谷氨酸受体，离子型，AMPA 4

GRIA4 基因编码 L-谷氨酸门控离子通道家族的成员，该离子通道介导快速突触兴奋性神经传递。这些通道也对谷氨酸激动剂 α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolpropionate（AMPA）有反应（ Sommer et al., 1990 ）。

▼ 克隆与表达

GLUR 通道的 C 端半部分包含 4 个跨膜区域。萨默等人（1990）确定每个 GLUR 通道亚基中第四个跨膜区之前的小片段以具有不同氨基酸序列的 2 个版本存在。这些模块，称为“翻转”和“翻转”，由相邻的外显子编码。从大鼠脑文库中分离出的 GLUR cDNA 中约有一半指定了翻转序列，另一半指定了翻转序列。在大鼠脑中，GLURD mRNA 的翻转版本仅在小脑中观察到，而翻转版本仅在前脑中观察到。其他中枢神经系统区域显示每个 GLUR 基因的触发器和触发器模块的差异表达。

川原等人（2004）确定了人类 GLUR4 的剪接变体，他们将其命名为 GLUR4c。该变体与翻转和翻转 GLUR4 变体不同，编码推断的 113 个氨基酸蛋白，在第四个跨膜结构域之后具有短 C 末端序列。成人和胎儿特定大脑区域的实时定量 RT-PCR 发现 GLUR4c 变体在成人小脑和皮质中表达最多。GLUR4c 表达水平在小脑和皮层发育上调，但在其他大脑区域的整个发育过程中保持低水平。

马丁等人（2017）指出，Gria4 在大鼠脑中的 CA1 锥体细胞和海马齿状回、大脑皮层的 III 和 IV 层以及小脑的颗粒细胞中含量较高。

▼ 基因功能

萨默等人（1990）确定大鼠 GLUR 基因的翻转和翻转版本对 L-谷氨酸或 AMPA 诱发的电流具有不同的药理学和动力学特性，但它们对红藻氨酸的反应没有差异。作者得出结论，外显子转换可能是神经元适应性变化（如突触可塑性）的基础。

因为 GLUR2（GRIA2; 138247 ）被磷酸化，其磷酸化可能介导突触传递，Correia 等人（2003）研究了 GLUR4 与 PKC-γ（ 176980 ）的生化相互作用。他们发现，PKC-γ 与大鼠脑和鸡视网膜培养的神经元中的 GLUR4 亚基相互作用，并且与其他底物相比，结合 GLUR4 的 PKC-γ 优先磷酸化 ser482 上的 GLUR4。在人胚胎肾细胞中将 PKC-γ 与 GLUR4 共转染增加了 GLUR4 表面表达。科雷亚等人（2003）得出结论，PKC-γ 调节含有 GLUR4 的 AMPA 受体的功能。

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 GluR4 的 AMPA 受体，能够介导轴突内钙的有害增加，导致轴突变性和白质损伤。GluR4介导的钙增加依赖于钙诱导的钙释放和兰尼碱受体（参见例如RYR1；180901 ），并且不受一氧化氮清除剂的影响。免疫组织化学研究表明 GluR5（GRIK1; 138245 ）和 GluR4 聚集在有髓轴突的表面。

在小脑中，Bergmann 神经胶质（BG）细胞表达仅由 GluA1（ 138248 ）和/或 GluA4 亚基组成的 AMPA 型谷氨酸受体。Saab 等人使用条件基因失活（2012）发现大多数小脑 GluA1/A4 型 AMPAR 在 BG 细胞中表达。在年轻小鼠中，BG AMPARs 的缺失导致浦肯野细胞突触的神经胶质附属物收缩，诱发浦肯野细胞电流的幅度和持续时间增加，以及谷氨酸能突触的形成延迟。在成年小鼠中，AMPAR 失活也导致神经胶质过程收缩。生理和结构变化伴随着精细运动协调的行为障碍。因此，萨博等人（2012）得出结论，BG AMPAR 对于优化突触整合和小脑输出功能至关重要。

▼ 测绘

McNamara 等人使用 PCR 和从中国仓鼠/人杂交细胞系作图组中分离的 DNA 和高分辨率荧光原位抑制杂交（1992）将 GLUR4 基因定位到 11q22-q23。

Gregor 等人使用 PCR 与来自种间回交的一组 DNA，并通过 RFLV 和单倍型分析（1993）将小鼠中的 Glur4 基因对应到第 9 号染色体。

▼ 分子遗传学

在 5 名无关的神经发育障碍患者中，伴有或不伴有癫痫和步态异常（NEDSGA; 617864 ），Martin 等人（2017）鉴定了 GRIA4 基因中的 5 个不同的从头杂合错义突变（ 138246.0001 - 138246.0005）。通过全外显子组测序发现突变，并通过 Sanger 测序确认。其中四个突变发生在高度保守的 SYTANLAAF 基序中，该基序在通道激活和门控中起重要作用。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但分子模型表明 SYTANLAAF 基序中 3 个变体的位置朝向孔区域的中心很可能会导致门控机制的紊乱，从而导致泄漏或开放状态，而该基序中的第四个变体可能导致通道通透性降低。第五个变体（R697P；138246.0005），在细胞外结构域中，预计会干扰单体之间的结合。受影响最小的儿童（患者 5）携带 R697P 变体，表明某种程度的基因型/表型相关性。预测这些突变具有主要的功能影响，而不是导致功能丧失。

