肝细胞癌 胰岛素样生长因子 2 受体
IGF2R 是一种多功能受体，具有多种配体的结合位点，包括胰岛素样生长因子 II（IGF2；147470）、视黄酸、TGF-β（TGFB1；190180）、尿激酶型纤溶酶原激活物受体（UPAR，或 PLAUR；173391 ） 和 6-磷酸甘露糖（M6P），一种溶酶体酶的修饰特征。IGF2R 通过将 IGF2 引导至溶酶体、将溶酶体酶靶向溶酶体以及从质膜回收溶酶体酶，在控制 IGF 信号传导中起主要作用（Killian 和 Jirtle 总结，1999）。
▼ 克隆与表达
大岛等人（1988）克隆并测序了 MPRI 的全长 cDNA，它编码 2,491 个氨基酸的蛋白质。氨基酸序列包括40个氨基酸的推定信号序列、由134至167个氨基酸的15个同源重复序列组成的胞质外结构域、23个氨基酸的跨膜区和164个氨基酸的胞质结构域。预测的分子量大于 270 kD。与报道的 IGF2R 结构相比（Morgan 等，1987），发现 MPRI 在核苷酸水平上显示出 99.8% 的同一性，在氨基酸水平上显示出 99.4% 的同一性。通过 cDNA 测序，Laureys 等人（1988）表明阳离子非依赖性甘露糖 6-磷酸受体和 IGF2 受体是相同的。
Szebeni 和 Rotwein（1994）克隆并鉴定了小鼠 Igf2r 基因。它编码预测的 2,482 个氨基酸的蛋白质。
▼ 基因功能
胰岛素样生长因子 II（ 147470 ） 是一种多肽激素，与胰岛素（INS; 176730 ） 和 IGF I（IGF1; 147440 ） 具有结构同源性。虽然 IGF II 可以在分离的细胞中刺激广泛的生物反应，但这些反应似乎是由胰岛素和 IGF I 受体介导的（分别为147670和147370）。发现 IGF II 的受体是 6-磷酸甘露糖的受体，它与溶酶体酶的靶向有关（MacDonald 等人，1988 年；Roth，1988 年；Tong 等人，1988 年））。纯化的人和大鼠 IGF2 受体与甘露糖 6-磷酸受体抗体和甘露糖 6-磷酸相互作用。
瓦希德等人（1988）表明 M6P 和 IGF2 结合位点位于受体的不同部分。
基斯等人（1988）提供了生化证据，证明 IGF2 受体和不依赖阳离子的甘露糖 6-磷酸受体是相同的蛋白质，但两种配体的结合位点不同。以甘露糖 6-磷酸受体为幌子，IGF2 受体结合溶酶体酶上的甘露糖 6-磷酸残基并将它们转运到溶酶体中（Kornfeld 和 Mellman，1989）。
丝氨酸蛋白酶颗粒酶 B（GZMB; 123910 ） 对于细胞毒性 T 细胞快速诱导靶细胞凋亡至关重要。GZMB 以不依赖穿孔素的方式进入细胞，预测细胞表面受体的存在。莫蒂卡等人（2000）提供了该受体是 IGF2R 的证据。GZMB-IGF2R 相互作用的抑制阻止了 GZMB 细胞表面的结合、摄取和细胞凋亡的诱导。重要的是，IGF2R 的表达对于体外靶细胞的细胞毒性 T 细胞介导的凋亡和体内异体细胞的排斥是必不可少的。
阳离子非依赖性和阳离子依赖性（ 154540 ） 甘露糖 6-磷酸受体的胞质尾部含有酸性簇-二亮氨酸信号，可指导从反式高尔基网络到内体-溶酶体系统的分选。Puertollano 等人（2001）发现这些信号与定位于高尔基体、含 γ 耳的 ARF 结合蛋白（GGA1, 606004 ; GGA2, 606005 ; GGA3, 606006 ） 的 VHS 结构域结合。受体和 GGA 将跨高尔基网络留在相同的管泡载体上。一个显性阴性 GGA 突变体阻止了受体从跨高尔基网络中的退出。Puertollano 等人（2001）得出的结论是，GGAs 似乎介导甘露糖 6-磷酸受体对反式高尔基网络的分选。
