BARDET-BIEDL 综合征，4 型

BBS4 是 7 种 BBS 蛋白中的一种，它们形成纤毛发生所需的蛋白质复合物的稳定核心（Nachury 等人，2007 年）。

▼ 克隆与表达

Mykytyn 等人（2001）分析了染色体 15q22 上 Bardet-Biedl 综合征 4（BBS4; 参见209900 ） 关键作图区域内的 EST 簇，并确定了一个具有 519 个密码子的开放解读码组的重叠群。

Shah 等人使用微阵列分析（2008）表明人类气道上皮细胞表达了所有 12 个 BBS 基因。免疫组织化学分析将 BBS2 和 BBS4 定位到与活动纤毛相关的细胞结构中。

▼ 基因结构

Mykytyn 等人（2001）发现 BBS4 基因包含 16 个外显子，跨度约为 52 kb。

▼ 测绘

通过序列分析，Mykytyn 等人（2001）将 BBS4 基因对应到染色体 15q22。

▼ 基因功能

Mykytyn 等人（2001）指出，预测的 BBS4 蛋白序列与来自包括古细菌和植物在内的几个物种的 O-连接 N-乙酰氨基葡萄糖转移酶（OGT; 300255 ） 具有最强的同源性。植物OGT是参与拟南芥多种发育过程的信号转导蛋白。在人类中，OGT 与胰岛素抵抗有关，并可能在糖尿病中起作用。

金等人（2004）表明 BBS4 定位于中心体的中心卫星和初级纤毛的基体，在那里它作为动力蛋白转移机制（DCTN1; 601143） 的 p150（胶合） 亚基的转换因子来募集中心体周围物质 1 蛋白（PCM1; 600299） 及其相关货物运往卫星。BBS4 的沉默诱导 PCM1 错误定位和伴随的中心体微管脱锚、细胞分裂停滞和凋亡细胞死亡。与在某些 Bardet-Biedl 综合征患者中发现的相似的 2 种截短形式的 BBS4 的表达对 PCM1 和微管具有相似的影响。这些发现表明，中心粒周围蛋白的靶向或锚定缺陷和微管解体有助于 BBS 表型，并为家族性肥胖、糖尿病和视网膜变性的可能原因提供新的见解。金等人（2004）评论说，Bardet-Biedl 综合征似乎是第一个可归因于中心周功能障碍的多效性表型。

纳丘里等人（2007）发现 BBS1（ 209901 ）、BBS2（ 606151 ）、BBS4、BBS5（ 603650 ）、BBS7（ 607590 ）、BBS8（TTC8; 608132 ） 和 BBS9（ 607968 ） 从人视网膜色素上皮（RPE） 中按化学计量共纯化） 细胞和小鼠睾丸。PCM1 和 α-微管蛋白（见602529 ）/β-微管蛋白（ 191130 ） 以亚化学计量的量共纯化。Nachury 等人的复合物的表观分子量（2007）称为BBSome，为438 kD，沉降系数为14S。该复合物与 PCM1 定位于细胞质中的非膜中心卫星，在没有 PCM1 的情况下定位于睫状膜。共转染和免疫沉淀实验表明 BBS9 是复杂的组织亚基，BBS5 介导与磷脂的结合，主要是磷脂酰肌醇 3-磷酸。BBS1 介导与小 G 蛋白 RAB8（RAB8A; 165040 ）的鸟嘌呤核苷酸交换因子RABIN8（RAB3IP; 608686 ） 的相互作用。纳丘里等人（2007）发现RAB8通过将胞外囊泡融合到睫状膜底部来促进睫状膜生长。他们得出结论，BBS 蛋白可能在向初级纤毛的膜转移中发挥作用。

洛克特夫等人（2008）发现 BBIP10（ 613605 ） 与来自 RPE 细胞的 BBS 蛋白复合物共纯化和共沉淀。通过小干扰 RNA 敲低 RPE 细胞中的 BBIP10 会损害 BBS 蛋白复合物的组装并导致纤毛发生失败。BBS1、BBS5 或 PCM1 的敲除导致 RPE 细胞中纤毛发生的类似失败。BBIP10 或 BBS8 的消耗增加了间期细胞中中心体分裂的频率。BBIP10 还在细胞质微管稳定和乙酰化中发挥作用，这似乎与其在 BBS 蛋白复合物组装中的作用无关。

