基底膜硫酸乙酰肝素蛋白聚糖

HSPG2 基因编码 perlecan，它与各种基底膜蛋白结合，例如胶原蛋白 IV（ 120130 ）和层粘连蛋白-1（ 150320 ），以及细胞表面受体，例如 β-1 整合素（ 135630 ）和 α-dystroglycan（ 128239 ））（Nicole 等人的总结，2000 年）。

▼ 克隆与表达

温特尔等人（1990）分离了 2 个编码小鼠 HSPG 核心蛋白不同结构域的部分 cDNA 克隆。Southern印迹分析表明该基因在小鼠体内为单拷贝；想必，人类也是如此。道奇等人（1991）研究了来自人类结肠文库的 HSPG2 的 2 个重叠 cDNA 克隆。推断的氨基酸序列在人和小鼠之间显示出 87% 的同一性。科恩等人（1993）指出，perlecan 是一种大约 467-kD 的蛋白质，具有 5 个结构域，其中只有第一个结构域，即硫酸乙酰肝素结合区是唯一的。其他 4 个结构域与 LDL 受体、层粘连蛋白 A 和 B 短臂的 N 末端区域（见600133）、NCAM（116930 ）同源）和层粘连蛋白 A 链的球状 C 末端。

▼ 基因功能

伊奥佐等人（1997）发现 perlecan 转录被 TGF-β（ 190180 ）上调。

Perlecan 是一种普遍存在的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖，主要通过作为碱性成纤维细胞生长因子 FGF2（ 134920 ）的辅助受体而具有血管生成和促进生长的特性。夏尔马等人（1998）通过使用组成型 CMV 驱动或强力霉素诱导型反义构建体阻断 perlecan 表达。结肠癌细胞的生长在 perlecan 基因表达消失后显着减弱，这些影响与对有丝分裂角质形成细胞生长因子 FGF7 的反应性和亲和力降低相关（ 148180）。外源性perlecan 有效地重建了perlecan 缺陷细胞中FGF7 的活性。在由人类结肠癌细胞诱导的肿瘤异种移植物和由高侵袭性小鼠黑色素瘤细胞诱导的肿瘤同种异体移植物中，perlecan 抑制导致肿瘤生长和新血管形成的显着抑制。因此，perlecan 是体内肿瘤生长和血管生成的有效诱导剂，针对这种肿瘤进展的关键调节剂的治疗干预可能会改善癌症治疗。

通过酵母 2-杂交和免疫共沉淀分析，以 HSPG2 的域 III 作为诱饵，Mongiat 等人（2001）表明角质形成细胞 FGFBP1（ 607737 ）与 HSPG2 相互作用。缺失分析确定 FGFBP1 与结构域 III 的第二个 EGF 基序结合，靠近 FGF7 的结合位点。免疫组织化学分析表明 FGFBP1 与 HSPG2 在鳞状细胞癌的细胞周围基质中共定位。

▼ 基因结构

科恩等人（1993）报道 HSPG2 基因由至少 120 kb 的 94 个外显子组成，并且似乎有多个转录起始位点。

伊奥佐等人（1997）描述了 HSPG2 的启动子区域。

妮可等人（2000）发现 HSPG2 基因包含 97 个外显子。

▼ 测绘

Wintle 等人使用小鼠 cDNA 克隆进行原位杂交（1990）将 HSPG2 基因分配给人类染色体 1p36.1。道奇等人（1991 年）通过对来自人类/啮齿动物体细胞杂交体（包括具有特定易位或人类 1 号染色体自发断裂的亚克隆）的 DNA 的 Southern 印迹分析证明，HSPG2 基因位于 1p 的端粒部分。通过体细胞杂交分析和原位杂交的结合，Kallunki 等人（1991）将 HSPG2 基因分配给 1p36.1-p35。查克拉瓦蒂等人（1991）通过对小鼠重组近交系中限制性片段长度变体（RFLV）的分离分析，将该基因对应到小鼠 4 号染色体。他们将该基因称为perlecan（Plc）。

▼ 分子遗传学

Schwartz-Jampel 综合征 1 型

Schwartz-Jampel 综合征 1 型（SJS1; 255800 ）是一种罕见的常染色体隐性遗传疾病，其特征是永久性肌强直和骨骼发育不良，导致身材矮小、脊柱后侧凸、骨干弯曲和骨骺不规则。在 SJS1 的 3 个家庭中，Nicole 等人（2000）鉴定了 HSPG2 基因中的突变（参见，例如，142461.0001；142461.0002）。研究结果强调了 perlecan 不仅在维持软骨完整性方面的重要性，而且在调节肌肉兴奋性方面的重要性。Perlecan 存在于肌内膜（单个骨骼肌纤维周围的结缔组织鞘）中，而大多数强直疾病是由编码电压门控离子通道的基因突变引起的。perlecan 突变导致肌肉过度兴奋的一个可能解释可能涉及通过它们与 perlecan 的相互作用来调节离子通道表达或功能。

