脆性X综合征

选择性RNA结合蛋白FMRP形成了一个信使核糖核蛋白复合物，该复合物与多核糖体缔合，表明它参与翻译（Jin等，2004）。

细胞遗传学的位置：Xq27.3
基因组坐标（GRCh38）：X：147,911,918-147,951,124

▼ 克隆和表达
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沃伦等（1987年，1988年，1990年）提出了利用来自受影响家庭的定位信息进行脆性X综合征（FXS; 300624）基因的分子克隆的策略。

Verkerk等（1991年）在跨越Xq27-q28上脆弱的X综合征断点簇区域的YAC DNA的4-粘粒重叠群中鉴定了FMR1基因。作者从人胎脑cDNA文库中分离了与该基因相对应的cDNA克隆。FMR1蛋白的预测序列包含核易位信号。基因编码区含有一个CpG岛，先前显示它在脆弱的X病人中是高甲基化的（Bell等，1991；Heitz等，1991）。）。在脆弱的X基因组DNA中鉴定到了一个7.4kb的EcoRI片段。在正常的X染色体中，相同的片段为5.1 kb，表明该区域在脆弱的X染色体中大小发生了可变的增加。一个CGG三核苷酸重复序列在正常的mRNA中重复了30次，被鉴定为距众所周知的CpG岛250 bp。Northern印迹分析在人脑中检测到4.8kb的mRNA。这些发现提示FMR1基因可能与脆性X综合征有关。

Siomi等（1993）报道，推导的594个氨基酸的FMR1蛋白在其N末端一半具有2个串联的KH结构域，在其C末端附近具有RGG框。KH结构域和RGG框与RNA结合相关。

Verheij等人使用多克隆抗体研究正常个体的血清（1993）确定了4种不同的FMR1蛋白产物，可能是由其他剪接产生的。在不表达FMR1 mRNA的易碎X患者的细胞系中，所有这些蛋白质均缺失。

Ashley等（1993）分离并鉴定了编码鼠同源物Fmr1的cDNA克隆，该克隆与人类基因表现出明显的序列同一性，包括CGG重复序列的保守性。在人和小鼠中CGG重复序列的保守ATG和其他人5-prime cDNA序列的框内终止密码子划定了FMR1编码区，并将CGG重复序列限制在5-prime非翻译区。Ashley等（1993年）提供了FMR1基因在小鼠和人脑中选择性剪接的证据，并显示这些剪接事件之一改变了FMR1阅读框，并预测了具有新型羧基末端的同工型。

Alpatov等（2014年）在FMRP的N端确定了一个Agenet域。Agenet域由2个相邻的Tudor域组成，称为“ FMRP 1的N端域”（NDF1）和NDF2。FMRP的Agenet域属于染色质结合蛋白的皇家家族。对成年小鼠精细胞染色体扩散的免疫荧光分析在浓缩的粗线期染色体上检测到Fmrp点。

▼ 基因结构
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Eichler等（1993）确定FMR1基因包含17个外显子横跨38 kb。位于基因的5个主要部分的剪接供体和受体显示出比3个主要末端具有更强的共有性，为FMR1中的可变剪接提供了可能的解释。

史密斯等（2004）研究了FMR1基因的启动子区域，并确定了几个转录因子的结合位点，包括AP2（TFAP2A; 107580），NRF1（600879），MYC（190080）和SP1（189906）。

Naumann等（2009年）指出，FMR1基因的启动子区域缺少典型的TATAA框。

5上游上游区域的DNA甲基化边界

Naumann等（2009年）确定FMR1的5个主要上游区域的5.5 kb片段中的104 CpG二核苷酸。这些CpG可以分为一个长的，很远的甲基化CpG对的上游段和一个更短的，未甲基化的CpG对的下游段，覆盖FMR1的启动子区域并延伸到CGG重复区域。甲基化边界具有在其下游侧带有甲基化镶嵌的过渡区。小鼠Fmr1基因中保留了相似的甲基化边界。Naumann等（2009年）表明，甲基化边界中分离的过渡序列结合了来自人类结直肠细胞系的核蛋白。竞争研究表明，这些独特的蛋白质-DNA复合物的形成是在存在或不存在DNA甲基化的情况下发生的。Naumann等（2009年）提出甲基化边界带有特定的染色质结构，该结构从未甲基化的FMR1启动子描绘了基因组中的高甲基化区域，从而保护了其免受DNA甲基化的扩散。

▼ 测绘
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Poustka等（1991）描述了染色体Xq末端的物理图谱，其涵盖从Xq27.2到端粒的区域，包括Xq28带。该图涵盖了总共12 Mb的DNA，并从端粒延伸至最易碎X突变位置附近的3 Mb位置。该图确定了整个Xq28区域的基因座的顺序和位置，以及标记脆弱X区域的局部细胞系断点，该区域在Xq端粒附近的8至8.7 Mb之间的间隔为300-700 kb。

浮士德等（1992）和Laval等（1992）通过在种间回交中使用人类cDNA克隆确定了相应基因在小鼠X染色体上的位置。两组都保留了基因座的顺序，尽管在显微镜下未检测到小鼠X染色体该区域的脆弱位点。

▼ 基因功能
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通过使用在COS-1细胞中的瞬时表达，Verheij等人（1993）证明了FMR1基因产物的细胞内定位。

Devys等人使用对FMR1蛋白具有特异性的单克隆抗体（1993年）检测到正常雄性和带有预突变（延伸70至200 bp）的雄性细胞的4或5条蛋白带，而受影响的具有完全突变（FM）的雄性则不存在。免疫组织化学显示FMR1蛋白的细胞质定位。在神经元中观察到最高水平，而神经胶质细胞中含量非常低。在上皮组织中，分隔层中的FMR1水平较高。在成人睾丸中，仅在精原细胞中检测到FMR1。

Abitbol等（1993年）使用原位杂交来证明FMR1 mRNAs在人类胎儿脑中从早期开始就在神经系统和视网膜以及软骨结构（包括分支软骨和肝脏）的增殖和迁移细胞中表达。在25周龄的胎儿的大脑中，在巨细胞基底核的胆碱能神经元和海马锥体神经元中产生最高水平的FMR1 mRNA。该基因的早期转录和分布表明FMR1基因表达的改变有助于脆性X综合征的发病，特别是智力低下。Bachner等（1993）提出的证据表明FMR1基因在成熟的睾丸中发挥功能，这在精原细胞而不是Sertoli细胞中高表达所反映。他们进一步提出，精原细胞中FMR1的表达对于生殖细胞增殖是必需的。

Ashley等（1993）确定了FMR蛋白内的核糖核蛋白颗粒结构域，并显示RNA以化学计量比结合，表明每个FMR蛋白分子有2个RNA结合位点。该蛋白能够以高亲和力结合其自身的信息，并与约4％的人类胎儿脑信息相互作用。Ashley等（1993）假定FMR蛋白与一部分RNA分子之间不存在正常相互作用，可能会导致与脆性X综合征相关的多效性表型。

Siomi等（1993）证明FMR1蛋白包含2种类型的RNA结合蛋白特征的序列基序：RGG框和2个异质核核糖核蛋白（hnRNP）K同源性（KH）结构域。他们还证明了FMR1在体外结合RNA。他们使用抗FMR1的抗体，在未受影响的人的细胞中检测到了FMR1的表达，但在脆性X综合征患者中很少或没有FMR1的表达。值得注意的是，de Boulle等人描述的致病点突变（I304N；309550.0001）（1993）在这些RNA结合结构域之一的最高度保守的残基之一中。KH结构域是最初在mRNA结合前的hnRNP K蛋白中最初描述的高度保守的结构域，包含大约50个氨基酸，存在于各种不同的RNA结合蛋白中。Siomi等人利用hnRNP K和FMR1中的KH域诱变（1994）发现，hnRNP K的所有3个KH结构域的保守残基都需要与野生型RNA结合。结果表明KH域在RNA结合中起着至关重要的作用，并增强了脆弱的X综合征与FMR1的RNA结合活性丧失之间的联系。

Khandjian等（1996）观察到蔗糖密度梯度离心后，FMR蛋白与多核糖体混合。具体而言，它与核糖体60S亚基相关，并具有非整体核糖体蛋白的特征。免疫荧光研究表明，FMRP与胞质核糖体在NIH 3T3和HeLa细胞以及神经元原代培养物中紧密共定位。作者得出结论，脆弱的X智力低下可能是由于缺乏FMRP而导致的翻译机械缺陷所致。

FMR1蛋白和脆性X相关蛋白1（FXR1; 600819）和2（FXR2; 605339）形成具有功能上的相似，例如RNA结合，polyribosomal关联和核质穿梭家族。Siomi等人在免疫共沉淀实验中使用了几种FMR1缺失突变体（1996）鉴定了由外显子13和14编码的氨基酸359至472作为60S核糖体亚基结合区。他们发现，氨基酸171至211足以实现FMR1与FXR2的相互作用，而FXR1或FXR2与60S核糖体亚基的结合并不需要FMR1。FXR1和FXR2与缺乏FMR1的细胞和易碎X综合征患者的细胞中的60S核糖体亚基相关。

Tamanini等（1999）发现FMR1和FXR1蛋白在细胞质和核质之间穿梭，而FXR2蛋白在细胞质和核仁之间穿梭。

通过免疫荧光研究，Sittler等（1996）发现FMR1的剪接变体排除了外显子14序列（并且具有交替的C末端区域）是核的。对各种缺失突变体的分析表明，存在外显子14中编码的胞质保留域和前8个外显子中编码的核缔合域的存在，但是这些缺失似乎缺乏典型的核定位信号。

冯等（1997）证明正常的FMRP通过大的mRNP颗粒与伸长的多核糖体结合。

Lewis等（2000）确定了NOVA2的KH3结构域的结构（601991）与2.4链分辨率的单链RNA相互作用。与茎环RNA结合的KH3结构域的结构类似于分子虎钳，在不变的gly-XX-gly基序和可变环之间有5-prime-UCAC-3-prime小齿轮。脂族α-螺旋/β-折叠RNA结合平台支持四核苷酸识别，该平台通过用5-prime-CA-3-prime形成Watson-Crick样氢键来模仿5-prime-UG-3-prime。序列保守性表明，脆弱的X智力低下是由FMR1蛋白的KH2结构域对RNA结合的扰动引起的。

Darnell等（2001）使用RNA选择证明FMRP RGG箱子结合分子内G四重奏。这些数据使他们能够鉴定编码带有FMRP结合元件的突触或发育神经生物学中涉及的蛋白质的mRNA。这些mRNA中的大多数在脆弱的X患者细胞中具有改变的多核糖体缔合。这些数据表明，G四重奏可作为FMRP的生理相关靶标，并鉴定出mRNA失调可能是人类智力低下的原因。

Laggerbauer等（2001年）结果表明，FMR1在兔网织红细胞裂解液和显微注射非洲爪蟾卵母细胞中均以纳摩尔浓度强烈抑制了各种mRNA的翻译。这种作用对FMR1特有，因为其他具有相似RNA结合结构域的蛋白质，包括FMR1，FXR1和FXR2的常染色体同源物，均未能在相同浓度范围内抑制翻译。针对抑制作用的潜在机制的初步研究表明，FMR1可能抑制目标mRNA上80S核糖体的组装。I304N突变使FMR1无法在两个测试系统中干扰翻译，并严重损害了FMR1的均聚。FMR1104N不能抑制翻译不是因为它对mRNA或其亲和蛋白FXR1和FXR2的亲和力降低。

