富含亮氨酸重复的 G 蛋白偶联受体 5； LGR5

-G蛋白偶联受体49；GPR49

HGNC 批准的基因符号：LGR5

细胞遗传学位置：12q21.1 基因组坐标（GRCh38）：12:71,439,797-71,586,309（来自 NCBI）

▼ 正文

卵泡刺激素（FSH；参见 136530）和促甲状腺激素（TSH；参见 188540）等糖蛋白激素的受体是 G 蛋白偶联的 7 次跨膜受体（GPCR），具有较大的 N 末端细胞外结构域。含有富含亮氨酸重复序列（LRR） 的 GPCR（LGR） 形成 GPCR 超家族的一个亚组（McDonald 等人总结，1998）。

▼ 克隆和表达

通过 EST 数据库搜索已知的 GPCR 作为查询，然后进行修改的 RACE-PCR，McDonald 等人（1998） 鉴定了编码 GPR49 的 cDNA，他们将其称为 HG38。推导的 907 个氨基酸的 7 次跨膜 GPR49 蛋白具有 N 端信号肽、16 个 LRR，与 FSH 受体（136435）、TSH 受体（603372） 和黄体生成素（LH） 受体（152790） 具有约 35% 的同一性。然而，功能分析并未显示 GPR49 被这些受体的任何配体激活。Northern 印迹分析揭示了 5.0-kb GPR49 转录物在骨骼肌、脊髓和大脑各个亚区域的表达。

许等人（1998） 还克隆了 GPR49，他们将其命名为 LGR5。序列分析预测LGR5含有信号肽；N 侧翼和 C 侧翼富含半胱氨酸的序列，由 17 个 LRR 分隔；4个潜在的N-糖基化位点；跨膜区；以及一个 82 个残基的细胞质尾，具有保守的潜在磷酸化位点和潜在的 SH2 和 SH3 相互作用序列。Northern 印迹分析检测到主要 4.3 kb 和次要 2.4 kb LGR5 转录物在骨骼肌中最丰富，在胎盘、脊髓、大脑、肾上腺、结肠、胃和骨髓中含量较低。功能分析表明，由 LH 受体的胞外结构域与 LGR5 的跨膜和胞质结构域组成的嵌合受体的表达导致 hCG（CGB；118860） 的结合，但 cAMP 的基础产量没有增加，

▼ 基因功能

Barker 等人（2007） 从一组肠道 Wnt 靶基因中选择了 LGR5，因为它限制了隐窝表达。Barker 等人使用 2 个敲入等位基因（2007） 揭示了小鼠 Lgr5 在隐窝基底的循环柱状细胞中的独特表达。此外，Lgr5 在其他几种组织的稀有细胞中也有表达。使用可诱导的 Cre 敲入等位基因和 Rosa26-lacZ 报告菌株，在成年小鼠中进行了谱系追踪实验。Lgr5 阳性隐窝基底柱状细胞在 60 天的时间内产生了所有上皮谱系，表明它代表了小肠和结肠的干细胞。巴克等人（2007） 得出结论，LGR5 的表达模式表明它标记了多种成人组织和癌症中的干细胞。

在小鼠中，Jaks 等人（2008）发现Lgr5在休止期毛囊的隆起部和次级胚芽以及生长期毛囊的下部外根鞘中的活跃循环细胞中表达。Lgr5阳性细胞是一种活跃增殖的多能干细胞群，可产生新的毛囊并长期维持毛囊的所有细胞谱系。Lgr5 阳性子代重新填充了毛囊中的其他干细胞区室，支持干细胞或祖细胞层次结构。Jaks 等人通过在通过下部外根鞘的转移过程中标记 Lgr5 阳性细胞（2008） 表明这些细胞保留了干细胞特性，并有助于下一个毛发生长初期的毛囊生长。

