肺动脉高压，原发性，2

渡边等人（1997）确定了 SMAD9，他们称之为 MADH6。他们分离出代表 2 个交替剪接的 MADH6 转录本 MADH6a 和 MADH6b 的人类胎儿大脑 cDNA。MADH6a 和 MADH6b cDNA 分别编码推导的 467 和 430 氨基酸蛋白质。与全长 MADH6a 相比，MADH6b 缺少外显子 3，导致中央富含脯氨酸结构域中的 37 个氨基酸缺失。作者报告了 MADH6 和 MADH1（601595） 之间 80% 的氨基酸同一性和 MADH6 和 MADH2（ 601366 ） 之间 67%的氨基酸同一性）。Northern印迹分析检测到成人心脏、大脑、胎盘、肺、骨骼肌、前列腺、睾丸、卵巢和小肠中6.6-kb MADH6转录物的弱表达。在胎儿脑、肺和肾中检测到稍强的表达，但在胎儿肝脏中没有表达。

Nishita 等人使用非洲爪蟾 Smad1（ 601595 ） 探测胎盘 cDNA 文库（1999）克隆了 SMAD9 的 2 个剪接变体，他们称之为 SMAD8 和 SMAD8B。全长 SMAD8 包含 N 端和 C 端 Mad 同源结构域（分别为 MH1 和 MH2），MH2 包含一个 SSxS 磷酸化基序。与全长 SMAD8 相比，SMAD8B 缺少外显子 6，导致 MH2 结构域的 47 个氨基酸截断，从而去除了 SSxS 基序。Northern印迹分析在所有检查的组织中检测到6.2-kb转录物的可变表达。RT-PCR 显示 SMAD8B 在脑中的表达比 SMAD8 弱，但两者在胎盘、肾脏和心脏中的表达相同。

▼ 基因结构

渡边等人（1997）和Nishita 等人（1999）报道 SMAD9 基因包含 6 个编码外显子。

▼ 测绘

通过辐射杂交作图和荧光原位杂交，Watanabe 等人（1997）将 MADH9 基因定位于染色体 13q12-q14。

▼ 基因功能

组成型活性 ALK2（ACVR1, 102576 ），一种骨形态发生蛋白（BMP；参见112264 ） I 型受体，可磷酸化 SSxS 基序上的 SMAD8。磷酸化的 SMAD8 与 SMAD4（600993 ）结合，二聚体易位进入细胞核（ Chen et al., 1997 ）。Nishita 等人通过用带有表位标记的构建体共转染人胚胎肾细胞（1999）表明 SMAD8 与 SMAD4 相互作用，但不与其他 SMAD 相互作用。SMAD8B 与 SMAD4 和 SMAD8 相互作用。当在 COS-7 细胞中表达时，SMAD8 和 SMAD8B 都主要在细胞质中。组成型活性 ALK2 的磷酸化导致 SMAD8 的核易位，但不是缺乏磷酸化基序的 SMAD8B。在小鼠成肌细胞中，SMAD8 和组成型活性 ALK2 的共转染激活了报告基因的转录，并且通过包含 SMAD8B 减少了激活。西田等人（1999）得出结论，SMAD8 和 SMAD8B 分别正向和负向调节 BMP 信号传导。

戴维斯等人（2008）证明 TGF-β 和 BMP 在人血管平滑肌细胞中诱导收缩表型是由 miR21（ 611020 ） 介导的。miR21 下调 PDCD4（608610 ），后者又充当平滑肌收缩基因的负调节剂。令人惊讶的是，TGF-β 和 BMP 信号通过转录后步骤促进了成熟 miR21 表达的快速增加，促进了 Drosha 复合物将 miR21（pri-miR21） 的初级转录物加工成前体 miR21（pre-miR21）（ 608828 ） . TGF-β 和 BMP 特异性 SMAD 信号传感器 SMAD1（ 601595 ）、SMAD2（ 601366 ）、SMAD3（ 603109 ） 和 SMAD5（ 603110 ）） 在与 RNA 解旋酶 p68（DDX5; 180630 ） 的复合物中被招募到 pri-miR21，这是 Drosha 微处理器复合物的一个组成部分。此过程不需要共享辅因子 SMAD4（ 600993 ）。戴维斯等人（2008 年）得出结论，配体特异性 SMAD 蛋白对 microRNA 生物发生的调节对于控制血管平滑肌细胞表型和潜在地对于由 TGF-β 和 BMP 信号通路介导的 SMAD4 非依赖性反应至关重要。在戴维斯等人的报告的后续行动中（2008），德雷克等人（2011）发现 BMPR2 对于 SMAD 介导的 miR 加工至关重要。SMAD9 丢失（ 603295） 也影响平滑肌细胞和内皮细胞中的 miR 加工，但它不影响经典 BMP 信号传导。敲除单个受体 SMADs 1、5 和 9 会降低两种细胞中加工的 miR21 水平，这表明这种 miR 加工途径形成了一个复合物。研究结果表明，SMAD9 对这种 miR 通路也是必不可少的。