Jin 等人使用具有均质牛视网膜的蛋白质下拉测定法（2010）表明 ARL6（ 608845 ） 与 BBS 蛋白复合物结合。人类 RPE 细胞中 ARL6 的消耗不会影响复合物的组装，但会阻止其定位到纤毛。将 ARL6 和蛋白质复合物靶向纤毛需要 ARL6 结合 GTP，但不需要 ARL6 GTPase 活性。当处于 GTP 结合形式时，ARL6 的 N 端两亲螺旋结合脑脂质脂质体并募集 BBS 蛋白复合物。招募后，该复合物似乎聚合成电子致密的平面涂层，并在测试货物蛋白向睫状膜的横向转移中发挥作用。

通过对转基因小鼠睾丸进行质谱分析，Seo 等人（2011）发现 Lxtfl1（ 606568） 与人 BBS4 和核心小鼠 BBS 复合亚基 Bbs1、Bbs2、Bbs5、Bbs7、Bbs8 和 Bbs9 共纯化。人 RPE 细胞的免疫组织化学分析显示 LXTFL1 和 BBS9 在细胞质斑点中的共定位。使用小干扰 RNA 揭示了 BBS 复合体组装和转移中每个 BBS 亚基的不同功能。LZTFL1 耗竭和过表达研究表明 LZTFL1 在 BBS 复合体转移中具有负面作用，但 LZTFL1 对 BBS 复合体组装没有影响。突变分析表明，Lztfl1 的 C 端半部分与 Bbs9 的 C 端结构域相互作用，Lztfl1 的 N 端部分负调控 BBS 复合物转移。几个 BBS 亚基和 LZTFL1 的消耗也改变了 Hedgehog（SHH; 600725 ） 信号，如 GLI1（165220 ） SMO（SMOH; 601500 ） 的表达和纤毛转移。

Anosov 和 Birk（2019）研究了 BBS4 在前脂肪细胞小鼠细胞系中的表达。使用免疫细胞化学和细胞蛋白分离，他们表明 BBS4 定位于内质网。在小鼠前脂肪细胞分化的第 3 天，BBS4 的 siRNA 敲低导致基线时裂解的 ATF6（ 605537 ） 和磷酸化的 IRE1A（ 604033 ） 显着减少，并响应诱导的 ER 应激。在 BBS4 敲低小鼠脂肪细胞中诱导 ER 应激导致 XBP1（ 194355 ） 在脂肪细胞分化过程中的 ER 保留，表明 BBS4 在 ER 应激反应和 ER 转移中的作用。

▼ 生化特征

Jin 等人使用计算分析（2010）发现 BBS 蛋白复合物与经典外壳复合物 COPI（ 601924 ）、COPII（参见610511 ） 和网格蛋白 AP1（参见603531 ） 具有相同的结构特征。BBS4 和 BBS8 几乎完全由四肽重复序列（TPR） 组成（分别为 13 和 12.5 个 TPR），预计它们会折叠成延伸的杆状 α 螺线管。BBS1、BBS2、BBS7 和 BBS9 各有一个 N 端 β-螺旋桨折叠，然后是一个两亲螺旋接头和一个 γ-适应蛋白（AP1G1; 603533） 耳朵图案。在 BBS2、BBS7 和 BBS9 中，耳朵基序后面是一个 α/β 平台结构域和一个 α 螺旋。在 BBS1 中，在 β 螺旋桨的第二个和第三个叶片之间插入一个 4 螺旋束。BBS5 包含 2 个 血小板-白细胞C 激酶底物（PLEK; 173570 ） 同源结构域和一个 3 螺旋束，而 BBIP10 由 2 个 α 螺旋组成。金等人（2010）得出的结论是，BBS 蛋白复合体中大量的 β 螺旋桨、α 螺线管和附属结构域表明它与典型的外壳复合体具有进化关系。

▼ 分子遗传学

在 BBS4 连锁贝都因亲属的先证者中，BBS4 基因座最初被绘制在其中（Carmi 等人，1995 年），Mykytyn 等人（2001）对 BBS4 基因编码区和共有剪接位点进行测序，并在外显子 12 中检测到纯合 G 到 C 颠换，预测密码子 295 处精氨酸到脯氨酸的取代（R295P；600374.0001）。这种 R295P 变体与家族中的疾病完全隔离，并且在 48 名无关的贝都因阿拉伯对照中未发现。在一个意大利 BBS4 家族的受影响成员中，他们发现了该基因（ 600374.0002 ） 的部分缺失。在一个以色列阿拉伯家庭中也发现了同样的缺失。在 2 个欧洲家族中发现了两种不同的纯合突变。