朱等人（2001）发现 GGA2 的 VHS 结构域与阳离子非依赖性甘露糖 6-磷酸受体胞质尾部的酸性簇-二亮氨酸基序结合。在该基序中具有突变的受体在溶酶体酶分选中存在缺陷。GGA2 结合网格蛋白的铰链结构域，表明 GGA2 可能是货物分子和网格蛋白包被的囊泡组件之间的联系。因此，朱等人（2001）得出结论，GGA2 与阳离子非依赖性甘露糖 6-磷酸受体结合对于溶酶体酶靶向很重要。
MacDonald 等人使用免疫印迹和共聚焦显微镜分析（2014）证明，HeLa 细胞中 USP8（603158 ）的消耗影响了阳离子非依赖性 M6PR 在分选内体和生物合成途径之间的逆转录依赖性穿梭，导致来自跨高尔基网络的阳离子非依赖性 M6PR 的稳态重新分布到内体隔室。这种重新分布导致溶酶体酶分选出现缺陷，如未加工组织蛋白酶 D（CTSD; 116840）水平升高所示） 由细胞分泌。正常受体分布是通过小干扰 RNA 抗性 USP8 的表达恢复的，但不是通过表达无催化活性的 USP8 或缺乏内体定位所需结构域的截短 USP8 突变体来恢复。麦克唐纳等人（2014）提出，USP8 耗尽的影响可能是由于与逆转录组分 VPS35（ 601501 ） 和 SNX1（ 601272 ） 相关的 ESCRT-0 组分的损失。他们认为，未能有效地传递溶酶体酶也可能导致观察到的受体酪氨酸激酶降解阻滞。
IGF2R的印迹
小鼠胚胎从母体染色体产生 Igf2r 基因的转录物，而不是从父体染色体产生。这可以解释为什么在缺失父本等位基因时杂合基因座缺失的小鼠发育正常，但如果母本等位基因缺失，则在早期发育过程中死亡。对转基因小鼠的研究（Barlow 等，1991）显示了 Igf2r 基因的亲本印记，即单等位基因表达。Igf2 基因和 Igf2r 基因在小鼠中的印记相反可能并非巧合（DeChiara 等，1991）。黑格和格雷厄姆（1991）提出相反印记基因的功能是控制母体等位基因过度产生 Igf2 的最终不利影响。该建议基于Haig 和 Westoby（1989）的模型，该模型提出基因组印记的进化预期在具有雌性在其一生中由不止一个雄性生育后代的育种系统和系统的生物体中进行。父母照料的后代从一位父母（通常是母亲）那里获得大部分受精后的营养，从而与其他雄性的后代竞争。严格地说，只要一个人的互动相对于母系和父系亲属不对称，印记就是可能的。
Kalscheuer 等人使用等位基因特异性引物和平行扩增母体和胎儿 DNA（1993）确定母源和父源 IGF2R 等位基因在所有检查的人类胎儿组织和所有检查的发育阶段都有表达。他们得出结论，IGF2R 基因逃脱了人类的印记。
徐等人（1993）发现亲本 IGF2R 等位基因在 4 个足月胎盘以及 10 个胎儿中有 7 个的胎盘和肺中表达。其余 3 个胎儿中，2 个仅表达母体拷贝，第三个显示部分抑制父系等位基因。在成人血细胞样本中，14 个杂合子中有 13 个表达两个等位基因，1 个显示部分抑制 1 个等位基因。徐等人（1993）得出结论，在 IGF2R 基因座上的印记是人类的多态性状。
尽管在小鼠中，Igf2r 基因是母系印记的（Barlow 等人，1991），但在人类中，印记似乎是一种多态性状（Xu 等人，1993；Kalscheuer 等人，1993；Ogawa 等人，1993）。因此，小鼠和任何被印记的人可能对肝细胞癌的易感性增加，因为只需要 1 个突变就可以使基因失活。德索萨等人（1995）注意到，由于 IGF2R 蛋白通常存在于循环中，血浆中的突变受体可能有助于肝肿瘤的检测。此外，他们指出，肝肿瘤细胞质膜上的突变受体可能为治疗和诊断药物靶向肝肿瘤提供表面抗原。
Smrzka 等人（1995）发现人 IGF2R 的内含子 CpG 岛在 11 个个体中被甲基化。对 1 个信息家族的分析表明，甲基化对母体等位基因具有特异性，类似于小鼠 Igf2r 基因中的观察结果。然而，与在小鼠中观察到的单等位基因表达不同，70 个淋巴母细胞系中只有 1 个显示单等位基因 IGF2R 表达。Smrzka 等人（1995）得出结论，小鼠和人类 IGF2R 的内含子 CpG 岛在母本而非父本透射后甲基化，但这种甲基化标记与等位基因特异性表达无关。