有川平泽等人（2002）在 3 名不相关的 Schwartz-Jampel 综合征患者（ 142461.0006 - 142461.0010 ）中发现了 perlecan 基因的 5 种不同突变。2 名 SJS 患者（基因复合杂合子）的杂合突变要么产生缺乏结构域 V 的截短型 perlecan，要么导致野生型 perlecan 水平显着降低。第三名患者是 7 bp 缺失的纯合子，导致几乎全长的 perlecan 数量减少。SJS 突变导致分泌到细胞外基质并可能具有部分功能的不同形式的 perlecan 水平降低。这些发现表明，perlecan 在神经肌肉功能和软骨形成中具有重要作用。

斯图姆等人（2006）确定了 25 种不同的 HSPG2 突变，包括 22 种新突变，分布在来自 23 个 SJS1 家族的 35 名患者的整个基因中。对患者成纤维细胞中 HSPG2 mRNA 和 perlecan 免疫染色的分析显示出一种亚形态的功能丧失效应。截断突变导致无义介导的 mRNA 衰变，而涉及半胱氨酸残基的错义突变导致 perlecan 的细胞内保留。没有发现创始人突变，也没有观察到基因型/表型相关性。

节段发育不良，Silverman-Handmaker 型

在患有 Silverman-Handmaker 型节段发育不良（DDSH; 224410 ）的患者中，Arikawa -Hirasawa 等人（2001）在 HSPG2 基因（ 142461.0003 - 142461.0005 ）中发现纯合重复和杂合点突变，都预测会导致移码，从而导致蛋白质核心被截断。截断的 perlecan 不是由患者的成纤维细胞分泌，而是在细胞内降解为更小的碎片。

▼ 动物模型

有川平泽等人（1999）破坏了小鼠的 Hspg2 基因。大约 40% 的 Hspg2 -/- 小鼠在胚胎第 10.5 天死于头部发育缺陷。其余的 Hspg2 -/- 小鼠在出生后死于骨骼发育不良，其特征是具有宽而弓形的长骨、狭窄的胸腔和颅面异常的小肢。只有 6% 的 Hspg2 -/- 小鼠同时出现无脑畸形和软骨发育不良。Hspg2 -/- 软骨表现出软骨细胞柱状结构的严重紊乱和软骨内骨化缺陷。Hspg2 -/- 软骨基质含有减少和杂乱无章的胶原原纤维和糖胺聚糖，表明perlecan 在基质结构中具有重要作用。在 Hspg2 -/- 软骨中，软骨细胞的增殖减少并且前肥大区减少。187600 ），这是由激活 FGFR3（ 134934 ）和 FGFR3 功能获得小鼠的突变引起的。有川平泽等人（1999）得出结论，这些分子影响相似的信号通路。

罗杰斯等人（2007）产生了 2 株敲入小鼠：仅携带 C1532Y 突变（ 142461.0002 ）的小鼠和携带 C1532Y 突变和新霉素框（C1532Yneo）的小鼠。对 C1532Yneo 小鼠的分析显示 Hspg2 转录变化，导致 perlecan 分泌减少和骨骼表型让人联想到 Schwartz-Jampel 综合征（SJS; 255800）的特征包括体积较小、矿化受损、骨骼畸形、面部扁平以及骨关节炎和骨坏死样关节发育不良。C1532Yneo 小鼠还表现出生长板中肥大软骨的短暂扩张，伴随着径向骨小梁方向。相比之下，仅携带 C1532Y 突变的小鼠表现出与 SJS 不一致的轻度表型。罗杰斯等人（2007 年）质疑 C1532Y 突变是土耳其家族中携带该变体的 SJS 的唯一致病因素（Nicole 等人，2000 年），并提出导致 perlecan 减少的转录变化可能代表 SJS 的疾病机制。