使用Barker等人开发的LGR敲入小鼠模型（2007），巴克等人（2009） 证明，Lgr5 标记的干细胞中 APC（611731） 的缺失导致其在几天内发生转化。转化的干细胞仍然位于隐窝底部，同时促进微腺瘤的生长。这些微腺瘤生长不受阻碍，并在 3 至 5 周内发展为肉眼可见的腺瘤。Lgr5 阳性细胞在干细胞源性腺瘤内的分布表明，在早期肿瘤病变中维持了干细胞/祖细胞层次结构。当使用不同的 Cre 小鼠在短命的转运扩增细胞中删除 Apc 时，诱导的微腺瘤的生长迅速停止。即使 30 周后，这些小鼠中大腺瘤也非常罕见。巴克等人。

佐藤等人（2009）描述了长期培养条件的建立，在该条件下单个隐窝经历多个隐窝分裂事件，同时产生其中存在所有分化细胞​​类型的绒毛样上皮结构域。单一分选的 Lgr5+ 干细胞也可以启动这些隐窝绒毛类器官。追踪实验表明类器官中维持了 Lgr5+ 干细胞层次结构。佐藤等人（2009） 得出结论，肠隐窝绒毛单位是自组织结构，可以在没有非上皮细胞生态位的情况下由单个干细胞构建。

佐藤等人（2011） 在小鼠体内和体外发现 Lgr5 干细胞与潘氏细胞之间存在密切的物理关联。Cd24（600074）+ Paneth 细胞表达 Egf（131530）、Tgf-α（190170）、Wnt3（165330） 和 Notch 配体 Dll4（605185），这些都是培养中干细胞维持的重要信号。分选的干细胞与潘氏细胞共培养可显着改善类器官的形成。潘氏细胞的这种需求可以用外源 Wnt 脉冲代替。体内潘氏细胞的基因去除会导致 Lgr5 干细胞的同时损失。在结肠隐窝中，存在于 Lgr5 干细胞之间的 CD24+ 细胞可能代表潘氏细胞等价物。佐藤等人（2011） 得出结论，Lgr5 干细胞竞争由专门的子细胞潘氏细胞提供的重要生态位信号。

德劳等人（2011） 发现小鼠肠道中 LGR5 和 LGR4 的条件性缺失会损害 Wnt 靶基因表达，导致肠隐窝快速死亡，从而抑制 Wnt 通路。质谱分析表明 Lgr4 和 Lgr5 与 Frizzled/Lrp Wnt 受体复合物相关。4 种 R-spondins（RSPO1，609595；RSPO2，610575；RSPO3，610574；和 RSPO4，610573）中的每一种都是分泌型 Wnt 通路激动剂，可以与 Lgr4、Lgr5 和 Lgr6（606653） 结合。在 HEK293 细胞中，RSPO1 增强由 WNT3A 启动的典型 WNT 信号（606359）。去除 LGF4 不会影响 WNT3A 信号传导，但会消除 RSPO1 介导的信号增强，这种现象可以通过重新表达 LGR4、LGR5 或 LGR6 来挽救。小鼠肠隐窝培养物中 Lgr4/5 的基因缺失会导致 Rspo1 的消失，并且可以通过 Wnt 通路激活来挽救。Lgr5 同源物是兼性 Wnt 受体成分，通过可溶性 R-spondin 蛋白介导 Wnt 信号增强。

Tian 等人使用敲入 Lgr5 基因座的人白喉毒素受体（DTR） 基因（2011） 专门消除了小鼠体内表达 Lgr5 的细胞，发现表达 Lgr5 的细胞完全丧失并不会扰乱上皮的稳态，这表明其他细胞类型可以补偿该群体的消除。消融 Lgr5 表达细胞后，Bmi1（164831） 表达细胞的后代产量增加，表明 Bmi1 表达干细胞补偿了 Lgr5 表达细胞的损失。事实上，谱系追踪表明，表达 Bmi1 的细胞产生了表达 Lgr5 的细胞，这表明肠上皮中存在干细胞层次结构。田等人（2011） 得出的结论是，他们的结果表明表达 Lgr5 的细胞对于正常的肠道稳态是不可或缺的，并且在缺乏这些细胞的情况下，表达 Bmi1 的细胞可以作为替代干细胞库。田等人（2011） 表明，表达 Bmi1 的干细胞可能既是小肠上皮损伤时的储备干细胞库，又是非病理条件下表达 Lgr5 的细胞的补充来源。