通过检查来自人类血液、肝脏和胎盘的基因组 DNA 的甲基化状态，Riesewijk 等人（1996）发现，与小鼠 Igf2r 一样，人 IGF2R 的内含子 CpG 岛在母体等位基因上被高度甲基化。然而，与小鼠 Igf2r 不同，人 IGF2R 的上游 CpG 岛在两条亲本染色体上都完全未甲基化。
牲畜克隆和体外胚胎培养受到一些由此产生的小羊和小牛的异常大小的不利影响。与“大型后代综合征”（LOS）相关的多种异常限制了这些技术的应用。人类和小鼠中类似的胎儿过度生长可能是由于几个印记基因的表达改变，这些基因仅由 1 个亲本等位基因表达，包括 IGF2R。克隆或非生理性胚胎培养环境可能会导致在早期胚胎发生过程中对印记基因进行不适当的表观遗传修饰，此时许多等位基因特异性印记已建立或维持。杨等人（2001）证明羊Igf2r的胎儿甲基化和表达减少，表明植入前胚胎程序可能容易受到印记基因的表观遗传改变的影响。这突出了表观遗传诊断筛查在胚胎发育过程中的潜在好处。
在小鼠中，一个 400 kb 区域的双向消音器包含 3 个印记的母体表达的蛋白质编码基因（IGF2R；SLC22A2，602608；SLC22A3，604842），已通过靶向缺失显示位于 3.7 kb 的序列中，它还包含印迹的、父系表达的非编码 RNA Air（AIRN; 604893 ） 的启动子。Air 的表达与父系等位基因上所有 3 个基因的抑制相关；然而，Air RNA 仅与这些基因中的一个以反义方向重叠。通过插入截断 96% 的 RNA 转录物的多腺苷酸化信号，Sleutels 等人（2002）证明了Air RNA是沉默所必需的。截断的 Air 等位基因保持 Air 启动子的印迹表达和甲基化，但显示父本染色体上 Igf2r/Slc22a2/Slc22a3 基因簇完全丧失沉默。Sleutels 等人（2002）得出结论，非编码 RNA 在基因组印记中具有积极作用。
小鼠和人类 IGF2R 基因在上游启动子区域（DMR1） 和内含子 2（DMR2） 中都包含差异甲基化区域（DMR），其中包括反义转录物 AIR 的启动子。小鼠 Igf2r 的印记取决于 DMR2 和空气的存在。然而，尽管存在空气，但小鼠大脑中 Igf2r 的双等位基因表达仍然存在，而尽管存在 DMR2，但外周组织中人 IGF2R 的双等位基因表达仍然存在。武等人（2004）使用染色质免疫沉淀测定和定量实时 PCR 检测了整个小鼠和人类 IGF2R 中的组蛋白修饰。启动子区域中组蛋白 H3 的 lys4 和 lys9 甲基化分别标记了活跃和沉默的等位基因。虽然二甲基和三甲基 lys4 都标记了小鼠中的活性 Igf2r 和活性 Air 等位基因，但三甲基 lys9 而不是二甲基 lys9 标记了抑制的 Air 等位基因。启动子区域中亲本等位基因特异性组蛋白修饰的富集，而不是 DNA 甲基化或反义转录的存在，正确识别了 IGF2R 的组织和物种特异性印记状态。胎儿皮肤细胞中人 IGF2R 的双等位基因表达似乎仅受 DMR1 处的组蛋白修饰控制，并且与 DMR2 处的甲基化无关。
在小鼠神经胶质细胞和成纤维细胞中，Yamasaki 等人（2005）发现 Igf2r 由母系表达，而 Air 由父系表达。在小鼠原代培养的神经元中，Igf2r 双等位基因表达，而 Air 不表达。在包括 Air 启动子的 DMR2 中，等位基因特异性 DNA 甲基化、差异 H3 和 H4 乙酰化以及 H3K4 和 K9 二甲基化在每种培养的细胞类型中都保持不变。在包括 Igf2r 启动子的 DMR1 中，母体等位基因特异性 DNA 低甲基化、组蛋白 H3 和 H4 乙酰化以及 H3K4 二甲基化在胶质细胞和成纤维细胞中很明显。然而，在神经元中，检测到双等位基因 DNA 低甲基化和双等位基因组蛋白 H3 和 H4 乙酰化以及 H3K4 二甲基化。山崎等人（2005）得出结论，大脑中缺乏 Igf2r 和 Air 的相互印记可能是由于与 DMR1 中神经元特异性组蛋白修饰和 Air 表达缺乏相关的 Igf2r 印记的神经元特异性松弛所致。