斯图姆等人（2008）对 2 个小鼠品系进行了类似的研究，其中 1 个具有纯合 C1532Y 突变，1 个具有与新霉素框（C1532Yneo）相连的突变，以测试突变的剂量效应。两种小鼠品系的骨骼肌切片显示细胞外网络减少，在 C1532Yneo 小鼠中更为严重，以及突变蛋白的细胞内积累。两种菌株都减轻了体重，在 C1532Yneo 小鼠中更为明显，C1532Yneo 突变小鼠出现软骨发育不良和髋关节发育不良。两种菌株在 2 个月大时也发展出进行性神经肌肉表型，眼睑张开延迟，被尾巴悬吊时后肢僵硬。然而，C1532Yneo 小鼠的表型更为严重，它们在肌电图（EMG）上也表现出自发的肌肉活动。表型的差异与剂量效应一致，严重程度与分泌到基底膜中的 perlecan 量呈负相关。C1532Yneo 小鼠的骨骼肌活检显示纤维大小和中央核的变异性，但没有急性肌肉退化/再生的证据。C1532Y 突变小鼠的肌肉没有受到影响。两种小鼠品系的骨骼肌样本均显示胶原尾乙酰胆碱酯酶（AChE）（COLQ; C1532Y 突变小鼠的肌肉没有受到影响。两种小鼠品系的骨骼肌样本均显示胶原尾乙酰胆碱酯酶（AChE）（COLQ; C1532Y 突变小鼠的肌肉没有受到影响。两种小鼠品系的骨骼肌样本均显示胶原尾乙酰胆碱酯酶（AChE）（COLQ;603033 ），在 C1532Yneo 小鼠中更严重，显然是由于神经肌肉接头处 perlecan 的量减少。四肢肌肉的肌电图研究表明，终板乙酰胆碱酯酶缺乏导致肌肉力量增强，终板电位衰减时间延长。然而，生理性终板 AChE 缺乏与膈肌静息时的自发活动无关，这表明需要额外的变化来引起这种活动。

▼ 等位基因变体（ 10 个精选示例）：

.0001 SCHWARTZ-JAMPEL 综合征，1 型
HSPG2、IVS64DS、AG、+4
在患有 Schwartz-Jampel 综合征（SJS1; 255800 ）的突尼斯家庭的受影响成员中， Nicole 等人（2000）在 HSPG2 基因的内含子 64 剪接供体位点的 +4 位发现了纯合的 A 到 G 转换。mRNA 中外显子 64 的缺失引入了移码和随后的过早终止密码子，预计会导致截短的蛋白质缺乏 1,595 个氨基酸。

.0002 SCHWARTZ-JAMPEL 综合征，1 型
HSPG2, CYS1532TYR
在一个患有 Schwartz-Jampel 综合征（SJS1; 255800 ）的土耳其家庭中， Nicole 等人（2000）鉴定了 HSPG2 基因的 4595 核苷酸处的 G 到 A 转换，导致 cys1532 到 tyr 取代。

罗杰斯等人（2007）分析了 2 种敲入小鼠中的 C1532Y 突变：仅携带 C1532Y 突变的小鼠和携带突变和新霉素框（C1532Yneo）的小鼠。C1532Yneo 小鼠表现出与 SJS 综合征相似的表型，包括体型较小、矿化受损、骨骼畸形、面部扁平以及骨关节炎和骨坏死样关节发育不良，而仅携带 C1532Y 突变的小鼠表现出与 SJS 不一致的轻度表型。罗杰斯等人（2007）质疑 C1532Y 突变是土耳其家族中携带该变体的 SJS 的唯一致病因素，并提出导致 perlecan 减少的转录变化可能代表 SJS 的疾病机制。

.0003 DYSSEGMENTAL DYSPLASIA, SILVERMAN-HANDMAKER 类型
HSPG2、89-BP DUP、EX34
Arikawa -Hirasawa 等人在一对患有 Silverman-Handmaker 型节段发育不良（DDSH; 224410 ）的同胞中出生于斯里兰卡血统的近亲父母（2001 年）在 HSPG2 基因的外显子 34 中发现了一个 89 bp 的纯合子重复。这些患者的软骨基质用 perlecan 特异性抗体染色很差，但有细胞内包涵体染色。截断的 perlecan 不是由患者的成纤维细胞分泌，而是在细胞内降解为更小的碎片。

.0004 DYSSEGMENTAL DYSPLASIA, SILVERMAN-HANDMAKER 类型
HSPG2、7086G-A、+5
在一个 22 周的胎儿中，Arikawa -Hirasawa 等人被诊断出患有 Silverman-Handmaker 型节段发育不良（DDSH; 224410 ）（2001）在 HSPG2 基因（7086+5G-A）的内含子 52 的 +5 位置发现了一个 G 到 A 的转变，这导致了外显子 52 的跳跃和外显子 53 中的过早终止密码子。胎儿表现出眼球突出、双侧白内障、翼状胬肉、后脑膨出、小头畸形，冠跟长18cm，冠臀长16cm。X线片和软骨形态学是典型的DDSH。在另一个等位基因上，患者跳过了外显子 73 和外显子 75（ 142461.0005 ）中的提前终止密码子。