使用微阵列分析，布朗等（2001）鉴定了从老鼠脑的432个相关的mRNAs与FMRP核糖核蛋白复合体共免疫沉淀的mRNA。定量RT-PCR证实其中一些在免疫沉淀剂中富集了60倍以上。在平行研究中，来自脆弱X细胞的多核糖体的mRNA被用来探测微阵列。尽管细胞质丰度相当，但在没有FMRP的情况下，251个mRNA的多核糖体谱异常。尽管这只占不到总信息量的2％，但在这一组中发现了50％的表达了人类直系同源物的共免疫沉淀mRNA。两项研究中发现的近70％的转录本均含有G四重体结构，已证明是体外FMRP靶标。布朗等（2001年） 结论认为，通常与FMRP相关的mRNA的翻译失调可能是脆性X综合征的近因，他们确定了与此表型相关的候选基因。

Oostra and Chiurazzi（2001）回顾了FMR1基因和FMR1蛋白的功能，包括有关脆性X综合征动物模型的信息。

Smith等使用CpG甲基化缺陷果蝇细胞（2004）在体内证实，NRF1（600879）和Sp1的（189906）是未甲基化的人FMR1驱动的报道强，协同活化剂，而USF1 / 2（191523，600390）和Max（154950）抑制了此激活。此外，对报告基因DNA甲基化后转录因子活性的分析表明，当启动子被高密度甲基化时，Sp1活性基本保持完整，但是Nrf1反式激活对高密度甲基化非常敏感。值得注意的是，Nrf1反式激活仅在其结合位点对胞嘧啶的甲基化相对不敏感。表达针对内源性Nrf1的短干扰RNA后，HeLa细胞中FMR1报告基因活性也降低。Sp1和Nrf1在体内占据了人类FMR1启动子，并且这些相互作用在脆弱的X患者细胞中被破坏。此外，Max驻留在FMR1启动子上，内源性FMR1存在USF1 / 2，但不存在c-Myc（190080）。

Castets等使用小鼠成纤维细胞模型系统（2005年）证明了FMRP和Rac1（602048）通路是连接的。Rac1激活诱导FMRP相互作用因子CYFIP1（606322），FXR1，NUFIP1（604354）和NUFIP2（609356）重新定位到肌节蛋白环区域。此外，Rac1诱导的肌节蛋白重塑在缺乏FMRP或在KH1或KH2 RNA结合结构域中携带点突变的成纤维细胞中被改变。野生型FMRP的缺失导致磷酸化的丝切蛋白水平降低（CFL1; 601442），它是Rac1的信令的主要介质，并且增加了磷酸化的丝切蛋白磷酸酶PPP2CA的水平（176915）。FMRP与PPP2CA-β mRNA的5-prime-UTR具有高亲和力，并且可能是其翻译的负调控物。Castets等（2005年）建议FMRP在肌节蛋白动力学的调节中的作用，这是树突棘形态发生的关键过程。

为了鉴定FMR1的KH2结构域的RNA靶标，Darnell等人。等（2005）用全长FMR1和分离的KH2结构域进行RNA选择。他们确定，与其他特征化的KH结构域不同，FMR1 KH2结构域与称为“环-环假结”或“亲吻复合物”的RNA复合物结合。FMR1与小鼠脑多核糖体的关联由于与亲吻复杂RNA的竞争而被取消，但未被G四重奏RNA竞争。Darnell等（2005年）得出结论，接吻复杂的图案是FMR1翻译调控的目标。

Lim等（2005）测试了转录因子AP2-α（TFAP2A; 107580）调节Fmr1表达。染色质的免疫沉淀表明，AP2-α与Fmr1启动子在体内有关。与同窝同窝仔相比，Fmr1转录水平在纯合空AP2-α突变小鼠的胚胎第18.5天降低了约4倍。AP2-α表现出很强的基因剂量效应，杂合小鼠的Fmr1水平降低了约2倍。有条件的AP2-α突变小鼠的检查表明，转录因子在调节Fmr1在胚胎中的表达中起主要作用，而在成年动物中则没有。Xenopus胚胎中显性阴性的AP2-α的过度表达导致Fmr1水平降低。外源野生型AP2-α挽救了内源性AP2-α被抑制的胚胎中的Fmr1表达。Lim等（2005年） 结论认为，AP2-α在体内与Fmr1启动子相关，并在胚胎发育过程中选择性调节Fmr1转录。

NXF1（602647）和NXF2（300315）属于进化保守的核输出因子。使用免疫沉淀分析和定量实时RT-PCR，张等（2007年）表明，在培养的小鼠神经元细胞中，含有Nxf1 mRNA的核糖核蛋白颗粒中存在Fmrp和Nxf2。Nxf2的表达导致Nxf1 mRNA的不稳定，当小干扰RNA降低Fmrp表达时，这种作用就消失了。张等（2007年）得出结论，FMRP和NXF2共同破坏了NXF1 mRNA的稳定性。

使用酵母2杂交分析人类胎儿脑cDNA文库，Davidovic等（2007）表明，神经特异性驱动蛋白KIF3C（602845）直接与FMRP相互作用。延时显微镜对培养的大鼠海马神经元的观察表明，显性阴性的Kif3c突变体阻碍了含Fmrp的RNA颗粒向远端的转移。Davidovic等（2007年）得出结论，FMRP充当mRNA颗粒与沿着神经元微管转运mRNA的分子机制之间的分子衔接子。

Dictenberg等（2008年）表明，小鼠Fmr1在快速，活性调节的对突触形成和神经元可塑性重要的mRNA转运中具有作用。在源自野生型小鼠的海马神经元中，Fmr1充当驱动蛋白轻链（KLC1; 600025）的衔接子，以促进刺激诱导的mRNA转运。但是，Fmr1基因敲除大脑显示Fmr1目标mRNA从驱动蛋白的广泛解耦。Fmr1转运在野生型神经元中的急性抑制导致减少的mRNA转运以及树突状丝状伪足-脊柱突出物的长度和数量的显着增加，这与在人类脆弱X综合征及其小鼠模型中观察到的相似。Dictenberg等（2008年） 提出改变的刺激诱导的FMR1目标mRNA的突触定位和转运动力学可能参与脆性X综合征的翻译和突触缺陷。

Piazzon等（2008年）发现FMRP和SMN（见SMN1; 600354），是剪接体U小核RNP组装所必需的蛋白质复合物，在转染的原代培养的大鼠下丘脑神经元的细胞体和神经过程中部分共定位。免疫沉淀实验揭示了FMRP与人神经母细胞瘤和鼠运动神经元细胞系中的SMN复合物之间存在关联。定点诱变和体外试验表明，相互作用涉及FMRP的C端区域和保守的YG框以及SMN1外显子7编码的区域。

Pfeiffer等（2010）发现，依赖于活性的转录因子MEF2（600660）消除突触需要下游的功能性FMRP。在野生型鼠神经元中，MEF2的突触后激活导致突触的结构和功能消除，而源自Fmr1基因敲除小鼠的神经元中的MEF2激活对突触的结构或功能没有影响。FMRP的突触后表达恢复了MEF2依赖的突触消除。免疫共沉淀研究没有表明这两种蛋白之间有相互作用，Pfeiffer等人（2010）提出FMRP可能调控MEF2转录本的加工，转移或翻译，或者涉及其他基因的转录本。

为了确定RGG框精氨酸甲基化对于FMRP功能的重要性，Blackwell等人（2010）检查了他们在多核糖体和mRNA关联中的作用。正常的FMRP多核糖体缔合需要精氨酸533和538，而所有4个精氨酸均在RNA结合中起作用，具体取决于RNA的身份。G型四链体RNA sc1模型需要精氨酸533和538与FMRP正常结合，而AATYK（AATK; 605276）mRNA则不需要。带有FMRP的精氨酸取代的体外甲基化抑制了sc1结合，但不抑制AATYK结合。此外，PRMT1（602950）与从细胞中分离的FMRP共免疫沉淀，而针对PRMT1的siRNA导致FMRP甲基化降低。

Auerbach等（2011）使用电生理和生化分析法对Tsc2（191092）杂合子和Fmr1基因缺失的雄性小鼠海马中神经元蛋白的合成进行了研究，结果表明，由这些突变引起的突触功能障碍位于生理谱的相对两端。这些突变体中的突触，生化和认知缺陷已通过在相反方向上调节代谢型Grm5（604102）的治疗得以纠正，并且突变体中的缺陷在饲养了两种突变体的小鼠中消失了。Auerbach等（2011年） 结论认为，正常的突触可塑性和认知发生在代谢型谷氨酸受体介导的蛋白质合成的最佳范围内，并且任一方向的偏离都可能导致共同的行为障碍。

Baudouin等（2012年）发现了非症状性自闭症（由于Neuroligin -3基因的突变；300336）与脆弱X综合征（由于FMR1基因的沉默）之间突触病理生理的出乎意料的融合。Neuroligin-3基因敲除小鼠表现出异质突触竞争破坏和代谢型谷氨酸受体依赖性突触可塑性扰动，这是脆弱X的标志。这些表型可以通过在幼年小鼠中重新表达Neuroligin-3来挽救，这突出了逆转自闭症中神经元回路改变的可能性。开发完成后。

Ascano等（2012）报告发现，除了野生型和I304N突变FMRP亚型和FMRP旁系同源物FXR1P和FXR2P的mRNA目标内的结合位点外，发现了与FMRP的2个孤立RNA结合域相对应的独特RNA识别元件，也称为FXR1（600819）和FXR2（605339分别地）。RNA识别元件的频率，比率和分布决定了目标mRNA与FMRP的关联。在高度富集的靶标中，Ascano等人（2012年）确定了许多与自闭症谱系障碍有关的基因（参见209850），并表明FMRP影响其在人类细胞培养，小鼠卵巢和人类大脑中的蛋白质水平。值得注意的是Ascano等（2012年）发现这些靶标在Fmr1基因缺失的小鼠卵巢中也失调，表现出卵泡过早发育的迹象。Ascano等（2012）得出结论，FMRP靶标在不同细胞环境中共享信号通路，其结果提供了基因排名列表，作为追求脆性X综合征和自闭症谱系障碍治疗靶标的基础。

Alpatov等人使用野生型和敲除突变型小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）以及野生型和FMRP敲除HeLa细胞（2014）发现核FMRP是一种染色质结合蛋白，可对DNA单链断裂作出反应。该功能需要N末端的Agenet域，并优先与甲基化的组蛋白H3结合。响应复制压力，将FMRP募集到染色质，而FMRP的损失会损害随后的H2AX磷酸化（H2AFX; 601772）。但是，Fmrp染色质结合缺陷突变小鼠在翻译依赖的Glur1转运中没有受到损害（GRIA1; 138248），表明FMRP的核和细胞质功能是孤立的。Fmrp在雄性小鼠减数分裂过程中被加载到染色体上，并调节磷酸化H2ax的位置。一部分Fmrp突变精母细胞在减数分裂前期显示出缺陷的染色体突触和单链中间体的分辨能力。Alpatov等（2014年）假设FMRP具有对接功能，以调节DNA损伤反应蛋白对染色质的可及性。