▼ 动物模型

拜尔等人（2008）确定容易出现失神发作的小鼠 spkw1 表型是由 Gria4 基因中的插入突变引起的，导致蛋白质表达降低。孤立产生的 Gria4-null 小鼠也出现频繁的尖峰波放电，并且不补充 spkw1 小鼠。电生理学研究表明，突变的 Gria4 通过增加突触反应的持续时间导致丘脑网状核的兴奋性活动增强。这可能导致从网状神经元到丘脑中继神经元的前馈抑制增强，并具有皮质效应。这些结果表明 Gria4 在大脑中的重要作用，并表明异常的 AMPA 受体依赖性突触活动可能与失神发作有关。

▼ 等位基因变体（ 5个精选示例）：

.0001 伴有癫痫和步态异常的神经发育障碍
GRIA4, THR639SER
在一名 15 岁的男孩中，患有癫痫和步态异常的神经发育障碍（NEDSGA; 617864 ），Martin 等人（2017）在 GRIA4 基因中发现了一个从头杂合的 c.1915A-T 颠换（c.1915A-T，NM_000829.3），导致跨膜 3 附近高度保守的 SYTANLAAF 基序内出现 thr639 到 ser（T639S）取代。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变在 1000 Genomes Project 或 gnomAD 数据库中未发现。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但分子模型预测该突变会改变通道的门控特性，抑制通道关闭，允许泄漏或打开状态，导致组成性通道打开。作者假设主要功能效应而不是功能丧失。

.0002 伴有癫痫和步态异常的神经发育障碍
GRIA4，ASN641ASP
在一名 21 岁的男性中，患有癫痫和步态异常的神经发育障碍（NEDSGA; 617864 ），Martin 等人（2017）确定了Martin 等人（2017）在 GRIA4 基因中发现了一个从头杂合的 c.1921A-G 转换（c.1921A-G，NM_000829.3），导致跨膜附近高度保守的 SYTANLAAF 基序中的 asn641 到 asn（N641D）取代 3。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变在 1000 Genomes Project 或 gnomAD 数据库中未发现。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但分子模型预测该突变将抑制开放和关闭状态之间的转换，或使通道陷入失活状态，从而导致通道通透性降低。

.0003 伴有癫痫和步态异常的神经发育障碍
GRIA4, ALA643GLY
在一个 4 岁的男孩中，患有癫痫和步态异常的神经发育障碍（NEDSGA; 617864 ），Martin 等人（2017）在 GRIA4 基因中发现了一个从头杂合的 c.1928C-G 颠换（c.1928C-G，NM_000829.3），导致跨膜 3 附近高度保守的 SYTANLAAF 基序内发生 ala643 到甘氨酸（A643G）取代。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变在 1000 Genomes Project 或 gnomAD 数据库中未发现。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但分子模型预测该突变会改变通道的门控特性，抑制通道关闭，允许泄漏或打开状态，导致组成性通道打开。作者假设主要功能效应而不是功能丧失。

.0004 伴有癫痫和步态异常的神经发育障碍
GRIA4, ALA644VAL
在一个 4 岁的男孩中，患有癫痫和步态异常的神经发育障碍（NEDSGA; 617864 ），Martin 等人（2017）在 GRIA4 基因中发现了一个从头杂合的 c.1931C-T 转换（c.1931C-T, NM_000829.3），导致跨膜 3 附近高度保守的 SYTANLAAF 基序内发生 ala644 到 val（A644V）取代。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变在 1000 Genomes Project 或 gnomAD 数据库中未发现。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但分子模型预测该突变会改变通道的门控特性，抑制通道关闭，允许泄漏或打开状态，导致组成性通道打开。作者假设主要功能效应而不是功能丧失。

.0005 无癫痫发作或步态异常的神经发育障碍
GRIA4、ARG697PRO
在一名 4 岁的女孩中，患有神经发育障碍，没有癫痫发作或步态异常（NEDSGA; 617864 ），Martin 等人（2017 年）在 GRIA4 基因中发现了一个从头杂合 c.2090G-C 颠换（c.2090G-C，NM_000829.3），导致胞外域中的 arg697 到 pro（R697P）取代。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变在 1000 Genomes Project 或 gnomAD 数据库中未发现。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但分子模型预测该突变可能以显性方式干扰单体之间的结合。与Martin 等人报道的其他患者相比，该患者的表型较温和（2017），表明某种程度的基因型/表型相关性。