近端肾小管酸中毒，伴有眼部异常; 溶质载体家族 4（碳酸氢钠协同转运体），成员

碳酸氢钠协同转运蛋白（NBC） 介导钠离子和碳酸氢根离子在许多细胞质膜上的耦合运动。这是一个电生成过程，每个钠离子具有 3 个碳酸氢根离子的表观化学计量。碳酸氢钠协同转运参与碳酸氢盐分泌/吸收和细胞内 pH 调节。Romero 和 Boron（1999）回顾了 NBC。Soleimani 和 Burnham（2000）回顾了 NBC 及其在生理和病理生理状态下的调节。

▼ 克隆与表达

通过在 EST 数据库中搜索与阴离子交换剂 AE 家族（例如，SLC4A3； 106195）相似的序列， Burnham 等人（1997）鉴定了与大鼠 Ae3（Slc4a3） 相似的人胰岛细胞 EST。他们使用基于 EST 的寡核苷酸筛选了人类肾脏 cDNA 文库，并分离了编码肾脏 NBC 的 cDNA，他们象征着 kNBC。推导出的 1,035 个氨基酸的 kNBC 蛋白与人脑 AE3（SLC4A3） 有 29% 的相同性。kNBC 包含 3 个潜在的 N 连接糖基化位点、预测的 cAMP 依赖性蛋白激酶、蛋白激酶 C 和酪蛋白激酶 II 磷酸化位点，以及 C 末端的高度亲水性氨基酸片段。使用与 kNBC 的 C 末端区域相对应的探针进行的 Northern 印迹分析检测到一个 7.6 kb 的转录本，在肾脏和胰腺中具有高水平，而在大脑中水平较低。功能研究表明在表达 kNBC 的 HEK293 细胞中碳酸氢钠协同转运。

Abuladze 等人使用源自人类胰腺的 NBC EST（1998）筛选了人类胰腺 cDNA 文库并克隆了代表胰腺 NBC 的全长编码序列的 cDNA，他们将其命名为 pNBC。复合人类 pNBC cDNA 与Abuladze 等人的全长小鼠 pNbc cDNA 有 93% 相同（1998）也克隆了。预测的 1,079 个氨基酸的人 pNBC 蛋白具有 12 个跨膜结构域和亲水性细胞内 N 端和 C 端区域。阿布拉泽等人（1998）发现 pNBC 和 kNBC 的 C 末端 994 个氨基酸是相同的。pNBC 独特的 N 末端区域包含蛋白激酶 A、蛋白激酶 C 和酪蛋白激酶 II 的共有磷酸化位点，所有这些都在 kNBC 的 N 末端缺乏。使用特异性针对 pNBC 的 N 末端的探针进行的 Northern 印迹分析揭示了一个大约 7.7-kb 的人类转录物，主要在胰腺中表达，在肾脏和其他几个组织中表达较少。相比之下，对 kNBC 独特的 5 素数区域的探测仅在肾脏中检测到大约 7.6-kb 的人类转录本。阿布拉泽等人（1998）表明负责 pNBC 和 kNBC 组织特异性表达的机制可能涉及下游启动子的激活和/或肾脏中初级转录物的差异剪接。原位杂交研究在小鼠胰腺的导管和腺泡中检测到 pNbc。pNbc 在非洲爪蟾卵母细胞中的表达诱导碳酸氢钠协同转运。

通过用大鼠肾脏 Nbc cDNA 筛选人类心脏 cDNA 文库，然后采用 PCR 方法，Choi 等人（1999）分离出编码心脏 NBC 的全长 cDNA，他们称之为 hhNBC。他们报告说 hhNBC 的编码序列与 pNBC 的编码序列相同（Abuladze 等人，1998 年）。然而，hhNBC 和 pNBC 的 5 素数非翻译区不同。使用 hhNBC 编码序列的 5 主要区域作为探针的 Northern 印迹分析检测到大约 9 kb 的转录本，该转录本在胰腺中强烈表达，而在心脏和大脑中表达较弱。崔等人（1999）发现 hhNBC 和 kNBC（ Burnham et al., 1997 ） 在非洲爪蟾中表达时都是产电的。