Greenblatt和Spradling（2018）分析了静止的果蝇卵母细胞，就像神经突触一样，它严重依赖于翻译存储的mRNA。核糖体分析表明，Fmr1增强而不是抑制先前重叠的Fmr1靶标重叠的mRNA的翻译，并优先作用于大蛋白。至少有20个靶标的人类同系物与显性智力障碍有关，其他30个与隐性神经发育功能障碍有关。与存储的野生型卵母细胞不同，缺少Fmr1的存储的卵母细胞通常会产生具有严重神经缺陷的胚胎，这表明在脆弱的X综合征和可能的其他自闭症谱系障碍中，存储的mRNA会翻译多种大蛋白。

Kim等人使用NMR光谱分析了由2种相互作用的翻译调节剂FMRP和CAPRIN1（601178）的C端无序区形成的最小冷凝物（2019）观察到涉及精氨酸富集区和芳香富集区的相互作用。Kim等（2019）发现不同的FMRP丝氨酸/苏氨酸和CAPRIN1酪氨酸磷酸化模式可控制RNA的相分离倾向，包括亚房室化，并在体外调节腺苷酸化和翻译速率。Kim等（2019） 得出的结论是，有关共相分离，磷酸化调节的缩合物结构和缩合物中酶促活性的残基特异性相互作用的最终证据对信号传导途径的整合如何控制RNA加工和翻译产生了影响。

▼ 分子遗传学
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脆性X综合征

Kremer等（1991）证明FMR1基因的5个主要非翻译区的不稳定的扩展三核苷酸（CCG）n重复序列（309550.0004）是脆性X综合征的基础（FXS; 300624）。这组作者表明，正常的X染色体具有大约40 +/- 25个（CCG）n拷贝，并且在这些限制内，该序列是稳定的DNA多态性。脆弱的X基因型的特征是对应到重复序列的不稳定DNA数量增加。

Devys等（1992）指出脆弱X综合征涉及2种主要类型的突变。不会引起智力低下的预突变的特征在于，其延伸为70-500 bp，几乎没有体细胞异质性，并且没有异常甲基化。完全突变与智力低下的风险高有关，由600 bp或更多的扩增组成，通常具有广泛的体细胞异质性和异常的DNA甲基化。

通过使用在易碎部位附近的显微解剖标记，Bell等人（1991）证明脆弱的X综合征与Xq27.3中的大型结构重排无关，但与脆弱位点远端的DNA序列的甲基化有关。与正常男性对照相比，在BssHII消化脆弱的X阳性，弱智个体的DNA后，在脉冲场凝胶电泳图中观察到了显着差异。在受影响的男性中不存在600kb的条带或强度降低。在正常的，脆弱的X阴性遗传男性中，这种模式是正常的，而他们的弱智，脆弱的X阳性孙子则没有这种情况。这些观察结果表明，该条带的缺失是BssHII位点甲基化的结果。该发现被认为与莱尔德Laird等，1987）。

Oberle等（1991）发现与单个CpG岛相邻的探针定位在易碎位点或附近，检测到非常局限的DNA重排，构成了易碎X突变。这些重排发生在一个550 bp富含GC的片段中。从表型上看，正常遗传的雄性有一个150至400 bp的插入片段，由其女儿继承而来，要么不变，要么大小不变。下一代脆弱的X阳性患者的碎片更大，在同胞之间差异很大，并且显示出总体上异质的模式，表明体细胞突变。突变的等位基因在正常遗传的雄性中表现为未甲基化，仅在其子代的非活动X染色体上甲基化，而在大多数脆弱的X雄性中均完全甲基化。但是，有些雄性有马赛克图案。

卢梭等（1992）回顾了“导致脆弱的X综合征的不稳定和甲基化突变”。他们指出，CGG重复序列与以下蛋白质编码序列同相，如果被翻译，将编码6至54个精氨酸。

通过研究10个具有完全突变的胎儿的绒毛膜绒毛，Devys等人（1992）发现完全突变的体细胞异质性建立在胚胎发生的早期。分析的9个绒毛中有8个存在异常甲基化。在2对单卵双胞胎中，镶嵌术的模式完全相同，这表明在发育早期就建立了体细胞异质性和异常甲基化。完全突变的患者中不存在FMR1 mRNA，但花叶病除外。

Smits等（1993年）指出，他们迄今未能在84个先证者中证实从头FMR1突变。有趣的是，他们还在5个脆弱的X先证者中证明了相同的FMR1扩展突变，这些先证者于1747年结婚。

在对222名在西班牙特殊学校就读的无关的智障人士进行的调查中，Mila等人（1997年）发现11名FMR1基因发生完全突变的男孩和1名CCG重复发生在FMR2基因中的男孩（参见309548）。

Colak等（2014年）证明FMR1沉默是由FMR1 mRNA介导的。FMR1 mRNA包含转录的CGG重复片段，作为5个主要非翻译区的一部分，该片段与FMR1基因的互补CGG重复片段杂交形成RNA / DNA双链体。破坏mRNA与FMR1基因的CGG重复部分的相互作用可防止启动子沉默。Colak等（2014）得出的结论是，他们的数据将三核苷酸重复序列扩展连接成一种由RNA定向的基因沉默的形式，该沉默是由三核苷酸重复序列RNA和DNA的直接相互作用介导的。

FMR1基因的缺失

Wohrle等人 在一个表现出脆弱的X综合征临床表型的脆弱的X阴性智障男性中（1992年）发现了小于250 kb的微缺失，包括甲基化岛和FMR1基因的至少5个外显子。数据支持以下假设，即FMR1基因功能丧失是脆性X综合征的临床表型的原因，并打开了除CGG重复扩增之外的其他致病机制可能具有相同表型后果的可能性。Wohrle等（1992年）表明，他们已经开始系统性地筛选散发性X综合征的病例，其中个体是细胞遗传学阴性的。

Gedeon等（1992）描述了具有脆性X综合征的典型临床特征，但是没有脆性X的细胞遗传学表达并且没有扩增的CCG三核苷酸重复片段的患者。该患者先前没有特征性的亚显微缺失，包括CCG重复序列，整个FMR1基因和大约2.5兆碱基的侧翼序列。在患者的母亲中发现了随机X失活，母亲被证明是该缺失的携带者。Tarleton等（1993）描述了从头删除。

Meijer等（1994年）报道了一个家庭，其中11个个体在FMR1基因的CGG重复序列附近有一个1.6 kb的缺失，这是脆性X综合征的病因。尽管无法通过细胞学方法检测到脆弱的X染色体，但所有4位受影响的男性和2位携带者女性均表现出特征性的临床表型。Meijer等人使用RT-PCR（1994）证明在受影响的男性不表达FMR1，强烈暗示CMR重复的5引物的FMR1启动子序列丢失。缺失患者在FMR1基因中有大约45个CGG重复序列。然而，这些并没有散布在正常和扩展重复序列中通常都存在的AGG三胞胎中。Meijer等（1994）假设重复序列的扩增发生在缺失发生之前，并且该缺失去除了包含AGG三联体的CGG重复序列的5个主要部分。该缺失在整个家庭中的遗传可以追溯到已患病男性的已故祖父，这支持了精子发生不需要FMR1基因产物的假说。

赫斯特等（1995年）报道了2位因FMR1基因缺失而患有脆性X综合征的无关男性。

Quan等（1995年）描述了由缺失引起的表型典型的脆性X综合征病例，该缺失包括整个FMR1基因和至少9.0 Mb的侧翼DNA。先证者是一名6岁的智障男性，患有肥胖症和肛门闭锁。脆性X综合征的诊断是通过先证者的DNA无法与FMR1基因的5个引物末端特异的限制性片段杂交而建立的。对间隔Xq26.3-q28中的侧翼标记的分析表明，该缺失从FMR1基因的160-500kb远端延伸到9.0-Mb近端。高分辨率染色体条带确认Xq26.3和Xq27.3中具有断点的缺失。这种缺失是由母亲遗传的，并作为祖父母X染色体上的新突变出现。

Quan等（1995）描述了一位马赛克的患者为扩展和删除FMR1 CGG重复。该缺失在约85％的患者细胞中。除了智力低下，受影响的男性患有红唇病（见118400），尽管这可能与男性无关。先前的工作表明，母本来源的等位基因的扩增在早期胚胎发育过程中发生有丝分裂。无法观察到种系中扩增的FMR1等位基因表明，扩增事件发生在发育的第5至20天之间，即种系分离后但组织类型不同之前。Quan等人的发现（1995）扩展和删除的镶嵌方法与这种脆弱的X扩展模型是一致的。先证者中预先突变大小的等位基因的检测与母体预先突变大小的FMR1等位基因的遗传和合子后扩展一致。FMR1缺失上游的未甲基化的CpG岛表明，在FMR1甲基化之前，CGG重复序列的扩增和缺失发生了。

卵巢早衰和突变前等位基因

女性携带者中易碎的X突变可能是卵巢早衰的危险因素（POF1; 311360），定义为年龄小于40岁的更年期。Murray等（1998）对147名患有特发性卵巢早衰的妇女进行了筛查，发现其与FMR1基因的突变密切相关（309550.0004），其中有6名妇女发生了突变，其中包括4例家族性和2例散发性病例，但没有FMR1基因完全突变的女性。 。FMR2基因没有任何先突变或全突变（309548），但在该基因座上有很多小等位基因，重复次数少于11。Murray等（1998） 结论是FMR1的突变可能影响卵巢的发育或功能，或两者都有。

在一项对来自脆弱X族的760名妇女的国际合作研究中，Allingham-Hawkins等人进行了研究（1999年）发现395个带有预突变，128个带有完整突变，而237个为非携带者。在63个（16％）的突变前携带者中，绝经发生在40岁之前，而全突变的携带者和对照组中只有1个（0.4％）没有更年期，这表明更年期提前与携带者的状态之间存在显着关联。

易碎X震颤/共济失调综合征（FXTAS）和突变前等位基因

Hagerman等（2001年）报道了5名男性，他们的X突变易碎，重复次数从78到98不等，在第六个十年中表现为进行性意图震颤，帕金森氏症，认知能力下降，MRI普遍萎缩和阳imp（FXTAS；300623）。FMR1 mRNA的水平比正常水平高2至4倍，这表明作者具有致病性功能获得作用。Leehey等（2003年）报道了2位无关的男性，他们分别在58岁和49岁时出现原发性震颤，后来被发现携带脆弱的X突变（分别重复90和160次）。除致残性震颤外，两名患者均具有串联步态困难，广泛性脑萎缩和FMR1 mRNA升高。

Garcia-Arocena等（2010）报道了一种细胞内表型，涉及应激反应，涉及HSP27（HSPB1; 602195），HSP70（HSPA1A; 140550）和CRYAB（123590）的表达增加以及层粘连蛋白A / C（LMNA; 150330））在培养的皮肤成纤维细胞中，来自11个FMR1基因突变前等位基因男性载体的表达/组织，包括6个FXTAS患者和5个无FXTAS临床证据的突变前载体，与6个对照相比。在10名FXTAS患者的中枢神经系统组织中发现了类似的异常细胞表型。在鼠Fmr1基因中带有扩展的CGG重复的敲入小鼠中，lamin A / C亚型具有类似的异常细胞分布。这些改变甚至在小鼠胚胎成纤维细胞中也很明显，从而增加了人类重复扩增的mRNA可能在发育早期触发致病机制的可能性。