哺乳动物印记基因通常与长非编码（lnc） RNA 聚集在一起。三种诱导亲本特异性沉默的 lncRNA 显示出标志，表明它们的转录比它们的产物更重要。为了测试 Airn（AIRN; 604893 ） 转录或产物是否使 Igf2r 基因沉默，Latos 等人（2012）将内源性 lncRNA 缩短到不同的长度。结果排除了剪接和未剪接的 Airn lncRNA 产物以及 Airn 核大小和位置在沉默 Igf2r 中的作用。相反，沉默只需要 Igf2r 启动子的 Airn 转录重叠，这会在没有抑制性染色质的情况下干扰 RNA 聚合酶 II 的募集。鉴于 lncRNA 转录物的丰富性，这种 lncRNA 转录重叠的抑制功能揭示了一种基因沉默机制，该机制可能广泛存在于哺乳动物基因组中。
▼ 基因结构
Killian 和 Jirtle（1999）确定 IGF2R 基因包含 48 个外显子，跨度约为 136 kb。
Smrzka 等人（1995）确定小鼠和人类 IGF2R 基因的启动子区域位于缺乏 TATA 或 CAAT 框的 CpG 岛内。一些调控元件在小鼠和人类中是保守的，包括 3 个 E 框和几个 GC 框。IGF2R 基因的内含子 2 在小鼠和人类中都含有第二个 CpG 岛。
▼ 测绘
劳里斯等人（1988）使用克隆的 cDNA 将人 IGF2R 基因定位到染色体 6q25-q27，以探测体细胞杂交 DNA 的 Southern 印迹和原位染色体杂交。通过荧光原位杂交，Rao 等人（1994）将 IGF2R 基因的分配范围缩小到染色体 6q26。
Acquati 等人（1994）描述了来自 6q 染色体端粒区域的 2-Mb YAC，在其着丝粒末端含有纤溶酶原-载脂蛋白（a） 基因家族，在端粒末端含有 IGF2R 基因。大约 350 kb 将 IGF2R 与 PLG/LPA 基因簇的最近成员分开。巴洛等人（1991）将小鼠 Igf2r 基因定位到 17 号染色体上的 T 相关母体效应基因座（Tme）。
▼ 生化特征
晶体结构
胎盘发育和基因组印记与父母对哺乳动物后代资源分配的冲突共同进化。印迹基因 IGF2 和 IGF2R 分别编码生长促进剂胰岛素样生长因子-2（IGF2） 及其抑制剂甘露糖 6-磷酸（M6P）/IGF2 受体（IGF2R）。鸟类和鱼类的 M6P/IGF2R 不识别 IGF2。在缺乏印迹的单孔动物中，IGF2 通过疏水 CD 环特异性结合 M6P/IGF2R。威廉姆斯等人（2012）表明，编码单孔中 CD 环的 DNA 作为外显子剪接增强子（ESE） 发挥作用，并且结合位点环（AB、HI、FG） 的结构进化提高了 IGF2 亲和力。威廉姆斯等人（2012）提出 ESE 进化导致 M6P/IGF2R 偶然获得 IGF2 结合，从而使 IGF2R 陷入亲本冲突；随后的印记可能会加速亲和力成熟。
▼ 分子遗传学
甘露糖 6-磷酸/胰岛素样生长因子 II 受体在溶酶体酶的细胞内转移、有效生长抑制剂的激活、转化生长因子 β 和 IGF2 的降解中起作用，IGF2 是一种在肿瘤中经常过量产生的有丝分裂原。德索萨等人（1995）证明 70% 的人类肝细胞肿瘤在 6q26 的 M6P/IGF2R 基因座处具有杂合性（LOH） 缺失。在另一份报告中，De Souza 等人（1995）描述了一种突变筛选，该筛选确定了 25% 具有 LOH 的人类肝细胞癌的剩余等位基因中的点突变。一个突变在内含子内产生了一个选择性剪接位点（对应于小鼠的内含子 40）并导致受体截短；其他 2 人（ 147280.0001 ,147280.0002 ） 引起了显着的氨基酸取代。这些突变为作者提供了证据，证明 M6P/IGF2R 基因在人类肝癌发生中起肿瘤抑制作用。