▼ 分子遗传学

原发性肺动脉高压 2

在患有原发性肺动脉高压 2（PPH2; 615342 ） 的患者中，Shintani 等人（2009）鉴定了 SMAD9 基因（ 603295.0001 ） 中的杂合截断突变。体外功能表达分析显示突变型 SMAD9 蛋白不能被磷酸化，不与 SMAD4 相互作用，并且在激活 BMP 响应启动子报告基因方面效率低下，导致下游 TGFB/BMP 信号通路下调。

在患有 PPH2 的女性中，Drake 等人（2011）鉴定了 SMAD9 基因中的杂合截断突变（R294X; 603295.0003 ）。来自该患者的肺动脉内皮细胞在用 BMP9 处理时未显示出对 miR21 的显着诱导。与对照相比，突变细胞显示出增加的增殖，并且 miR21 的过表达诱导了生长抑制。SMAD9 突变细胞中 SMAD9 的过表达使增殖率和 miR 水平正常化。典型的 BMP 信号在 SMAD9 突变细胞中保持相对完整，下游靶基因的倍数变化减少不到 50%。研究结果表明异常的 miR 加工可能在 PPH 的发病机制中起重要作用。

待确认的关联

有关 SMAD9 基因变异与错构瘤性息肉病和胃肠神经节神经瘤之间可能关联的讨论，请参见603295.0004。

▼ 动物模型

肺动脉高压（PAH；见178600），一种进行性的致命疾病，导致肺动脉树的病理变化，最终导致右心衰竭。PAH 家族中 II 型骨形态发生蛋白（Bmp） 受体 BMPR2（ 600799 ） 突变的鉴定表明 Bmp 信号传导在 PAH 的发病机制中。黄等人（2009 年）通过创建 Smad8-null 小鼠研究了 Smad8，它是 Bmp 信号下游的不同受体调节的 Smad。成年小鼠中 Smad8 功能的丧失导致肺动脉远端的特征性变化，包括在 PAH 患者中观察到的内侧增厚和平滑肌增生。Smad8 突变的肺血管有上调的激活素（见147290 ）/Tgf-β（ 190180 ） 信号转导和病理重塑与异常 Prx1（PRRX1; 167420 ） 和肌腱蛋白 C（TNC; 187380 ） 表达。Smad8 突变体的一个子集有肺腺瘤，可能揭示了 Smad8 在正常生长控制中的功能。黄等人（2009）假设 Smad8 可能在肺动脉高压和肺肿瘤发生中起作用。

Sartori 等人使用具有骨骼肌特异性敲除或敲除 BMP 信号分子的小鼠（2013）发现 BMP 信号通过 Smad1、Smad5 和 Smad8（Smad1/5/8） 和 Smad4 起作用，调节肌肉质量。抑制 BMP 信号会导致肌肉萎缩，消除肌肉抑制素（MSTN; 601788 ） 缺陷小鼠的肥大表型，并加剧去神经和禁食的肌肉萎缩效应。需要 Bmp14（GDF5; 601146 ） 来防止去神经支配后过度的肌肉损失。BMP-Smad1/5/8-Smad4 通路负调控 Fbxo30（ 609101 ），这是一种肌肉损失所需的泛素连接酶。抑制 Fbxo30 可保护 Smad4 缺陷肌肉的去神经肌肉萎缩和钝化萎缩。萨托里等人（2013）得出结论，BMP 信号传导是控制肌肉质量的主要途径，并且由抑制肌肉生长抑制素引起的肥大表型是由不受限制的 BMP 信号传导引起的。