卡萨尼斯等人（2002 年）在一个由 177 个 BBS 家庭组成的多种族队列中，结合单倍型分析和突变筛查，评估了 BBS4 基因的突变谱。与先前基因分析的预测一致，数据表明 BBS4 中的突变可能导致不到 3% 的受影响家庭发生 BBS。此外，来自 BBS2、BBS4 和 BBS6（ 604896 ） 基因的综合突变数据提出了 BBS4 可能与 BBS2 和 BBS1 参与三等位基因遗传的可能性，但不参与其他已知基因座。建立三等位基因座配对可能对阐明不同 BBS 蛋白之间的功能关系很重要。

▼ 动物模型

库拉加等人（2004 年）检查了 Bbs1 或 Bbs4 基因缺失的小鼠。BBS 蛋白的功能丧失会影响嗅觉上皮，但不会影响呼吸上皮，导致纤毛边界严重减少、树突微管网络解体以及嗅觉纤毛蛋白在树突和细胞体中的捕获。

Mykytyn 等人（2004）发现缺乏 Bbs4 蛋白的小鼠具有人类 Bardet-Biedl 综合征 4 表型的主要成分，包括肥胖和视网膜变性。BBS4 视网膜病变涉及光感受器（视网膜的初级纤毛细胞）的凋亡性死亡。Bbs4-null 小鼠同时发育出运动纤毛和初级纤毛，表明Bbs4 不是全球纤毛形成所必需的。雄性 Bbs4-null 小鼠没有形成精子鞭毛。这些突变数据证明了 Bbs 蛋白的功能与纤毛之间的联系。为了进一步评估纤毛和 BBS 之间的关联，Mykytyn 等人（2004）对模式生物中的 BBS 蛋白进行了同源性比较，发现 BBS 蛋白在纤毛生物中是特别保守的。

Eichers 等人（2006）通过靶向灭活鼠 Bbs4 基因产生了 BBS4 的小鼠模型。尽管与野生型相比，这些小鼠最初是矮胖的，但它们后来以性别依赖的方式变得肥胖，雌性比雄性更早且更严重。血液化学测试表明肝脏特征异常、肝功能障碍迹象，以及与代谢综合征相似的胰岛素和瘦素水平升高（见605552）。受影响的小鼠还出现年龄依赖性视网膜营养不良并表现出与焦虑相关的行为。出生缺陷，如神经管缺陷，很少发生。

Swiderski 等人（2007 年）在 Bbs4 基因敲除小鼠视网膜变性模型中鉴定并表征了与感光细胞丢失相关的基因表达变化。与使用 2 倍截断值的对照相比，354 个探针在 Bbs4 -/- 眼中差异表达。由于感光细胞丢失，许多与视觉相关的转录物减少。应激反应基因 Edn2（ 131241 ）、Lcn2（ 600181 ）、Serpina3n 和 Socs3（ 604176 ） 的表达增加） 早在出生后第 4 周就在 4 个 BBS 小鼠模型品系的眼中被注意到。在所有 4 株中观察到出生后第 2 周感光细胞外核层中的细胞凋亡活动爆发和出生后第 4 至 6 周高度杂乱无章的外段。Bbs4 -/- 小鼠中光感受器的特定损失允许Swiderski 等人（2007）确定一组与其他细胞类型相比优先在光感受器中表达的基因。动物模型的眼睛暗示 BBS 蛋白在建立光感受器的正确结构和功能方面起着关键的早期作用。

通过对轴突蛋白进行免疫染色，Tan 等人（2007）证明小鼠背根神经节神经元含有纤毛。Bbs1-null 和 Bbs4-null 小鼠表现出与感觉神经元内的热感觉通道 Trpv1（ 602076 ） 和机械感觉通道 Stoml3（ 608327 ） 的转移改变相关的热感觉和机械感觉的行为缺陷。这些发现在缺乏 Bbs7 或 Bbs8（TTC8; 608132 ）的秀丽隐杆线虫中得到了复制。对 9 名 BBS 患者的详细检查显示，其中大多数患者的外周感觉明显下降。