.0005 DYSSEGMENTAL DYSPLASIA, SILVERMAN-HANDAKER TYPE
HSPG2, 10328C-T
在患有 Silverman-Handmaker 型发育异常（DDSH; 224410 ）的胎儿中，Arikawa -Hirasawa 等人（2001）发现 HSPG2 基因（10328C-T）外显子 73 的残基 10,328 处发生 C 到 T 转换，这导致外显子 73 的跳跃和外显子 75 中的提前终止密码子。另一个剪接位点突变导致过早终止密码子（ 142461.0004 ）。

.0006 SCHWARTZ-JAMPEL 综合征，1 型
HSPG2，IVS56DS，AG，+4
有川平泽等人（2002）在一名患有 Schwartz-Jampel 综合征的 8 岁男孩中发现了 2 个 HSPG2 突变的复合杂合性（SJS1; 255800）。在 3 岁时，注意到逐渐显着的畸形特征，包括面部肌肉的强直性收缩、小颌、低位耳朵和折叠的螺旋、外眦内侧移位、睑裂狭窄、睑裂、小口和嘴唇撅起、上颚高弓、颈椎后凸、扁平足和踝关节外翻、腿骨弯曲、脊柱后凸和腰椎前凸。他有肥大的肌肉和股四头肌的轻度无力。肌酸激酶水平升高，肌电图显示偶有强直性放电。患者中的一个等位基因在 HSPG2 基因（7374+4A-G）的内含子 56 的 +4 位置（供体位点）发生 A 到 G 转换，导致外显子 56 跳过。142461.0007）。

.0007 SCHWARTZ-JAMPEL 综合征，1 型
HSPG2、EX60/61 融合
在一个患有 Schwartz-Jampel 综合征（SJS1; 255800 ）的 8 岁男孩中， Arikawa -Hirasawa 等人（2002）发现了剪接位点突变（ 142461.0006 ）的复合杂合性，以及在第二个等位基因上，外显子 60 和 61 的融合导致内含子 59 或内含子 61 的保留或两者都保留在突变转录本中。外显子融合发生在精确的受体和供体位点，可能是通过逆转录转座。外显子融合突变产生了异常转录本。野生型转录物的产生也被预测和证实。

.0008 SCHWARTZ-JAMPEL 综合征，1 型
HSPG2, 8544G-A
有川平泽等人（2002）在患有 Schwartz-Jampel 综合征（SJS1; 255800 ）的男性中发现了 HSPG2 基因中 2 种不同突变的复合杂合性）。在 4 个月大时已注意到身材矮小和小畸形。X 光片显示呈方形、张开的髂骨和短而弓形的长骨。3岁时，他表现出大腿肌肉肥大和腓肠肌萎缩。观察到小颌、撅起的嘴唇、马鞍形鼻、眶距过远、低位耳朵和高拱形上颚。他表现出蹒跚的步态、股四头肌轻度无力和冲击性肌强直。肌电图显示强直性和肌病性放电。他被发现在等位基因 1 的外显子 64（8544G-A）的最后一个核苷酸处有一个 G 到 A 的转变。这种转变突变没有改变一个氨基酸，但导致了外显子 64 的跳跃。第二个等位基因携带一个内含子 66 和外显子 67 受体连接处的 9 bp 缺失，导致异常剪接，142461.0009）。预计所有异常剪接产物都会产生提前终止密码子。

.0009 SCHWARTZ-JAMPEL 综合征，1 型
HSPG2, 9-BP DEL
讨论 Arikawa -Hirasawa 等人在 Schwartz-Jampel 综合征（SJS1; 255800 ）患者中以复合杂合状态发现的 HSPG2 基因中的 9-bp 缺失（2002），见142461.0008。

.0010 SCHWARTZ-JAMPEL 综合征，1 型
HSPG2, 7,108-BP DEL
有川平泽等人（2002）在Stevenson（1982）报告患有微小软骨发育不良但被Spranger 等人重新分类为患有 Schwartz-Jampel 综合征（SJS1; 255800 ）的患者中发现了 HSPG2 基因中的 7-kb 纯合缺失（2000）. 在 3 个月大时注意到小颌骨、突出的人中和弯曲的长骨。X线片显示腰椎冠状裂，背椎骨化不足，髂骨呈方形，呈喇叭形。所有长骨均显示干骺端扩张。4岁时，面部僵硬变得困难，张口受限。EMG 显示假性强直性放电和多个肌肉中单个单位的快速放电。7,108-bp 纯合缺失开始于外显子 96 的 5 素部分，并远远超出 HSPG2 的 3 素侧翼序列。缺失产生了 2 个异常转录物：产物 2，源自内含子 95 保留，产物 1，源自内含子 94 和 95 的剪接失败。