成人白细胞营养不良
薄层蛋白是核薄层的主要成分,是真核细胞核被膜的基础(参见薄层 A,150330)。Maeno等(1995)指出,lamins是中间丝蛋白家族的成员。脊椎动物的lamin分为A和B两种类型,哺乳动物的体细胞显示两种类型的每种:lamin A和C为A型,B1和B2为B型。另外,已经报道了两种类型的生殖细胞特异性lamin(Furukawa和Hota,1993和Furukawa等,1994)。尽管A型lamins以发育受控的方式表达,但B型lamins在各种细胞中表达。
细胞遗传学位置:5q23.2
基因座标(GRCh38):5:126,776,622-126,837,019
▼ 克隆和表达
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Pollard等(1990)从人T细胞系MOLT-4克隆了lamin B cDNA。LMNB1编码一个推定的586个氨基酸的蛋白质,计算的分子量为66334 Da。LMNB1蛋白与lamin A / C(150330)共有约72%的序列相似性。
▼ 基因功能
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Lamin B是相间核薄片的组成部分,需要维持核的形状和机械完整性(Goldman等,2002)。
蔡等(2006年)报道,椎板层B在纺锤体组装中具有一定作用。层粘连蛋白B通过依赖于鸟苷三磷酸酶(GTPase)Ran(601179)的GTP结合形式的存在而组装成有丝分裂的矩阵状网络。层粘连蛋白B的消耗导致主轴组件中的缺陷。破坏相间核中lamin B装配的显性阴性突变体lamin B蛋白也破坏了有丝分裂中的纺锤体装配。此外,核纤层蛋白B对于形成束缚许多纺锤体组装因子的有丝分裂基质至关重要。蔡等(2006年)提出,层粘连蛋白B是人们期待已久的纺锤体基质的一种结构成分,可促进有丝分裂中的微管组装和组织。
Kim等(2011年)发现,小鼠胚胎干细胞不需要任何薄片即可自我更新和多能性。尽管全基因组的lamin-B结合谱与基因表达降低有关,但对于胚胎干细胞或滋养外胚层细胞中的基因沉默,这种结合并不是直接必需的。但是,B型lamin是正常器官发生所必需的。神经祖细胞中纺锤体定向的缺陷和神经元的迁移可能会导致在lamin-B-null小鼠中发现脑部混乱。Kim等(2011年)得出的结论是,他们的研究不仅证明了lamin-Bs的几种流行观点,而且为重新定义组织构建和体内平衡背景下的核层的功能奠定了基础。
Dou等(2015)报道自噬机制介导了哺乳动物核层板成分的降解。自噬蛋白LC3 / Atg8(601242),参与自噬膜转移和底物传递,存在于细胞核中,与核纤层蛋白Lamin B1直接相互作用,并与染色质上Lamin相关域结合。这种LC3-lamin B1相互作用不会在饥饿期间下调lamin B1,但会在致癌性损伤(例如通过激活的RAS)下介导其降解(请参见190020)。核纤层蛋白B1的降解是通过将核纤层蛋白B1传递到溶酶体的核到细胞质的转移来实现的。抑制自噬或LC3-lamin B1相互作用阻止了原代人细胞中激活的RAS诱导的lamin B1丢失和致癌基因诱导的衰老减弱。Dou等(2015年)得出结论,自噬的这种功能充当了保护细胞免受肿瘤发生的保护机制。
▼ 基因结构
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Lin and Worman(1995)确定人类LMNB1基因包含11个外显子。转录单位跨度超过45 kb,转录起始位点位于翻译起始密码子上游348个核苷酸。外显子1编码N末端头部结构域和中心杆结构域的第一部分,外显子2至6编码中心杆结构域,外显子7至11编码C末端尾部结构域。内含子的位置在青蛙,小鼠和人类的其他lamin基因中是保守的,但在果蝇和秀丽隐杆线虫的lamin基因中却不同。
Maeno等(1995)证明老鼠lamin B1基因横跨基因组大约43 kb并且包含11个外显子,B1基因的外显子/内含子结构清楚地显示了中间丝蛋白家族基因之间的保守组织。推测的启动子区域具有较高的GC含量,并包含一个CAAT框和多个Sp1位点,但没有经典的TATA框,向作者表明,lamin B1基因具有典型的管家基因启动子和CpG岛。
▼ 测绘
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小鼠中的lamin B基因位于18号染色体上(Justice等,1992),位于与人类5号染色体长臂连锁同源的区域(1996)通过荧光原位杂交将人类LMNB1基因定位到5q23.3-q31.1。
▼ 分子遗传学
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Padiath等(2006年)确定了串联基因组重复,导致多余的LMNB1基因复制(150340.0001)是成人发作的常染色体显性遗传性白细胞营养不良(ADLD;169500)的病因,这是一种缓慢进展的神经系统疾病,其特征是中央对称分布广泛的髓磷脂丢失神经系统。通过对来自患病个体以及来源于患病个体细胞的小鼠-人类杂交细胞系的基因组DNA进行测序来鉴定重复。杂交细胞系使Padiath等人成为可能(2006年)分离来自个体2个亲本中每个亲本的染色体,并在鉴定测序变异体时明确分配相位。他们构建了带有致病突变的染色体的单倍型图谱,并在关键区域观察到一个大的共享单倍型区,这表明这两个家族来自一个共同的创始人。果蝇中lamin B1的表达增加导致变性表型。另外,当培养的细胞过表达该蛋白时,异常的核形态也很明显。Padiath等(2006年)他说,ADLD是第一种人类疾病,可归因于LMNB1基因中编码lamin的基因突变。在患有自身免疫性疾病的个体中发现了针对lamin B的抗体,并且它也是一种单克隆抗体识别的抗原,该单克隆抗体针对多发性硬化症患者大脑中的噬菌斑产生(126200)。这增加了lamin B可能与多发性硬化中发生的自身免疫攻击有关的可能性。