突变/中间等位基因的其他研究

Tassone等人 使用基于荧光的RT-PCR（2000）发现与正常对照组相比，来自16种突变前等位基因的男性携带者的外周血淋巴细胞中的FMR1 mRNA水平增加了（55至192个重复）。在7个载体中，重复次数超过100次，增加了约5倍。在具有160个来自雄性携带者的重复序列的淋巴母细胞系中，未观察到FMRP mRNA稳定性的增加，表明增加的mRNA水平是由于转录速率增加。来自突变前等位基因携带者的细胞显示出对FMRP蛋白的免疫染色降低，表明翻译存在缺陷。Tassone等（2000年） 假定在突变前载体中FMRP mRNA的翻译效率降低导致代偿性转录增加。

使用高度敏感的定量分析，肯尼森等（2001）证明，在从突变前等位基因（105至130个重复）和中间等位基因（48和55个重复）的载体衍生的转化细胞中，FMRP蛋白水平显着降低。蛋白质水平与重复数负相关。尽管FMRP降低，但这些载体等位基因仍过表达FMR1 mRNA，从而导致重复数与FMR1 mRNA呈正相关。肯尼森（Kenneson）等人（2001年）得出的结论是，FMR1突变等位基因中已经存在生化异常，这可能解释了其中一些携带者报道的表型特征。

Chen等（2003）通过用各种CGG预突变重复长度（0到99）的FMR1 5-prime UTR和下游报告基因转染人类神经和肾源性细胞系，检查了CGG重复对翻译的影响。对于两种细胞类型，取决于重复序列的长度，CGG元素均对报告基因表达产生不同的影响。对于30个以上重复序列的长度，荧光素酶表达随重复序列长度的增加而降低，尽管较大重复序列的mRNA水平略有增加。但是，对于较小的等位基因（0到30），在mRNA水平没有任何变化的情况下，报告基因的表达实际上会随着重复长度的增加而增加近2倍。Chen等（2003年）得出的结论是，CGG重复元件可以对翻译产生正（少于30个重复）和负（大于30个重复）影响。

Beilina等（2004）使用5-prime-RLM-RACE来检查CGG重复数对正常（小于55）和非大于25（大于54和小于200）突变的正常细胞系中转录起始位点利用率的影响（淋巴母细胞）和神经（原代星形胶质细胞）起源。两种细胞系中的FMR1转录均始于CGG重复元件上游约130个核苷酸的约50个核苷酸区域内的几个起始位点。对于正常等位基因，大多数转录物从最下游的起始位点开始。随着CGG重复序列的大小扩展到预突变范围内，起始转移到上游位点，表明CGG元素可能充当下游的转录增强子/调节剂。

根据对塔斯马尼亚学校1,253名男性的筛查研究，Loesch等人（2007年）确定了33个中间或“灰色地带”等位基因的携带者，作者将其定义为41至60个CGG重复序列。二十名携带者是上正规学校的特殊教育需要学生，十名是正规学生，三名是以前被确定为灰色地带的特殊需要学生的兄弟。Loesch等（2007年）发现相对于5至40个重复的普通等位基因的载体，中间载体的转录活性显着增加（p小于0.001）。分段线性回归显示，mRNA水平升高的起始阈值约为39个重复，而该升高速率的降低约为54个重复。

詹金斯（Jenkins）等人（2008年）量化了来自带有突变或不带有FXTAS的FMR1等位基因和患有痴呆症的FXTAS的较早男性携带者FMR1等位基因的T淋巴细胞端粒长度。在FXTAS和痴呆症的5个个体中，有5个个体，在没有痴呆症的FXTAS的2个个体中的2个以及仅具有脆弱X预突变的3个个体中的3个中观察到了较短的端粒（相对于年龄匹配的对照）小于0.001至小于0.05；学生t检验），表明端粒缩短与FMR1突变前扩展有关。对照，预突变，FXTAS和FXTAS与痴呆样本的比较显示，相对于3个预突变样本组中的对照，缩短程度几乎相同。詹金斯（Jenkins）等人（2008年） 提示端粒缩短可能是细胞失调的生物标记，可能是在FXTAS症状发展之前。

重复失稳机理研究

“谢尔曼悖论”适用于在脆弱X综合征中观察到的以下现象：携带脆弱X染色体的男性中有20％在表型上正常；他们的女儿向他们遗传脆弱的X染色体，也很正常，但是他们的孙子经常受到影响。临床上正常遗传的男性兄弟的风险较低，而孙子和曾孙的风险更高。Fu等（1991）证明Sherman悖论与在FMR1基因的编码序列中发现的（CGG）n重复序列的特定结构有关。正常个体中等位基因大小范围从6到54个重复。在脆弱的X族中显示无表型效应的预突变的大小从52到200多个重复不等。所有具有大于52个重复的等位基因，包括在正常家族中鉴定出的等位基因，减数分裂不稳定，突变频率为1，而具有46个重复以下的等位基因的75个等位基因没有突变。镶嵌术的证明表明，突变前的等位基因也是有丝分裂不稳定的。Fu等（1991）结果表明，在卵子发生过程中发生完全突变的风险随重复数的增加而增加，从而解释了谢尔曼悖论，这可以看作是预期现象的一个例子。值得注意的是，仅在雌性遗传时，预突变才会扩展为完整突变。因此，正常遗传的男性的女儿只有突变，而没有完整的突变，并且从不表现出弱智X综合征的智力低下或细胞遗传学表达。此外，在临床或细胞遗传学水平上，患病男性的女儿均未表现出脆弱的X综合征。

Reyniers等在一项针对4名男性X脆弱患者的精子研究中（1993）发现，尽管外周血淋巴细胞中存在完整的突变，但仅存在预突变。他们得出的结论是，在减数分裂中，这种突变的发生不会发生在突变之前，而是在后合子阶段。Kruyer等人的发现也支持相同的结论（1994年）在2个受影响的同卵同卵兄弟中，CGG重复数不同，表明有丝分裂不稳定。Wohrle等人的工作（1993年）还建议FMR1突变的扩大到一个完整的突变发生在后合子期有丝分裂。

Zhong等（1993）描述了FMR1基因内的第二个可变序列。理查兹等（1991）描述了两个多态性标记，称为AC1和AC2，位于FMR1内，侧翼不稳定（CGG）n重复大约10 kb。Zhong等（1993）证实了（CGG）n重复与AC1的连锁不平衡，但发现与AC2的连锁平衡，他们也发现这是高度可变的。观察到3.3％的突变率，但仅在脆弱的X母体衍生的中间基因中。在FMR1中发现第二个可变位点表明，串联重复序列不稳定性的靶点可能不仅限于（CGG）n重复序列，还可能涉及微卫星。Zhong等（1993） 引用的证据表明，AC序列位于FMR1基因的内含子2内，并且与Alu元件相邻。

van den Ouweland等人在一个脆弱的X突变女性携带者的女儿中（1994）用侧翼标记物发现了一个单倍型，预示着她已经继承了脆弱的X突变前染色体。但是，CGG重复序列和基因内多态性标记FMRb显示正常的母亲等位基因，而其他两个基因内标记FMRa和FRAXAC2以及其他距离较远的标记则显示了危险单倍型。这些观察结果被解释为指示基因转化，并且可能代表FMR1基因座的反向突变。

Nolin等（1996年）研究了FMR1（CGG）n重复在脆弱X族和普通人群中的遗传情况。他们报告说，当父亲在预突变范围内（CGG）n个扩展（大于80个重复）时，女儿经常继承较小的重复扩展。在分离脆弱的X的同胞关系中，相似的重复数比偶然发生的概率要高。他们得出的结论是，在具有突变的雄性和雌性的后代中观察到的这种家族聚类意味着可能存在另外一个因素，与亲本重复大小，影响（CGG）n重复不稳定性。Nolin等（1996） 发现以前没有脆性X综合征史的家庭中的灰色区等位基因（40至60个重复）的稳定性各不相同，但在1代中没有重复扩展到完整的脆性X突变。

有人提出，在FMR1基因中CGG重复序列的扩增是种系受保护的合子后事件。根据对完整突变胎儿完整卵巢的分析，Malter等人（1997）结果表明，在卵母细胞中只能检测到全扩增等位基因，但处于未甲基化状态。同样，一个13周全突变胎儿的睾丸没有显示出突变的迹象，而一个17周全突变胎儿的睾丸表现出一些具有突变特征的生殖细胞。这些数据驳斥了防止种系完全扩增的假说，并表明未成熟的睾丸发生了全突变收缩。因此，母体卵母细胞中可能已经存在完全扩增，或者合子后扩增（如果发生的话）在种系分离之前的发育早期就出现了。

Kunst等（1997年）研究了AGG中断对CGG重复稳定性的影响。在2个供体的分选精子中，每个供体都有39次重复，但有不同的AGG中断方式，每种情况下重复长度大约有15％的差异。但是，具有29个完美重复的雄性显示3％的扩展变化，而具有19个完美重复的雄性则没有变化。Kunst等（1997）还指出，所有变异的精子都表现出重复序列的3个主要末端的膨胀或收缩。Kunst等（1997年）得出的结论是，这些数据与以下假设相吻合：完美的重复序列会影响重复稳定性，而FMR1重复序列的变化表现出极性。

由失配修复基因如MLH1（120436）突变导致的遗传性非息肉性结肠癌（HNPCC; 120435）患者表现出重复序列不稳定。Fulchignoni-Lataud等（1997）发现来自HNPCC患者的外周血白细胞显示FMR1 CGG重复的等位基因变异大约是对照的两倍，特别是当患者携带MLH1突变时。研究结果表明，一部分HNPCC患者的非肿瘤细胞内的不稳定性可能是FMR1 CGG重复序列从正常范围过渡到突变前范围的一种机制。

克劳福德等（2000年）对来自7个未受影响男性的精子和血液DNA进行了小池（SP）-PCR，这些男性的重复大小在20至33之间。 -重复序列的主要末端是种系重复序列不稳定性的重要决定因素。相反，除重复结构以外的其他元件，例如单倍型背景，似乎对体细胞重复不稳定性有影响。但是，为这两种细胞类型确定的因素仅解释了方差的一小部分，向作者暗示了其他因素可能也参与了这一过程。

Jin和Warren（2000）综述了CGG重复扩增的分子机制和FMR1蛋白的生理功能。Oostra和Willemsen（2003）在三核苷酸重复扩增和人类疾病状态下综述了FMR1的表达。

Laird等（1987）提出人类DNA染色体的易碎位点存在晚期复制DNA区域。汉森等（1993）发现正常人的细胞在S期晚期复制，而脆弱的X患者的细胞在后期复制，复制的主要高峰发生在G2 / M期。在扩展重复序列的两侧均观察到延迟的复制时间，这表明复制叉在扩展区域的停滞不是复制延迟的直接原因。Subramanian等（1996）发现具有完整FMR1重复扩增功能的个体的细胞显示出复制时间延迟的区域；该区域雌性细胞中较早复制的等位基因的明显时机介于雄性细胞中正常和受影响的等位基因之间，这一发现与对随机X灭活导致的混合细胞群的期望相符。在该测定中，从相间核中单峰和双峰荧光原位杂交信号的比率推论出特定基因座的复制的相对时间。因此，三核苷酸重复扩增可能在Xq27.3-q28区域起作用，以改变长距离染色质结构，从而影响受影响域内基因序列的转录。