Shah 等人使用缺乏 Bbs2、Bbs4 或 Bbs6 的小鼠以及在 Bbs1（ 209901 ）中具有met390-to-arg（M390R; 209901.0001 ） 突变的小鼠（2008）表明纤毛发生不需要BBS蛋白的表达，但它们的缺失导致覆盖气道上皮细胞的一小部分纤毛结构缺陷。最常见的异常是纤毛尖端附近充满囊泡的隆起，所有突变小鼠品系的气道纤毛中都存在同样的畸形外观。Bbs4-null 和 Bbs1 突变小鼠的纤毛跳动频率低于野生型纤毛。与野生型小鼠相比，用卵白蛋白免疫的 Bbs2 或 Bbs4 缺失小鼠的气道高反应性和炎症均未增加。相反，突变动物被部分保护免受气道高反应性。

贝尔巴里等人（2008 年）报道，BBS 蛋白是 G 蛋白偶联受体定位到小鼠中枢神经元初级纤毛所必需的。缺乏 Bbs2 或 Bbs4 的神经元缺乏 Sstr3（ 182453 ） 和 Mchr1（GPR24; 601751 ） 的纤毛定位。因为 MCHR1 参与了摄食行为的调节，所以 Berbari 等人（2008 年）得出结论，BBS 表型是由于纤毛信号蛋白的错误定位引起的信号改变。

拉赫穆尼等人（2008）研究了 Bbs2 -/-、Bbs4 -/- 和 Bbs6 -/- 小鼠，发现肥胖与高瘦素血症（ 164160 ） 以及对瘦素的厌食和减肥作用的抵抗力有关。尽管所有 3 种 BBS 小鼠模型都对瘦素的代谢作用具有类似的抵抗力，但只有 Bbs4 -/- 和 Bbs6 -/- 小鼠对瘦素对肾交感神经活动和动脉压的影响仍然有反应，并发展为高血压。作者还发现，BBS 小鼠下丘脑中阿片黑皮质素原（POMC; 176830 ） 的表达降低，并表明 BBS 基因在维持 POMC 神经元的瘦素敏感性方面发挥着重要作用。

▼ 等位基因变体（ 4个精选示例）：

.0001 BARDET-BIEDL 综合征 4
BBS4、ARG295PRO
在与 Bardet-Biedl 综合征（BBS4; 615982 ） 的大型近交系贝都因人血缘关系中，发现了 BBS4（ Carmi 等人，1995 ），对应到 15q，Mykytyn 等人（2001）在受影响的成员中发现了一个新基因的外显子 12 中的 arg295 到 pro 错义突变。

.0002 巴德-比德尔综合征 4
BBS4、EX3-4 删除
在一个意大利家庭和一个患有 Bardet-Biedl 综合征（BBS4; 615982 ） 的以色列阿拉伯家庭中，Mykytyn 等人（2001）发现一个新基因 BBS4 缺失了外显子 3 和 4（48 个密码子）。缺失断点发生在内含子 2 和 4 的 Alu 重复元件内。单倍型分析表明突变在 2 个家族中孤立发生。删除涉及 6 kb。

Iannaccone 等人（2005 年）描述了Mykytyn 等人先前报道的来自意大利家庭的 2 个人的嗅觉下降（2001 年）。

.0003 巴德-比德尔综合征 4
BBS4、IVS3、AG、-2
Katsanis 等人在沙特阿拉伯近亲家庭中患有 Bardet-Biedl 综合征（BBS4; 615982 ） 的个体中（2002）确定了 BBS4 基因中外显子 4（IVS3-2A-G） 的受体剪接位点的 A 到 G 转换的纯合性。改变被认为是致病的，因为它在 108 条种族匹配的对照染色体中没有发现，并且由于错接和随后的无意义介导的 RNA 衰变，预计会导致无效等位基因（Losson 和 Lacroute，1979 年）。

.0004 巴德-比德尔综合征 4
BBS4, ALA364GLU
Katsanis 等人是库尔德血统的近亲（2002）观察到 BBS4（ 615982 ） 与 BBS4 基因中 1091C-A 颠换的纯合性有关，预计会导致 ala364 到 glu（A364E） 改变，这是多肽局部极性的潜在有害变化. 在 384 条对照染色体中未检测到该突变，其中包括 84 条库尔德染色体。受影响的个体是亲属中唯一的纯合子；2 名未受影响的同胞是携带者。通过单倍型分析，遗传数据已将该家族排除在所有其他 BBS 基因座之外。