Schepers 等人研究小鼠模型（2012） 为原发性肠腺瘤（肠癌的前兆）中存在干细胞活性提供了直接的功能证据。通过使用多色 Cre 报告基因 R26R-Confetti 进行谱系追溯，他们证明隐窝干细胞标记物 Lgr5 还标记了腺瘤细胞亚群，该亚群促进已建立的肠道腺瘤的生长。这些 Lgr5+ 细胞约占腺瘤细胞的 5% 至 10%，可产生额外的 Lgr5+ 细胞以及所有其他腺瘤细胞类型。Lgr5+ 细胞与腺瘤基底附近的潘氏细胞混合，这种模式让人想起正常隐窝生态位的结构。

胡赫等人（2013）表明Lgr5-lacZ在健康成人肝脏中不表达；然而，损伤后胆管附近会出现小的 Lgr5-LacZ 阳性细胞，这与 Wnt 信号传导的强烈激活相一致。如使用 Lgr5-IRES-creERT2 敲入等位基因的小鼠谱系追踪所示，损伤诱导的 Lgr5+ 细胞在体内产生肝细胞和胆管。来自受损小鼠肝脏的单个 Lgr5+ 细胞可以在基于 Rspo1（609595） 的培养基中克隆扩增为类器官，历时数月。这种克隆类器官可以在体外被诱导分化，并在移植到 Fah（613871） 缺失小鼠体内后产生功能性肝细胞。胡赫等人。

下川等人（2017） 表明，人类 LGR5 阳性结直肠癌细胞在生长的癌症组织中充当癌症干细胞（CSC）。利用他莫昔芬诱导的 LGR5 Cre 敲入等位基因进行谱系追踪实验，揭示了 LGR5+ 肿瘤细胞的自我更新和分化能力。LGR5-i半胱天冬酶9 敲入类器官中 LGR5+ CSC 的选择性消融导致肿瘤消退，随后由重新出现的 LGR5+ 癌症干细胞驱动肿瘤再生。KRT20 敲入报告基因标记了肿瘤组织中不断减少的分化癌细胞，同时在 LGR5+ CSC 消融后恢复为 LGR5+ 癌症干细胞并促进肿瘤再生。下川等人（2017） 还表明联合化疗可增强对 LGR5+ 癌症干细胞的靶向作用。

Guiu等人使用无偏的定量谱系追踪方法、生物物理模型和肠道移植来研究胎儿LGR5阳性细胞在成体肠道干细胞群建立中的作用（2019） 证明，小鼠肠上皮的所有细胞，无论其在胎儿肠管中的位置和 LGR5 表达模式如何，都对成体肠干细胞库做出了积极贡献。Guiu 等人使用 3D 成像（2019） 发现在胎儿发育过程中，绒毛会经历总体重塑和裂变。这将上皮细胞从非增殖性绒毛带入增殖性绒毛间区域，这使它们能够为成体干细胞生态位做出贡献。结果表明，肠壁的大规模重塑与细胞命运规范密切相关。此外，这些发现提供了观察到的可塑性与损伤后成体组织中分化细胞的细胞重编程之间的直接联系，揭示干细胞身份是诱导的而不是硬连线的特性。

▼

通过辐射混合分析进行绘图，McDonald 等人（1998） 将 GPR49 基因定位到染色体 12q22-q23，该区域包含多个与肌肉生长和发育有关的基因。通过 FISH，Hsu 等人（1998） 将 GPR49 基因定位到染色体 12q15。

▼ 动物模型

Quigley 等人（2009） 将种系多态性与 M. musculus x M. spretus 回交的正常皮肤基因表达相结合，生成小鼠皮肤基因表达架构的网络视图。他们鉴定了有助于组织组织和与炎症、造血、细胞周期控制和肿瘤易感性相关的生物功能的表达基序。在对肿瘤发展敏感或抵抗的回交小鼠中，与炎症、表皮屏障功能和增殖相关的基序受到差异性调节。肠道干细胞标记物 Lgr5 被确定为毛囊的候选主调节因子。