Yeshaya等（1998）研究了正常雄性，脆弱X雄性和突变前雄性的淋巴细胞和羊水中淋巴细胞X染色体的非转录晚期复制α卫星区域相对于脆弱X基因座的复制时机。在各个样本中确定了三个不同的种群。第一批细胞具有高频率的细胞，表现出双峰FMR1。这种模式表明FMR1的早期复制是正常男性细胞群的特征。第二个群体的细胞频率很高，显示出单线态FMR1。这种模式表明FMR1的复制非常晚，这是脆弱X人群的特征。第三群大约有一半的细胞显示单重态FMR1，另一半则显示双重态FMR1，表明FMR1复制时机的体细胞变异。

易碎的X CGG重复序列的不稳定性涉及母体衍生的全突变雄性配子的扩增和缺失。Nichol Edamura等人使用SV40灵长类动物复制系统（2005年）研究了CGG长度，DNA复制方向，复制起始位置和CpG甲基化对CGG稳定性的影响。当复制开始于重复序列的近端时，以CGG作为落后链模板，观察到具有53个CGG重复序列的复制依赖性缺失。当他们从重复序列开始进一步复制时，同时将CGG保留为落后链模板或使用CCG作为落后链模板，未观察到明显的不稳定性。不稳定模板的CpG甲基化可稳定重复序列，从而降低删除事件的频率和幅度。此外，CpG甲基化减慢了所有模板的复制效率。有趣的是，复制叉在CGG重复道上没有显示阻塞的迹象，无论复制方向或CpG甲基化状态如何。具有20个CGG重复序列的模板在所有情况下都是稳定的。这些结果表明，CGG缺失在复制过程中发生，并且对复制叉动力学，道长度和CpG甲基化敏感。

Terracciano等（2004年）报道了一个家族，该家族发生了来自外祖父的中间44个CGG脆弱X等位基因的不稳定遗传，首先扩展到一个女儿中61个CGG的一个预先突变的等位基因，然后扩展到她的孩子中一个完全突变的等位基因，代表从中间突变到完全突变的罕见进展仅2代。Zuniga等（2005年）报道了另一个家族，其中中间脆弱的X等位基因在2代内扩展为完全突变的等位基因。祖母携带一个带有45个CGG重复序列的中等脆弱X等位基因，分别扩展到她的两个女儿的80和90个重复序列的预突变等位基因，然后扩展到每个女儿儿子的完全突变等位基因。测序表明没有AGG中断，据信可以确保从第1代到另一代的重复稳定性。

Nolin等（2008年）发现，在不存在溴化乙锭的情况下进行分析时，具有完全扩增FMR1等位基因的个体的白细胞样本显示每个个体只有1-4个主要等位基因。相反，绒毛膜绒毛中的完整突变表现出更大的异质性。对9对母子后代的分析显示，等位基因在子代中扩展。研究结果表明，通常被Southern分析报告为“涂片”的完整突变片段的广泛异质性是一个伪影，FMR1 CGG重复序列的体细胞不稳定性仅限于早期胚胎发生。

▼ 基因型/表型的相关性
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Rocchi等人使用G6PD Mediterranean变体作为标记（1990）研究了具有活跃的脆弱X染色体的体细胞（成纤维细胞或红细胞）的数量。他们发现杂合子的智商水平与以脆弱X染色体为活跃染色体的成纤维细胞百分比之间存在显着的负相关。相反，在智商和红细胞数据之间未发现显着相关性，这表明针对活动性脆弱X的造血干细胞的体细胞选择。在外周淋巴细胞的研究中，Webb和Jacobs（1990）发现活动性fra（X ）弱势杂合女性的染色体始终比精神正常杂合女性的染色体更高。对文献中的发现进行的回顾显示了相同的结果。Khalifa等（1990）没有发现脆弱的X位点附近的DNA甲基化影响该综合征的表型的证据。

卢梭等（1994）报道了14个中心的脆性X综合征基因型-表型相关性合作研究的结果，涉及318个受影响家庭，包括539个具有脆性X突变的个体和693个典型的完全性脆性X突变的个体。携带突变的人的精神状态与正常基因型的人的精神状态没有差异。FMR1位点的异常甲基化和扩增的大小都与细胞遗传学，面部畸形，大兰花症和智力低下高度相关。具有完全突变的男性中“镶嵌”病例的患病率（12％）明显高于具有完全突变的女性中“镶嵌”病例的患病率（6％）；马赛克雄性比马赛克雌性具有更大的膨胀。“马赛克”是携带完整突变的个体，他们的某些细胞也有一些突变。在164对孤立夫妇中，有3个无关的丈夫携带了一个突变，这表明普通人群中脆弱X突变的发生率约为X染色体的0.9％。数据验证了直接DNA测试在脆性X诊断和载体鉴定中的应用。

Kirchgessner等（1995年）通过研究体细胞杂种中的无活性X染色体，使FMR1基因受到X灭活，该体细胞杂种中含有有活性或无活性的人X染色体，并且在女性患者中，其FMR1基因周围有大的缺失。该发现与先前对FMR1的DNA甲基化的研究结果一致，并支持X失活与FMR1基因完全突变的女性可变表型有关。

Sun and Baumer（1999）研究了一名20周女性胎儿的成纤维细胞培养物，该胎儿被诊断为完全突变的杂合子。高传代细胞显示完全不存在正常X染色体会失活的细胞。对具有正常FMR1等位基因的女性胎儿的对照成纤维细胞培养物的研究显示未选择。该研究表明非随机性X灭活，并提出了一个选择过程，该过程取决于携带FMR1全突变的X染色体的激活状态。

Primerano等（2002年）指出，来自具有完全脆弱X突变（大于200个CGG重复）的患者的淋巴母细胞实际上缺乏FMR1 mRNA和FMR1蛋白的水平，这与FMR1基因的超甲基化和该基因的完全转录沉默相符。Primerano等人在3名具有突变前等位基因（97、170和195个CGG重复序列）的患者的细胞中（2002年）发现与正常对照相比，FMR1 mRNA的水平明显增加，并且在预突变范围内，随着更长的CGG重复，mRNA的水平也增加。但是，来自突变前等位基因的mRNA的过表达与FMRP蛋白水平的升高无关，这提示翻译中存在缺陷。对多核糖体和mRNA的分析表明，随着等位基因扩增的增加，mRNA与多核糖体的结合逐渐降低。因此，在发生预突变的情况下，FMR1翻译受损会导致FMRP水平降低和临床参与。

Tarleton等人在一个说话，发育迟缓，智商低的男孩中发现了这一点（2002年）确定了FMR1的CGG重复区域内的G到C点突变。该患者在正常范围内有31个重复片段，但最初被认为是FMR1基因缺失。外周血分析显示FMR蛋白降低了24％。Tarleton等（2002年）表明，轻度表型是由FMRP表达的轻度变化引起的。

Hagerman和Hagerman（2004）指出，FMR1基因的突变前等位基因携带者（55至200个CGG重复序列）可以与3种不同的临床疾病中的一种或多种一起出现：脆弱的X光谱上的轻度认知和/或行为缺陷；卵巢早衰 和脆弱的X震颤/共济失调综合症（FXTAS）。

在621名儿童中，Loat等人（2006年）观察到FMR1等位基因长度与男孩认知能力之间呈负相关。4岁时的非语言能力（p = 0.048）与7岁时的数学学习成绩（p = 0.003）和英语（p = 0.011）之间存在显着的负相关。在122名智商高的学生中，重复量与智商之间也呈负相关。但是，只有1,016条X染色体中的35条（3.5％）具有超过40个CGG重复序列，在具有高，控制和低认知能力的儿童组中，具有大于40个重复序列的等位基因发生率没有差异。

Murray等（2014）研究了突破世代研究中的2,000多名46岁之前绝经的女性中的FMR1 CGG重复数。作者确定了突变前FMR1等位基因（55-200 CGG重复）和中等（45-54 CGG）的患病率254名原发性卵巢衰竭女性的等位基因重复（311360）的定义为40岁之前的更年期，早期的更年期为1,881，定义为40至45岁之间的更年期。原突变的发生率在原发性卵巢衰竭中为2.0％，在更年期早期为0.7％，而早期为0.4对照中的百分比，对应于原发性卵巢功能衰竭的比值比为5.4（95％CI = 1.7-17.4； p = 0.004）和绝经早期为2.0（95％CI = 0.8-5.1； p = 0.12）。中等等位基因不是绝经早期或原发性卵巢衰竭的重要危险因素。

甲基化

在2个临床上正常的兄弟中，Smeets等人（1995）发现在细胞遗传学上易碎的位点扩展了CGG重复序列。FMR1启动子未甲基化，可以检测到RNA和蛋白质。这向作者表明，FMR1基因失活而不是重复扩增本身会导致脆弱的X表型。Smeets等（1995年）得出的结论是，重复扩增不一定诱导甲基化，甲基化并不是诱导脆弱位点的绝对要求。这个脆弱的X家庭是由一个智障男孩确定的，这个智障男孩是2个兄弟中的1个通过女儿的孙子。

McConkie-Rosell等（1993）据报道，一个不寻常的家庭有6个兄弟，其中3个患有脆性X综合征，2个非穿透性携带者，1个未受影响。发现其中两个受影响的兄弟和两个“非渗透”兄弟为甲基化镶嵌。在3位受影响的男性中鉴定出的甲基化程度与表型表达之间存在相关性。发现最初被归类为不渗透的2名男性具有轻微的表型表达，轻微的认知缺陷和部分身体表型。这两名雄性在脆弱的X染色体研究中阴性，在DNA分析中发现其涂片大而宽，约有97％的DNA未甲基化。它们是马赛克的，用于在预突变范围（100-600 bp）内将CGG重复序列的扩增进行超甲基化。结果表明有些“不渗透” 男性携带者的FMR1区甲基化量可能不同，这可能导致脆弱X综合征的轻度表达。该综合征的表达可能不限于具有完整突变和大的，高甲基化扩展的雄性，而是可能具有梯度效应，具有表型完全表达的阈值。

Kruyer等（1994年）报道了2个同卵双胞胎姐妹，其FMR1 CGG重复数相同，但只有1个智障。当研究FMR1 CpG岛的甲基化状态时，Kruyer等人（1994）发现受影响的双胞胎中大多数正常染色体已失活。

Chiurazzi等（1998年）研究了FMR1活性是否可以通过用脆弱的X患者来源的5-氮杂脱氧胞苷（5-azadC）淋巴母细胞诱导DNA脱甲基化而在体外恢复。用5-azadC进行处理可导致具有300至800个重复的完全突变的FMR1基因重新激活，如特异的mRNA和蛋白质生产的恢复所示。该作用与通过甲基化敏感性酶的限制性酶切分析确定的启动子去甲基化程度有关。Chiurazzi等（1999年）通过使用3种能够诱导组蛋白超乙酰化的药物治疗非马赛克完全突变患者的淋巴母细胞样细胞系，研究了组蛋白乙酰化在调节FMR1表达中的作用。他们观察到，尽管适度，但FMR1基因被4-苯基丁酸钠，丁酸钠和细胞毒性药物曲古抑菌素A重新激活，如RT-PCR所示。将这些药物与5-azadC组合使用可使单独使用5-azadC获得的FMR1 mRNA水平提高2至5倍，从而在FMR1完整突变的重新激活中显示出组蛋白超乙酰化和DNA脱甲基的协同作用。