苏萨等人（1996）报道 IGF2R 基因在其编码序列中包含许多微卫星重复。他们在所研究的 92 个胃肠道肿瘤中的 12 个中证明了该基因的微卫星不稳定性，这些肿瘤是复制/修复错误阳性的。6个低分化肿瘤发生突变。他们注意到 IGF2R 和 TGFBR2（ 190182 ） 突变的反对应。在用 IGF2R 或 TGFBR2 突变研究的 31 个胃肠道病变中，90%（28） 包含这些基因中的一个或另一个，但不是两者都有突变。苏萨等人（1996）证明除了 1 个突变之外的所有突变都发生在跨越 IGF2R 编码序列的 4089-4096 核苷酸的 8-聚脱氧鸟嘌呤束内。在 1 例胃腺癌中，突变发生在跨越核苷酸 6169-6180 的 polyCT 束中。这些突变都包含微卫星区域内的 1 或 2 bp 缺失或插入，导致下游的移码和过早终止密码子。苏萨等人（1996）注意到 TGFBR2 基因在其编码区也受到微卫星不稳定性的影响。他们进一步指出，IGF2R 和 TGFBR2 基因在同一肿瘤发生途径中包含连续点，因为在他们分析的 90% 的胃肠道肿瘤中，任何一个基因都单独发生突变。
为了促进人类 M6P/IGF2R 印记状态的遗传分析和癌症中该基因座杂合性的丧失，Killian 等人（2001）筛选了美国和日本人群的 M6P/IGF2R 单核苷酸多态性（SNP）。他们在 M6P/IGF2R 的配体结合域中鉴定了 9 个新的基因内 SNP 和 3 个氨基酸变体，这些变体可能在人类中处于选择状态。
桑多维奇等人（2003）在一组 48 个 3 代家族中检查了 IGF2/H19（ 103280 ） 和 IGF2R 基因座内差异甲基化区域（DMR） 的等位基因甲基化比率。在 IGF2/H19 DMR 上存在具有异常甲基化比率的个体的家族聚集，以及该性状在近 20 年内的稳定性，这与该基因座的体质印迹丢失（LOI） 可能是由于主要是遗传因素。在 IGF2R DMR，随着时间的推移观察到等位基因甲基化比率的更多变异性，但也存在异常甲基化比率的家族聚集。桑多维奇等人（2003）得出的结论是，共同的遗传因素可能是父母起源依赖的表观遗传修饰中个体间变异的主要部分原因；然而，时间变化也发生在孤立的病例中，以及同一家庭中的多个个体中，这表明环境因素也可能起作用。
▼ 动物模型
为了确定 Igf2r 基因的父系表达是否对于小鼠的早期发育是必需的，Lau 等人（1994）衍生的小鼠中，该基因已被胚胎干（ES） 细胞中的靶向诱变破坏，随后将该突变引入小鼠的生殖系。刘等人（1994）发现从父亲那里继承了一个无功能的 Igf2r 基因的小鼠胚胎是可行的，并且可以正常发育成成年人；然而，大多数从母亲那里继承了相同突变等位基因的小鼠在出生时死于严重的心脏异常。从母亲那里继承突变等位基因的小鼠在其组织中不表达 Igf2r，比正常同胞大 25% 到 30%，循环 IGF2 和 IGF 结合蛋白水平升高，尾部有轻微扭结。过度生长的发现可能支持这样的建议，即 IGF2 母体印记的松弛在 Beckwith-Wiedemann 综合征（ 130650 ）（ Feinberg, 1993 ） 的特征中起作用。
▼ 等位基因变体（ 2 示例）：
.0001 肝细胞癌，体细胞
IGF2R、GLY1449VAL
德索萨等人（1995）在 IGF2R 基因的 1 个等位基因中发现了 C 到 A 的颠换，在基因产物中产生了一个 gly1449 到 val 的氨基酸取代。这种突变是在一个肿瘤中发现的，该肿瘤通过杂合性丧失（LOH） 来判断另一个等位基因的缺失。
.0002 体细胞肝细胞癌
IGF2R、GLY1464GLU
德索萨等人（1995）在 IGF2R 基因的 1 个等位基因中发现了 G 到 A 的转变，在基因产物中产生了 gly1464 到 glu 的氨基酸取代。这种突变是在一个肿瘤中发现的，该肿瘤通过杂合性丧失（LOH） 来判断另一个等位基因的缺失。
