在 GRIK2 基因（A657T; 138244.0003 ）中发现了一个从头杂合错义突变）。通过基于 trio 的外显子组测序发现的突变不存在于 ExAC 或 gnomAD 数据库中。转染突变的 HEK293 细胞的电压钳电生理研究表明，谷氨酸盐应用后脱敏速度减慢。与野生型相比，突变型 A657T 受体显示出增加的平均电流。当与异聚亚基共表达时观察到类似的结果，表明该突变导致组成型激活和功能增益效应以及门控动力学的改变。

Stolz 等人对 10 名伴有或不伴有癫痫发作的 NEDLAS 无关患者进行了研究（2021）在 GRIK2 基因中发现了 3 个不同的从头杂合错义突变：A657T（ 138244.0003 ）、T660K（ 138244.0004 ）和 T660R（ 138244.0005 ））。通过外显子组测序发现的突变在 gnomAD 数据库中不存在。所有这些都发生在对功能至关重要的成孔 M3 跨膜结构域中的保守残基上。体外细胞研究表明，与对照相比，表面膜上的突变蛋白表达水平降低。用变体转染的 HEK293 细胞的体外电生理学研究表明，与野生型相比，它们导致失活减慢和进入脱敏的速度变慢。还观察到平均振幅降低。这些发现表明，突变改变了通道动力学，导致通道打开和强直电流的可能性更大，即使存在低水平的谷氨酸。斯托尔兹等人（2021）假设 A657T 突变具有功能增益效应，而 T660 突变可能具有部分功能丧失，KAR 生物物理功能存在细微差异；这些差异可能是临床变异性的基础。作者得出结论，KAR 信号在中枢神经系统的早期发育中起着重要作用。

▼ 等位基因变体（ 5个精选示例）：

.0001 智力发育障碍，常染色体隐性遗传 6
GRIK2、DEL/INV、EX7-11
在一个患有常染色体隐性智力发育障碍 6（MRT6; 611092 ）的伊朗家庭中，Motazacker 等人（2007）鉴定了一个纯合缺失，去除了 GRIK2 基因的外显子 7 和 8。这些外显子的缺失导致残基 317 和 402 之间的 84 个氨基酸的框内缺失，靠近蛋白质胞外 N 末端区域中的第一个配体结合域（S1）。功能研究表明突变 GRIK2 蛋白完全丧失功能。进一步研究阐明观察到的突变的全部范围表明，除了去除外显子 7 和 8 的 120 kb 缺失外，该突变还包括大约 80 kb 的倒位，包括外显子 9、10 和 11，并与删除约 20 kb 的内含子 11。莫塔扎克等人（2007）预测，在蛋白质水平上，预计这种突变不仅会导致第一个配体结合域的丢失，还会导致 GRIK2 的相邻跨膜域和假定的孔环丢失。

.0002 智力发育障碍，常染色体隐性遗传 6
GRIK2、ARG198TER
Cordoba 等人在 2 名近亲出生的同胞中，患有常染色体隐性智力发育障碍 6（MRT; 611092 ）（2015）鉴定了 GRIK2 基因中的纯合突变，导致 arg198-to-ter（R198X）替换。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离。

.0003 伴有语言障碍和共济失调且无癫痫发作的神经发育障碍
GRIK2, ALA657THR
Guzman 等人在一名 10 岁的女孩中，患有神经发育障碍、语言障碍和共济失调，但没有癫痫发作（NEDLAS; 619580 ）（2017）鉴定了 GRIK2 基因中的从头杂合 c.1969G-A 转换，导致在成孔 M3 跨膜结构域内高度保守的残基处发生 ala657 到 thr（A657T）取代。通过基于 trio 的外显子组测序发现的突变不存在于 ExAC 或 gnomAD 数据库中。转染突变的 HEK293 细胞的电压钳电生理研究表明，谷氨酸盐应用后脱敏速度减慢。与野生型相比，突变型 A657T 受体显示出增加的平均电流，并且在与异聚亚基共表达时观察到类似的结果，这表明该突变导致组成型激活和功能获得效应以及门控动力学的改变。

斯托尔兹等人（2021 年）在 GRIK1 基因中发现了一个从头杂合的 c.1969G-A 转换（chr6.101,928,516GA，GRCh38），导致 5 名无癫痫发作的 NEDLAS 无关患者发生 ala657 到 thr（A657T）替代。该突变是通过外显子组测序发现的。体外功能表达研究表明，与野生型相比，突变导致失活的显着减慢，与功能获得效应一致。

.0004 伴有语言障碍、共济失调和癫痫发作的神经发育障碍
GRIK2, THR660LYS
Stolz 等人在 3 名患有语言障碍、共济失调和癫痫发作的神经发育障碍的无关患者中（NEDLAS; 619580 ）（2021 年）在 GRIK2 基因中鉴定了一个从头杂合 c.1979C-A 颠换（chr6.101,928,526CA，GRCh38），导致 M3 跨膜结构域中的一个保守残基发生 thr660-to-lys（T660K）取代。通过外显子组测序发现的突变在 gnomAD 数据库中不存在。体外功能表达研究表明，与野生型相比，该突变导致通道失活和组成性强直电流激活显着减慢，表明通道门控动力学发生了改变。

.0005 伴有语言障碍、共济失调和癫痫发作的神经发育障碍
GRIK2, THR660ARG
Stolz 等人在 2 名患有语言障碍、共济失调和癫痫发作（NEDLAS; 619580 ）的不相关的神经发育障碍患者中（2021 年）在 GRIK2 基因中鉴定了一个从头杂合的 c.1979C-G 颠换（chr6.102,376,401CG，GRCh38），导致 M3 跨膜结构域中的一个保守残基发生 thr660 到 arg（T660R）取代。通过外显子组测序发现的突变在 gnomAD 数据库中不存在。体外功能表达研究表明，与野生型相比，该突变导致通道失活和组成性强直电流激活显着减慢，表明通道门控动力学发生了改变。