Pietrobono等（2005年）分析了来自具有正常智力的罕见个体的FMR1基因未甲基化完整突变的淋巴母细胞DNA。与正常对照一样，整个启动子区域（包括扩展的CGG重复序列）的DNA甲基化缺失与组蛋白H3（H3-K4）N尾的赖氨酸4残基的甲基化相关。通过实时RT-PCR检测到FMR1 mRNA的正常水平，但mRNA的翻译减少了40％，与正常对照相比，FMRP蛋白水平降低了30％。这些结果证实，在不存在DNA甲基化的情况下，CGG重复扩增本身不会阻止FMR1转录和FMRP产生。该细胞系已在启动子和外显子1中使组蛋白H3和H4脱乙酰化，并且组蛋白H3（H3-K9）上的甲基化赖氨酸9与易碎X细胞系相似。Pietrobono等（2005）提出调节DNA和H3-K4甲基化的分子途径可能孤立于调节组蛋白乙酰化和H3-K9甲基化的分子途径。

Naumann等（2009）发现FRAXA男性丢失了FMR1基因上游的甲基化边界。在研究的FRAXA基因组中，上游CpG对的甲基化渗透到FMR1的正常未甲基化启动子区域和CGG重复序列中，从而导致FRAXA基因失活。突变女性的DNA中的甲基化模式与正常女性相似。

戈德勒等（2010年）使用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱仪（MALDI-TOF MS）确定了脆性X综合征的表观遗传标记，并命名了信息最丰富的脆性X相关表观遗传元素1（FREE1）和2（FREE2）。两个区域的甲基化与使用Southern印迹检测到的FMR1 CpG岛的甲基化相关，并且与部分甲基化的“高功能”全突变（FM）男性血液中FMRP的淋巴细胞表达呈负相关。在FM携带者女性的血液中，两种标记物的甲基化与FMR1激活率呈负相关。在49个对照组的样本集中，有18个灰色区域（GZ 40-54重复），22个预突变（PM 55-170重复）和22个（受影响的）脆弱X受试者，戈德勒等（2010年）建议，免费MALDI-TOF MS可能是脆弱X综合征诊断和新生儿人群筛查的工具。

▼ 命名法
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Hecht等（1989）提出了一种新的脆弱部位基因符号系统。他们对此处讨论的脆弱站点的建议是FRAXQ27 * RFA，其中R表示“稀有”，FA表示它属于“叶酸类型”。因此，脆性X综合征基因座在文献中也称为FRAXA。

扩展三核苷酸重复序列的命名法

脆性X综合征所涉及的重复序列在本文中被不同称为（CGG）n或（CCG）n。Knight等人将在克隆的FRAXE基因（309548）中发现的相同重复称为（GCC）n（1993）。只有10个不同的三核苷酸重复序列，但是每个序列可以通过多种方式进行书写。Sutherland（1993）赞成采用从5到3的字母顺序列出主题的惯例。为此，他使用了（CCG）n名称。此外，他更喜欢在强直性肌营养不良症（DM1; 160900），亨廷顿病（143100），肯尼迪病（SMAX1; 313200）中发现的其他具有临床意义的二核苷酸重复序列（AGC）n）和SCA1（164400）；（CAG）n是最常用的名称。Sutherland（1993）提出相同的约定可以应用于二核苷酸。他写道：“当cognoscenti知道它们是同义词时，对于新手来说，找到（AC）n，（CA）n，（GT）n和（TG）n重复一定会非常令人困惑。”

▼ 历史
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Wang等（1997年）在3例没有扩展的（CGG）n重复的脆性X综合征无关患者中，在FMR1基因的内含子10（IVS10 + 14C-T）中鉴定出一个剪接位点突变。但是，Vincent和Gurling（1998）以及Wang和Li（1998）证实IVS10 + 14C-T实际上是多态性，而不是与疾病相关的突变。

▼ 动物模型
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FMR蛋白在动物模型中的功能

通过在小鼠中进行mRNA原位杂交研究，Hinds等人（1993）证明Fmr1基因的表达位于成年小鼠的大脑和睾丸小管的几个区域，而在早期小鼠胚胎中观察到普遍且非常强的表达。为了快速有效地识别转录的序列，Hanzlik等（1993）开发了一种基于重组的分析方法，以筛选噬菌体λ文库与给定探针具有同源性的序列。该策略确定了在给定的发育时间是否在给定的组织中转录了给定的探针，并且还可以用于分离没有筛选探针的转录序列。Hanzlik等（1993） 使用该技术来证明脆弱的X序列在11周的小鼠胎儿，大脑，脊髓，眼，肝，肾和骨骼肌等20周的胎儿组织以及成年的空肠中普遍存在。

Eberhart等人在COS-7细胞中使用鼠Fmrp截短和融合构建体的免疫定位研究（1996年）确定了氨基末端的核定位信号和外显子14编码的核输出信号。在核糖核蛋白（RNP）颗粒中发现了Fmrp，这与新生的Fmrp蛋白质进入细胞核并组装成RNP颗粒，然后再输出回核细胞。细胞质。

Li等（2001）证明重组大鼠Fmrp引起兔网状裂解物中脑mRNA的剂量依赖性翻译抑制，而没有加速mRNA降解。Fmrp的翻译抑制被Fmr1信息的3个主要未翻译部分以反式作用方式逆转，该部分与Fmrp结合，表明Fmrp通过与mRNA相互作用抑制翻译。一致地，Fmrp抑制结合Fmrp 的甲状旁腺激素（PTH; 168450）转录物的翻译，但不抑制β-珠蛋白（HBB; 141900）的翻译）成绩单，但不绑定Fmrp。类似地，去除翻译模板上的Fmrp结合位点消除了Fmrp的抑制作用，支持了FMRP通过与模板mRNA直接相互作用抑制翻译的假设。

FMR1基因座的人鼠同源性延伸到重复区和启动子。鼠重复区包含三联体，范围为8至12个重复。Bontekoe等（2001）产生了敲入小鼠Fmr1基因，其中鼠（CGG）8重复序列与人（CGG）98重复序列交换。与其他CGG转基因模型不同，该模型在母本和父本遗传中均表现出中等CGG重复不稳定性（155个遗传中有2个收缩和13个扩展）。没有描述异常表型。

Wohrle等（2001年）将人类脆弱的X染色体的高甲基化和未甲基化的完全扩增从鼠A9杂种转移到鼠胚胎癌细胞中，这是一种多能胚胎细胞的模型系统。在供体的成纤维细胞和A9中完全甲基化并稳定的全扩增等位基因在未分化的胚胎癌杂种中变为去甲基化，重新活化和不稳定。当不稳定的扩增从胚胎癌细胞重新引入A9时，不稳定性被恢复为稳定性。

在果蝇中，Ishizuka等人（2002年）发现Fmr1是称为RNA诱导的沉默复合物（RISC）的大蛋白复合物的组成部分，RISC是介导RNA干扰（RNAi）的序列特异性核酸酶复合物。发现Fmr1与argonaute-2（Ago2; 606229）和dicer（606241）（通常存在于RISC中的2种蛋白质）相关。研究结果表明，RNAi相关机制的缺陷可能是人类疾病的基础。

Mazroui等（2002）建立了一个永生的鼠胚胎STEK Fmr1敲除细胞系，并通过用表达Fmr1的载体进行转染试验显示，新合成的Fmrp积累到细胞质颗粒中。这些结构包含mRNA和其他几种RNA结合蛋白。细胞质颗粒的形成取决于位于RGG结构域中的决定簇。作者还提供了证据，表明与报告基因共转染后，FMRP充当翻译阻遏物。含FMRP的mRNP是动态结构，在多核糖体和细胞质颗粒之间振荡，使人联想到含有受抑制的mRNA的应激颗粒。Mazroui等（2002年）提示，在神经元中，FMRP可能在不能胜任的mRNP颗粒中起mRNA阻遏剂的作用，而这些mRNP颗粒必须从细胞体转移到远端位置，例如树突棘和突触小体。

使用质谱和定点诱变，Ceman等（2003年）表明，Fmrp在鼠脑和培养细胞中都在RGG框N端的483和521残基之间被磷酸化。初级磷酸化发生在高度保守的ser499上，这触发了附近丝氨酸的分级磷酸化。Fmrp在合成后的2到4个小时内被磷酸化；然而，磷酸化对蛋白质的半衰期没有影响。与果蝇直系同源基因dFxr相比，哺乳动物Fmrp的磷酸化状态并不影响其与体内特定mRNA的关联。但是，未磷酸化的Fmrp与主动翻译的多核糖体有关，而一部分磷酸化的FMRP与显然停滞的多核糖体有关。Ceman等（2003年）建议磷酸化可能调节FMRP，释放FMRP诱导的翻译抑制可能涉及去磷酸化信号。

Wang等（2004）检测到Fmrp在大鼠和小鼠脑中分离出的少突胶质祖细胞，未成熟少突胶质细胞和少突胶质细胞系中表达，并与少突胶质细胞特异性mRNA的一个亚组相互作用，包括髓鞘碱性蛋白（MBP; 159430）mRNA。随着少突胶质细胞在体外和发育中脑中的分化，Fmrp表达逐渐下降。少突胶质细胞分化过程中Fmrp表达的下降与MBP蛋白的强烈上调有关。MBP 3-prime UTR是结合Fmrp所必需和充分的，它介导了Fmrp特异在少突胶质细胞中对报告基因的翻译抑制。Wang等（2004年） 假设Fmrp可能在啮齿动物早期大脑发育过程中参与调节少突胶质细胞中结合的mRNA的翻译。

MicroRNA（miRNA）是一类非编码RNA，被认为可以控制特定靶标mRNA的翻译。在体外，Jin等（2004年）表明哺乳动物FMRP与miRNA途径的下游成分AGO1相互作用（606228），并且AGO1是果蝇体内Fmr1的生物学功能所必需的。结果表明Fmr1调节翻译抑制的机制。

在果蝇中，Lgl（600966）编码参与细胞极性和细胞质转移的细胞骨架蛋白。Zarnescu等（2005）发现小鼠Lgl与Fmr1一起在细胞质中低水平表达。带有荧光标记的Fmr1的过表达将内源性Lgl组装成核周和细胞质颗粒。在小鼠儿茶酚胺能细胞系中，Fmr1过表达导致内源性Lgl重组为核周区域和发育中的神经突内含Fmr1的颗粒。

Wang等（2008年）提供的证据表明Fmr1充当前脑中多巴胺调节的信使。Fmr1-null小鼠的前额叶皮层和纹状体的培养神经元显示出D1受体（DRD1; 126449）激动剂诱导的作用降低，这由D1受体诱导的谷氨酸受体磷酸化（GRIA1; 138248）减少所证明。Fmr1空细胞中的长期增强作用减弱。发现野生型Fmrp与Grk2相互作用（109635）。在Fmr1无细胞中，FMRP的外源表达或Grk2的抑制可以挽救缺陷。D1受体激动剂部分挽救了过度活跃，并增强了Fmr1无小鼠的运动功能。