▼ 基因功能

Usui 等人的研究（1999）证实肾脏和胰腺 NBC 都参与了钠和碳酸氢盐从角膜基质到房水的转移。

使用免疫组织化学，Usui 等人（2001）在角膜内皮、小梁网、色素和非色素睫状上皮和晶状体上皮中检测到 kNBC1 和 pNBC1。巩膜、结膜、角膜上皮和基质、晶状体纤维细胞、睫状肌细胞和视网膜没有被标记。臼井等人（2001）建议 NBC1 有助于角膜和晶状体中的净液体转移，并可能影响小梁网络的收缩性。NBC1 的失活会破坏眼睛的稳态，导致带状角膜病变、青光眼和白内障。

通过小鼠小脑提取物的免疫沉淀，Shirakabe 等人（2006）发现 Irbit（AHCYL1; 607826 ） 与 pNbc1 相互作用，但它不与 kNbc1 相互作用。Irbit 与 N 末端 pNbc1 特异性结构域结合，这种结合依赖于 Irbit 的多个丝氨酸的磷酸化。非洲爪蟾卵母细胞的电生理分析表明，pNbc1 需要 Irbit 的共表达才能显示出大量的转运活性，而 kNbc1 则显示出孤立于 Irbit 的大量活性。白壁等人（2006）得出结论，IRBIT 通过与 pNBC1 的相互作用在 pH 调节中发挥作用。

▼ 基因结构

阿布拉泽等人（2000）确定 SLC4A4 基因跨越大约 450 kB 并包含 26 个外显子。外显子 1 特异于 pNBC1 转录本；kNBC1 和 hNBC1 分别从内含子 3 和内含子 1 中的替代启动子转录。研究结果表明，这 3 个转录本由 SLC4A4 基因编码。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Abuladze 等人（1998）将 SLC4A4 基因定位到染色体 4q21。

Gross（2016）基于 SLC4A4 序列（GenBank AF007216 ） 与基因组序列（GRCh38） 的比对，将 SLC4A4 基因对应到染色体 4q13.3。

▼ 分子遗传学

Igarashi 等人在 2 名患有近端肾小管酸中毒、智力低下和双侧青光眼、白内障和带状角膜病变的无关患者中（ 604278 ）（1999）鉴定了 SLC4A4 基因中的纯合突变（ 603345.0001 ; 603345.0002 ）。作者认为，这些突变导致角膜基质中碳酸氢盐浓度增加，这将促进钙沉积，导致带状角膜病变。五十岚等人（1999）建议基因中一个共同区域的突变会使肾脏和胰腺同种型失活。

▼ 命名法

雨果命名委员会已将 NBC2 列为 SLC4A4 的替代符号。

▼ 等位基因变体（ 3 精选示例）：

.0001 近端肾小管酸中毒，伴有眼部异常和智力低下
SLC4A4、ARG298SER
Igarashi 等人在一名身材矮小、近端肾小管酸中毒、智力迟钝和双侧青光眼、白内障和带状角膜病变的患者中（ 604278 ）（1999）在 SLC4A4 ORF 的核苷酸 1043 处鉴定出纯合 A 到 C 颠换，导致密码子 298（R298S） 处的 arg 到 ser 取代。22 岁时，患者完全失明，血清淀粉酶升高，没有胰腺炎的临床症状。NBC 活性降低到野生型的 55%。这种突变导致 Cfo1 位点的增加。在 78 名无关的正常日本人中未发现该突变。

.0002 近端肾小管酸中毒，伴有眼部异常和智力低下
SLC4A4、ARG510HIS
Igarashi 等人在一名身材矮小、近端肾小管酸中毒、智力迟钝和双侧青光眼、白内障和带状角膜病变的患者中（ 604278 ）（1999）在 SLC4A4 基因的 1678 位核苷酸处鉴定出纯合 G 到 A 转换，导致密码子 510（R510H） 处的 arg 到他的取代。这种产生 Hph1 位点的突变在 78 名不相关的日本人中未发现。R510H 突变导致 NBC 活性降低至野生型的 57%。

.0003 近端肾小管酸中毒，伴有眼部异常和智力低下
SLC4A4、GLN29TER
Igarashi 等人在一名患有近端肾小管酸中毒、智力低下和双侧青光眼的患者中（ 604278 ）（2001）鉴定了 SLC4A4 基因中的纯合 234C-T 转换，导致 gln29-to-ter（Q29X） 替换。该突变预测了一种截短的 kNBC1 蛋白，该蛋白缺乏 C 末端的 1,007 个氨基酸，可能导致功能丧失。患者没有白内障或带状角膜病变。