Brussino等(2009年)在成年白细胞性脑病的8个意大利先证者中发现1q重复了140至190kb,包括整个LMNB1基因,AX748201转录本和MARCH3基因的3-prime端(613333)。患者的表弟也有重复,并且有类似疾病的家族史。一名重复患者的淋巴母细胞中Lamin B1表达增加。
Schuster等人在4个与ADLD无关的家庭的受影响成员中进行了研究(2011)发现了LMNB1基因的重复。所有4个重复的大小都不同,范围从107到218 kb,支持孤立事件。来自2个家庭的5名患者的白细胞中LMNB1蛋白水平增加了约2倍,并且与对照组相比,LMNB1 mRNA也增加了。每次重复都延伸超过MARCH3基因的一部分,但患者白细胞中MARCH3 mRNA并未增加。Schuster等(2011年)得出结论,可以通过直接分析外周血白细胞中的LMNB1来对该疾病进行准确的分子诊断。
▼ 动物模型
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影响A型lamin的突变已与多种人类疾病相关,包括肌肉营养不良(例如181350),心肌病(例如115200),脂肪营养不良(例如151660)和早衰(176670),但B-在人类或实验动物中尚未鉴定出类型的lamin。为了研究lamin B1的体内功能,Vergnes等人(2004年)产生了具有Lmnb1插入突变的小鼠。该突变导致缺少几个关键功能域的突变层粘蛋白B1蛋白的合成,这些功能域包括杆域的一部分,核定位信号和CAAX基序(法呢基化的C端信号)。纯合子Lmnb1突变小鼠在胚胎发育中幸存下来,但出生时因肺和骨骼缺陷而死亡。来自突变胚胎的成纤维细胞在标准细胞培养条件下生长,但显示出严重的核畸形,分化受损,多倍体性增加和过早衰老。因此,lamin B1突变小鼠提供了lamin B1在哺乳动物发育中广泛和非冗余功能的证据。
▼ 等位基因变异体(1个选定的示例):
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.0001白血病,成人发作,常染色体显性
LMNB1,DUP,CHR5:126,102,443-126,199,753 SRO,GRCh37
Padiath等人在爱尔兰裔美国人的2个家庭以及常染色体显性成年性白细胞营养不良的其他2个家庭中(169500)(2006)发现了LMNB1基因和MARCH3基因的一部分的重复(613333)。单倍型分析表明,两个爱尔兰裔美国人家庭是通过一个共同的创始人而产生的。
Schuster等人在4个与ADLD无关的家庭的受影响成员中进行了研究(2011年)发现LMNB1基因和MARCH3基因的一部分重复。所有4个重复的大小都不同,范围从107到218 kb,支持孤立事件。来自2个家庭的5名患者的白细胞中LMNB1蛋白水平增加了约2倍,并且与对照组相比,LMNB1 mRNA也增加了。患者白细胞中MARCH3 mRNA并未增加。Schuster等(2011年)得出结论,可以通过直接分析外周血白细胞中的LMNB1来对该疾病进行准确的分子诊断。
Dos Santos等人在患有ADLD的有症状男人和无症状姐姐的脑成像中患有白细胞营养不良(2012年)在5q23.2号染色体上鉴定出一个148kb的重复序列,其中包括LMNB1基因,但未包含MARCH3基因。这些发现证实了LMNB1基因在ADLD中的核心作用。
Giorgio等人使用自定义数组(2013)对20个孤立的ADLD家族中含有LMNB1基因的重复5q23区进行了详细的断点连接序列分析,在该家族中最初通过aCGH,QT-PCR或MLPA鉴定出基因组LMNB1重复。先前已经报道了七个家族(Brussino等,2009;Schuster等,2011;Dos Santos等,2012)。)。总共进行了16个独特的重排。其中三个重复项由1个以上的家庭共享:在3个家庭中发现1个重复项,在每个2个家庭中发现另外2个重复项。具有相同连接的个体共享相同的单倍型,这与创建者效应一致。复制大小范围从大约128 kb到475 kb。最大的重复项还包括PHAX(604924),ALDH7A1(107323)和GRAMD3基因。所有样品的比较确定了仅包含LMNB1基因的ADLD所需的72kb最小关键重复区域。除1个重复外,所有重复都直接串联。其余的重复被倒转。连接序列的表征表明,大多数(15个中的11个)显示了一段短的微同源重叠,范围从1到6个核苷酸,而其他序列在断点处显示了小的插入。所有重复均来自染色体内重排。对基因组架构的分析表明,有几种潜在的重复机制,包括非同源末端连接(NHEJ)或叉子停滞以及模板转换/微同源介导的断裂诱导修复(FoSTeS / MMBIR)。Alu重复元件在着丝粒断点处富集(在4个案例中发现),更高的GC含量以及在断点处重复序列的高频率也可能在介导ADLD重复中起作用。患者成纤维细胞或血液的RT-PCR显示LMNB1表达增加(与对照相比,是2.1到4.8倍),并且蛋白质水平也增加了(与对照相比,是1.6到3.2倍)。表型没有根据复制大小的明显差异,除了1个家族,其中一个大的反向复制影响多个基因。与对照组相比增加了8倍),蛋白质水平也有所提高(与对照组相比增加了1.6到3.2倍)。表型没有根据复制大小的明显差异,除了1个家族,其中一个大的反向复制影响多个基因。与对照组相比增加了8倍),蛋白质水平也有所提高(与对照组相比增加了1.6到3.2倍)。表型没有根据复制大小的明显差异,除了1个家族,其中一个大的反向复制影响多个基因。