卡兰等（2010年）使用细胞周期标记将果蝇突变型Fmr1大脑与整个幼虫发育过程中的野生型进行了比较。Fmr1的丢失导致BrdU掺入以及脑中有丝分裂成神经细胞数量的显着增加。这与FMRP在神经发生过程中控制增殖相一致。在发育研究中，FMRP抑制了早期幼虫大脑中神经细胞从静止状态退出，这是由于细胞周期蛋白E（CCNE1 ; 123837）。到第三龄幼虫阶段，尽管与野生型相比，在突变的Fmr1脑中S和G2 / M中发现了更多的细胞，但细胞周期的长度并未受到影响，这表明细胞周期进程是有缺陷的。此外，在发育中的幼虫大脑中，单突变Fmr1成神经细胞比对照产生更多的神经元。作者得出的结论是，在大脑发育过程中需要FMRP来控制神经母细胞从静止和增殖能力以及神经元产生中退出。

易碎X综合征的动物模型

在荷兰比利时脆性X协会（1994）中创建用于在小鼠中脆性X综合征的敲除模型。剔除小鼠缺乏正常的FMR1蛋白，并表现出大兰花症，学习缺陷和活动过度。虽然脆弱的X患者的脑部MRI显示出特定大脑结构的大小异常，包括小脑ver部，海马和心室系统，但Kooy等人（1999年）没有找到证据证明脆弱的X小鼠模型的各个大脑区域都有大小变化。

Peier等（2000）生成酵母人工染色体（YAC）转基因小鼠，以确定是否可以挽救Fmr1基因敲除小鼠表型。YAC转基因支持人类FMRP蛋白的生产，其水平是内源蛋白的10至15倍；该蛋白以细胞和组织特异性方式表达。携带YAC转基因的基因敲除小鼠不存在大兰花症，这表明人蛋白可以拯救功能。基因敲除小鼠表现出减少的焦虑相关反应和增加的探索行为，而FMR1 YAC转基因小鼠表现出相反的行为反应和其他异常行为，可能是由于FMRP的过度表达。作者认为，FMRP的过表达可能具有其自身的行为表型。

蛋白质合成发生在神经元树突中，通常在突触附近。多核糖体聚集体通常出现在树突棘中，特别是在发育过程中。一些蛋白质的合成似乎直接受到突触活性的调节。Greenough等（2001）发现FMRP是当被谷氨酸或第I组代谢型谷氨酸受体激动剂（例如604473）刺激时，在称为突触神经小体的制剂中合成的蛋白质之一。）。他们还发现，在脆性X综合征的基因敲除小鼠模型中，突触神经小体中激动剂激活的蛋白合成显着降低。患有脆性X综合征的患者的尸检样品的研究表明，树突棘可能无法呈现正常的成熟大小和形状，并且患者样本中每单位树突长度有更多的棘突。对敲除小鼠的研究也得出了类似的关于脊柱大小和形状的发现。基因敲除小鼠的正常树突退化也受到损害。这些发现表明，FMRP对于大脑皮层发育中发生的正常成熟和消除过程可能是必需的。

张等（2001年）开发了果蝇X综合征的果蝇模型，使用功能丧失的突变体和FMR1同源物Dfxr（果蝇X脆相关基因）的过表达。Dfxr nulls显示扩大的突触终端，而神经元的过表达导致越来越少的突触钮扣。突触的结构缺陷伴随着神经传递的改变，在中央和周围突触中具有突触类型特异性调节。这些表型模仿了Futsch突变体中观察到的那些，Futsch是与哺乳动物MAP1B具有同源性的微管相关蛋白（157129）。Dfxr的免疫沉淀显示与Futsch mRNA相关，Western印迹分析表明Dfxr反向调节Futsch表达。Dfxr-Futsch双突变体恢复了正常的突触结构和功能。张等（2001年）提出Dfxr充当Futsch的翻译抑制因子，以调节微管依赖性突触的生长和功能。

Morales等人在Dfxr中使用野生型果蝇和果蝇突变体（2002年）表明Dfxr蛋白在脑神经元细胞体中组成性表达，并从胶质细胞中排除。发现该蛋白质是正常神经突延伸，引导和分支所必需的，尽管不同的神经元细胞类型似乎受到不同的调节，表明脑中的靶标不同。蛋白质的过表达导致类似的异常，表明Dfxr的剂量受到严格调节，对正常功能至关重要。Dfxr突变体表现出异常的昼夜节律行为和脱落。

欧文等（2002年）比较了野生型和脆性X基因敲除小鼠的视皮层V层锥体细胞上的树突棘。剔除小鼠的树突棘长得多，短的树突棘少得多，具有不成熟样形态的树突棘明显多，而具有更成熟形态的树突棘明显少。但是，与人类患者不同，基因敲除小鼠与对照相比没有统计学上显着的树突棘密度差异。Fragile-X小鼠在树突树复杂性或树突乔木中也没有表现出与对照组相比的任何显着差异。

在Fmr1基因敲除小鼠的行为研究中，秦等人（2002年）观察到过度活跃和进入开放领域的中心比对照组更高的比率，表明焦虑水平降低。被动回避任务中基因敲除小鼠的表现受损提示学习和记忆能力下降。为了了解哪些大脑区域参与了脆性X智力低下的行为异常，秦等人（2002年）用碳标记的脱氧葡萄糖法测定葡萄糖的局部脑代谢率。与对照野生型同窝仔相比，他们在所有38个受测区域中发现更高的值。在26个地区中，差异具有统计学意义。最大的增加发生在边缘系统的区域以及主要的感觉和顶叶后皮质区域。受影响最大的区域与行为缺陷以及Fmrp表达最高的区域一致。秦等（2002）提出脆弱的X小鼠中较高的脑葡萄糖代谢可能是在树突棘中发现异常的功能。

宫代等（2003）确定与Fmr1-mRNP复合体相关的RNA货物在Fmr1无效小鼠中被改变。这些货物中的一些以及它们编码的蛋白质在其丰度和/或亚细胞分布中显示出离散的变化。

Weiler等（2004）研究了Fmr1基因敲除小鼠的神经递质激活的突触蛋白合成。基因敲除小鼠的突触神经小体没有表现出加速的多核糖体装配或蛋白质合成，因为它在野生型小鼠中受到I组代谢型谷氨酸受体的刺激而发生。直接激活蛋白激酶C（请参阅176960）在敲除小鼠中没有补偿，表明依赖于FMRP的步骤进一步沿着信号传导途径进行。与野生型小鼠的皮质相比，年轻的剔除小鼠的视觉皮质显示出含有多核糖体的树突棘突触比例更低，从而证实了这一发现。快速的神经递质控制的特定蛋白质局部翻译中的这种缺陷可能导致脆性X综合征患者中观察到的形态和功能异常。

Restivo等（2005年）饲养Fmr1-null小鼠在一个丰富的环境，并发现经验依赖的刺激减轻了许多行为和神经元异常与Fmr1基因敲除。富集不会影响Fmr1无效的小鼠的活动过度，但可以将开阔野外探索的焦虑状模式降低到正常水平，并恢复物体的习惯性。在敲除和野生型小鼠中，富集增加了基部树突的长度和分支，并沿着视觉皮层的第5层锥体神经元的顶端树突增加了脊柱密度，并挽救了Fmr1缺失小鼠的未成熟脊柱形态。行为和神经元缺陷的挽救取决于Glur1（GRIA1; 138248）。

神经元致密颗粒将mRNA转移到树突中，以用于突触中的后续位点特异性利用。一些致密颗粒包含翻译沉默多核糖体的聚集体。在活性蛋白质合成过程中，颗粒的结构松弛成较轻的翻译多核糖体。Aschrafi等（2005年）发现Fmr1基因敲除小鼠的大脑比野生型小鼠的大脑显示出更少的致密颗粒。Fmr1基因敲除小鼠还显示出升高的代谢型GluR5（GRM5; 604102）诱导的翻译。注射Grm5特异性抑制剂会增加野生型和Fmr1基因敲除小鼠大脑中的致密颗粒峰，并阻止Grm5诱导的海马切片活性。Aschrafi等（2005年）结论认为，在没有FMR1的情况下，GRM5诱导的神经元颗粒翻译发生率更高。结果支持以下假说，即依赖GRM5的翻译水平升高会导致突触可塑性和脆弱的X症状改变。

中本等（2007）发现，siRNA介导的Fmrp在原代大鼠海马细胞中的减少导致了树突中GluR1（GRIA1; 138248）AMPA受体的内在化。通过药物抑制mGluR5挽救了异常的GluR1贩运。由于Fmrp在突触中充当翻译的负调节剂，因此是“平衡”信号，因此发现表明Fmrp的缺失会导致树突中mGluR5信号明显过量。最终的超敏AMPA受体内在化反映了细胞转移缺陷以及突触可塑性缺陷，这可能是与FMRP基因突变相关的学习和记忆缺陷的基础。

卡斯特伦等（2005）研究了从Fmr1基因敲除小鼠的大脑和脆弱X胎儿的死后组织产生的神经干细胞的分化。小鼠和人类FMRP缺陷型神经球比对照神经球产生更多的微管蛋白β-3（TUBB3; 602661）阳性细胞，由于凋亡细胞死亡增加，GFAP（137780）阳性细胞的数量减少。脆弱的X神经球的分化是异常的，神经突越来越少，细胞体积也越来越小。差异化的FMRP缺陷细胞对乙酰胆碱显示异常强烈的振荡Ca（2+）反应。卡斯特伦等（2005年） 得出结论，脆性X综合征的FMRP缺乏会导致神经干细胞的早期成熟发生实质性变化。

Koekkoek等（2005）发现Fmr1无效的小鼠在经典的延迟眨眼条件下有缺陷。Fmr1空小鼠小脑浦肯野细胞显示出伸长的不规则树突棘和增强神经支配这些神经突触的平行纤维突触的长期抑郁诱导。患有脆性X综合征的患者在眨眼调节中显示出相同的小脑缺陷。研究结果表明，缺乏FMRP会导致小脑功能障碍。

Monzo等（2006）报道了Fmr1无效的雄性果蝇是不育的。与野生型雄性杂交时，Fmr1基因缺失的雌性产生形态上正常的卵，但孵出的胚胎很少。Monzo等（2006年）确定Fmr1是卵裂沟形成所必需的，并且在中胚层过渡过程中，Fmr1在动态细胞质核糖核蛋白体内起作用。

Meredith等（2007年）发现Fmr1空小鼠的前额叶皮层中与穗期相关的长期增强的阈值增加。这种变化是由于树突和棘突触后钙信号的缺陷引起的。实际上，在树突棘中没有L型钙通道的活性。这些小鼠的长期增强作用可以通过增加神经元活性来恢复，这可以提高钙信号的可靠性和幅度。Fmr1 null小鼠在增强的感觉，认知和运动刺激的丰富环境中饲养，显示长期增强作用恢复正常至野生型水平。结果表明，在没有Fmr1的情况下，突触可塑性的机制就位，但是需要更强的神经元活性才能触发。

张等（2008年）发现Fmr1 / Fxr2双敲除小鼠和Fmr1-knockout / Fxr2-杂合小鼠在明暗周期中表现出节律性丧失，Fmr1-或Fxr2-敲除小鼠表现出较短的自由运行时间。在完全黑暗中的运动活动。分子分析和体外电生理研究表明，Fmr1 / Fxr2双敲除小鼠上方裂口上核细胞的功能基本正常。但是，双敲除小鼠肝脏中几个核心时钟mRNA的丰度循环模式发生了变化。单独的Fxr2或Fmr1和Fxr2一起增强了Per1（602260）或Per2（603426）介导的Bmal1（ARNTL; 602550）-Npas2（603347））转录活性呈剂量依赖性。张等（2008年）得出结论，节律性昼夜节律行为需要FMR1和FXR2。