▼ 等位基因变体（ 4个精选示例）：

.0001 肺动脉高压，原发性，2
SMAD9, CYS202TER
在患有原发性肺动脉高压 2（PPH2; 615342 ） 的患者中，Shintani 等人（2009）鉴定了 SMAD9 基因外显子 2 中的杂合 606C-A 颠换，导致 cys202-to-ter（C202X） 取代。预计截短的蛋白质缺少 228 个 C 末端残基，包括 MH2 结构域和 SXS 磷酸化位点。在 150 名对照中未发现突变。这个男孩在 8 岁时被诊断出患有肺动脉高压。家族史显示未受影响的父亲也携带该突变，表明外显率降低。先证者的两个同胞分别在 13 岁和不到 2 岁时死于肺部疾病。体外功能表达分析表明，突变型 SMAD9 蛋白不能被磷酸化，不与 SMAD4（ 600993 ） 相互作用，并且在激活 BMP 响应启动子-报告基因方面效率低下。

.0002 肺动脉高压，原发性，2
SMAD9, LYS43GLU
Nasim 等人在一名患有原发性肺动脉高压 2（PPH2; 615342 ）的 7 岁日本女孩中（2011）鉴定了 SMAD9 基因中的杂合 c.127A-G 转换，导致 MH1 结构域中高度保守的残基发生 lys43 到 glu（K43E） 取代。选择 SMAD9 进行研究是因为它在 BMP 信号通路中的作用。患者的父母无法进行研究，但在几个大型对照数据库或 340 个日本对照样本中均未发现该变体。与野生型相比，报告构建体中突变蛋白的表达产生了降低的基础活性和对配体刺激的反应受损。与野生型相比，突变蛋白的表达没有差异。纳西姆等人（2011）表明该变体的中等影响表明它可能是 PPH 发展的易感因素。

.0003 肺动脉高压，原发性，2
SMAD9、ARG294TER
在一名患有原发性肺动脉高压（PPH2; 615342 ）的 26 岁女性中， Drake 等人（2011）鉴定了 SMAD9 基因中的杂合 arg294-to-ter（R294X） 替换。没有提供进一步的临床信息。

.0004 意义不明的变体
SMAD9、VAL90MET
该变体被归类为意义未知的变体，因为它对错构瘤性息肉病和胃肠神经节神经瘤的贡献尚未得到证实（见158350 ）。

Ngeow 等人在一名患有错构瘤性息肉病综合征（HPS） 的 38 岁高加索男性中，已知 HPS 相关基因的突变呈阴性（2015）进行了全外显子组测序并确​​定了杂合子系 val90-to-met（V90M） 替代。转染的 HEK293 细胞中的功能分析显示，与健康对照相比，患者淋巴母细胞系中的 PTEN（ 601728 ） mRNA 和蛋白质水平较低，并且在患者的息肉组织中也观察到 PTEN 蛋白表达降低。然而，由于 SMAD9 不能直接结合 PTEN 启动子，Ngeow 等人（2015）研究了 miR21（ 611020），BMP-SMAD9 信号通路的直接下游效应器，已知直接靶向 PTEN 并抑制 PTEN 表达。作者证明，与野生型相比，BMP4（ 112262 ） 处理的突变细胞中 miR21 的表达显着增加，这是由于突变体 SMAD9 与初级 miR21（pri-miR21） 的结合增加，因此 pri-miR21 加工成成熟 miR21 的过程增加。Ngeow 等人（2015）得出结论，V90M 是一种功能获得性突变，导致 miR21 表达增加，从而导致 PTEN mRNA 和蛋白质稳定性降低。先证者出现持续性腹泻和体重减轻，结肠镜检查显示整个结肠弥漫性 3 至 5 毫米息肉。组织学分析表明，这些是错构瘤性息肉，混合有成熟脂肪或神经节神经瘤增生。先证者有一个受影响的兄弟，他在 20 多岁时被诊断出患有息肉病；他们的父亲患有弥漫性息肉病并在 40 多岁时去世，一位姨妈和叔叔在 40 多岁时死于早发性结直肠癌。受影响的家庭成员无法获得 DNA。