侯等人在小鼠海马切片中（2006年）发现GRM5激动剂引起FMRP的快速蛋白质合成，随后在长期抑郁期间神经元体，核和近端树突中FMRP迅速降解。FMRP降解是由泛素-蛋白酶体途径介导的。Fmrp-null小鼠缺乏GRM5依赖的FMRP合成导致长期抑郁症加剧。Fmrp的缺乏还导致其他蛋白质（例如MAP1B（157129））的翻译增加，表明FMRP通常充当翻译阻遏物。这些发现表明，FMRP的翻译，泛素化和蛋白水解是控制突触可塑性的动态调节系统。此外，侯等（2006年）结论认为，FMRP的破坏会改变海马突触可塑性过程中影响基本生化信号传导机制的蛋白质调控。

多伦等（2007年）发现，GRM5表达降低50％的转基因Fmr1无效小鼠表现出几种Fmr1无效相关表型的改善，包括经验依赖性突触修饰（通过眼显性可塑性测量），改变的树突棘密度，改变的海马基础蛋白合成，抑制回避行为，癫痫发作易感性以及体细胞生长总体增加。所有这些功能均显示出某些缓解的GRM5活性。但是，大兰花症没有得到挽救。该发现与以下假设相符：脆性X综合征的某些方面是由GRM5受体的未经激活激活引起的。多伦等（2007年）通过暗示脆弱的X综合征是一种“过度”疾病而得出结论，这是由于FMRP的阻遏物功能丧失所致。抑制至少一种下游效应器GRM5可以缓解其中一些异常情况。

郭等（2011）发现，与成年神经干细胞和祖细胞相比，具有选择性缺失Fmrp的小鼠与对照组相比，海马神经干细胞的产量增加，但这些细胞的存活率较低，分化程度降低。突变小鼠的神经元树突复杂性降低，星形胶质细胞数量和分化增加。在成年小鼠神经干细胞中也观察到了这些发现。突变小鼠在挑战性学习任务（例如痕量调节任务）中显示出障碍，需要成年海马神经发生。有条件的恢复Fmrp可以挽救细胞神经发生缺陷和学习缺陷。郭等（2011年） 提示在成年神经干细胞中功能性FMRP的缺失可能是脆性X综合征患者认知障碍的原因。

易碎X震颤/共济失调综合症的动物模型

威廉森等（2003年）描述了人类FMR1中具有扩展CGG重复序列（102至110个重复序列）的转基因小鼠大脑的神经组织学，生物化学和分子研究，并报道了泛素Hsp40升高的Fmr1 mRNA水平和核内包涵体（见604572），以及蛋白酶体的20S催化核心复合物作为组成部分。一生中夹杂物的数量和大小都有所增加，这与人类小脑震颤/共济失调综合症的进展特征有关。威廉姆森等（2003年）结论是，在扩大重复小鼠中的观察结果通过CGG本身本身或mRNA水平在包涵体的形成中支持了Fmr1基因的直接作用，并暗示了核内包涵体在不同区域的存在之间的相关性。症状预突变携带者的大脑和临床特征。

Jin等。等（2003）在果蝇中用异源转录本（EGFP）表达了90个CGG重复的人FMR1突变前等位基因。如在视网膜细胞中观察到的，仅扩增的RNA诱导神经元特异性变性，其特征在于Hsp70（参见140550）和泛素阳性包涵体与FXTAS患者相似。这些发现提示了FXTAS中毒性RNA介导的功能获得的作用。Handa等（2005）发现转录的但未翻译的扩展的CGG预突变等位基因对人细胞有毒，微阵列分析检测到多种基因表达的改变，包括上调CASP8（601763），CYFIP1（606322），NTS（162650）。）和UBE3A（601623），已通过RT-PCR分析确认。

Hashem等（2009）产生的小鼠在小鼠Fmr1 5-prim UTR或EGFP（增强型绿色荧光蛋白）5-prim UTR的背景下表达人类90 CGG突变，特别是在Purkinje神经元中，以分离CGG重复序列的作用从Fmr1的变化中提取，并提供CGG重复是必要且足以引起类似于人FXTAS病理的证据。CGG（90）-EGFP足以产生泛素阳性的核内包涵体形成。他们还证明了CGG（90）-EGFP的过度表达会导致Purkinje神经元轴突肿胀和神经毒性，并导致小鼠表型显示神经运动学习能力的年龄依赖性下降。Hashem等（2009年）结论认为，在Fmr1 mRNA之外的Purkinje神经元中表达的CGG可能导致哺乳动物系统中的神经元病理，而RNA中CGG重复序列的扩大是FXTAS中神经变性的可能原因。

Chen等（2010）报道，与野生型同窝幼仔培养的神经元相比，从杂合的雌性小鼠体内培养的preCGG FMR1重复序列培养的神经元在7至21天之间显示出较短的树突长度和更少的分支。虽然突触突触素和鬼笔环肽点的数量与野生型没有区别，但preCGG神经元具有较大的点突。PreCGG神经元显示出较低的生存能力，并且随着它们的成熟而表达升高的应激蛋白。PreCGG神经元具有固有的不同生长方式，树突状复杂性和突触结构，可在神经元轨迹到成熟的早期就识别出来。Chen等（2010年） 提示这可能反映了突变前等位基因携带者临床参与谱的发展成分的细胞基础。

▼ 等位基因变异体（5个示例）：
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.0001脆弱X综合征
FMR1，ILE304ASN
FMR1基因的这种突变导致ile304-asn（I304N）取代（Siomi等，1994），尽管最初报道为I367N（De Boulle等，1993）。

De Boulle等（1993年）在患有严重形式的脆性X智力低下的患者（FXS；300624）中发现FMR1基因从T到A的转化。在具有正常智力水平并且没有脆弱的X综合征的柱头的母亲，兄弟或侄子中未发现该突变。

Verheij等（1995年）证明FMR1蛋白中ile367到asn的取代不会改变FMR1蛋白在携带该突变的患者的淋巴母细胞中的翻译，加工或定位。从正常淋巴母细胞和分离出的患者细胞中分离出的所有高分子量FMR1蛋白都能够结合RNA。但是，患者的FMR1蛋白在高盐浓度下对RNA结合的亲和力降低。

冯等（1997）证明正常的FMRP通过大的mRNP颗粒与伸长的多核糖体结合。尽管表达正常且胞质mRNA关联正常，但I304N FMRP被掺入了与多核糖体无关的异常mRNP颗粒中。这些数据表明，FMRP与多核糖体的结合在功能上必须重要，并且暗示I304N患者中严重表型的机制在于螯合不可翻译的mRNP颗粒中的结合mRNA。在缺乏FMRP的情况下，这些相同的mRNA可能会通过替代的mRNP进行部分翻译，尽管可能会异常定位或调节，从而导致典型的脆性X综合征。

Darnell等（2005）指出I304N突变对应到FMR1的第二个KH域内的位置，这对稳定序列特异性RNA蛋白质相互作用至关重要。他们发现I304N突变消除了FMR1 KH2结构域与其靶标的联系，从而亲吻了复杂的RNA。

Linder等（2008年）表明，I304N取代显着降低了FMR1均聚。该突变还消除了残留的FMR1低聚物与应激颗粒蛋白TDRD3之间的相互作用（614392）。

.0002脆弱X综合征
FMR1，1-BP DEL，373A
Lugenbeel等在一名患有脆性X综合征（FXS; 300624）的年轻男性患者中（1995年）在FMR1基因的第5外显子中发现了从头1 bp缺失（373delA），导致该蛋白移码并在159位残基处过早终止。蛋白质印迹分析未检测到Fmr1蛋白。这一发现提供了有力的证据，表明缺乏FMRP会直接导致脆性X综合征，并暗示其他附近基因的下调不太可能导致该表型。

.0003脆弱X综合征
FMR1，IVS2AS1，GT，-1和GA，+ 1
Lugenbeel等人在患有经典脆性X综合征（FXS; 300624）的成年男性中（1995）在FMR1基因的外显子2的内含子/外显子边界上发现了一个2 bp的变化（23714GG-TA）。RT-PCR和序列分析表明，有2种产物的大小减小：通过剪接外显子2产生的较大产物，以及通过剪接外显子2和3产生的较小产物。外显子2的丢失导致移码和4个氨基酸的提前终止。外显子3; 外显子2和3的缺失除去了FMR蛋白的49个氨基酸，但没有改变阅读框。尽管可以预测大小减小的蛋白质，但Western印迹未识别出任何蛋白质。在母亲中发现了相同的突变，据描述为轻度发育迟缓。该家庭的其他成员要么没有携带者，要么无法学习。该发现提供了有力的证据，表明缺乏FMRP会直接导致脆性X综合征。

.0004脆弱X综合征
脆性X TREMOR /共济失调综合症，包括
卵巢早衰1，包括
FMR1，（CGG）n重复扩展
Kremer等（1991）证明，在FMR1基因的5个主要非翻译区中存在一个不稳定的扩展的三核苷酸重复序列，称为p（CCG）n，是脆性X综合征的基础（FXS; 300624）。这组作者表明，正常的X染色体具有约40 +/- 25个p（CCG）n拷贝，并且在这些限制内，该序列是稳定的DNA多态性。脆弱的X基因型的特征是对应到重复序列的不稳定DNA数量增加。导致脆性X综合征的突变包含200多个CCG重复序列（Devys等，1992）。

预突变

FMR1基因的预突变定义为大约55至200个CGG重复序列的扩增。Hagerman等（2001年）报道了5名男性，其FMR1突变介于78至98次重复之间，在第六个十年中表现为进行性意向震颤，帕金森病，认知能力下降，MRI普遍萎缩和阳imp（FXTAS；300623）。FMR1 mRNA的水平比正常水平高2至4倍，这表明作者具有致病性功能获得作用。

Murray等（1998）对147名患有特发性卵巢早衰的妇女进行了筛查（POF1; 311360），发现与FMR1基因的突变有显着相关性，其中6名妇女发生了突变，其中包括4例家族性和2例散发性病例，但没有妇女发生全突变。 FMR1基因。

在一项对来自脆弱X族的760名妇女的国际合作研究中，Allingham-Hawkins等人进行了研究（1999年）发现395个带有预突变，128个带有完整突变，而237个为非携带者。在63个（16％）的突变前携带者中，绝经发生在40岁之前，而全突变的携带者和对照组中只有1个（0.4％）没有更年期，这表明更年期提前与携带者的状态之间存在显着关联。

.0005脆弱X综合征
FMR1，SER27TER
在具有脆弱X综合征（FXS; 300624）经典特征的男人中，Gronskov等（2011年）在FMR1基因的第2外显子中鉴定出80C-A颠换，导致ser27-to-ter（S27X）取代。该患者患有智力低下，癫痫发作，语言发展欠佳和自闭症倾向。畸形特征包括长脸，前额高而宽，大耳朵低落，孕激素和睾丸肿大。神经系统检查显示肌张力低下和活动过度，关节过度伸展。患者淋巴母细胞的蛋白质印迹分析未显示FMRP蛋白表达。他的母亲也携带这种突变，患有轻度至中度的智力残疾，运动亢进和自动驾驶。