神经胶质素 1； NLGN1

HGNC 批准的基因符号：NLGN1

细胞遗传学位置：3q26.31 基因组坐标（GRCh38）：3:173,395,952-174,294,372（来自 NCBI）

▼ 说明

NLGN1 基因编码属于细胞粘附分子 NLGN 家族的跨膜蛋白。NLGN 蛋白通过胞外结构域与突触前神经蛋白分子（参见例如 NRXN1, 600565）形成跨突触复合物，而 NLGN 胞质结构域与突触后分子相互作用，包括 PSD95（DLG4; 602887）和 SHANK 蛋白（参见例如 SHANK1, 604999）（Nakanishi 等人总结，2 017）。

Ca（2+）依赖性神经元表面蛋白/神经肽复合物存在于中枢神经系统的突触中，是有效神经传递所必需的，并且参与突触接触的形成（Reissner 等人总结，2008）。

▼ 克隆与表达

伊奇琴科等人（1995）描述了 Neuroligin-1，一种富含大鼠突触质膜的神经元细胞表面蛋白，可作为 β-神经元表面蛋白s 的剪接位点特异性配体（参见 600565）。仅当 NLGN1 在 G 结构域的选择性剪接序列中缺少插入片段时，NLGN1 才会与 β-神经元表面蛋白结合，而如果它们含有插入片段，则不会结合。大鼠 Neuroligin-1 的胞外序列由与乙酰胆碱酯酶同源的无催化活性的酯酶结构域组成。伊奇琴科等人（1995）使用原位杂交来证明神经元表面蛋白在被 Neuroligin-1 识别的结合位点处的选择性剪接受到高度调控。这些发现支持了一个模型，即神经元表面蛋白的选择性剪接创建了一个细胞表面受体家族，赋予其驻留神经元交互特异性。

菊野等人（1999）从大脑 cDNA 文库中克隆了人类 NLGN1 cDNA，并将其命名为 KIAA1070，并发现它编码推导的 823 个氨基酸的蛋白质。RT-PCR ELISA 检测到成人大脑和脊髓以及所有检查的成人大脑区域中 NLGN1 表达较低。在胎儿大脑和成人心脏、肾脏、睾丸和卵巢中检测到非常低的 NLGN1 表达，但在其他检查的外周组织中没有检测到。

中西等人（2017）指出，NLGN1 基因在产前和产后阶段在大脑中高度表达。

▼ 基因功能

Scheiffele 等人使用体外系统（2000）证明小鼠 Neuroligin-1 和 -2（NLGN2; 606479），突触后定位蛋白，可以触发突触前结构的从头形成。被设计为表达神经连接蛋白的非神经元细胞诱导接触轴突的形态和功能突触前分化。添加可溶性 β-神经元表面蛋白可以抑制这种活性。此外，将可溶性β-神经元表面蛋白添加到确定的突触前和突触后中枢神经系统（CNS）神经元的共培养物中，抑制了接触目标神经元的轴突中的突触小泡聚集。这些结果表明神经连接蛋白是中枢神经系统突触形成和重塑过程中所使用的机制的一部分。

Graf 等人主要使用人类和啮齿动物构造（2004）发现 NRXN1-β 在共培养的非神经元细胞中表达时，会在共培养的啮齿类海马神经元中聚集突触后蛋白 gephyrin（GPHN; 603930）和 PSD95（DLG4; 602887）、神经递质受体以及所有 4 种神经连接蛋白。当在细胞中表达或固定在珠子上时，NRXN1-β 的分离 LNS 结构域足以实现这种突触生成活性。Neuroligin 聚集单独具有突触发生性，但它显示出一些特异性：neuroligin-1、-3（NLGN3；300336）和 -4（NLGN4；300427）仅与谷氨酸能突触后蛋白相关，但 Neuroligin-2 与谷氨酸能和 GABA 能突触后蛋白均相关。

志等人（2005）证明 Neuroligin 家族的成员促进培养的大鼠海马神经元的突触后分化。RNA 干扰下调 Neuroligin 亚型表达，导致兴奋性和抑制性突触丧失。电生理学分析显示抑制性突触功能显着降低。因此，Chih 等人（2005）得出结论，neuroligin 控制海马神经元兴奋性和抑制性突触的形成和功能平衡。

Boucard 等人使用大鼠脑蛋白的亲和色谱法（2005）将 Neuroligin-1 鉴定为神经元表面蛋白 1-α 和 -β 的内源性配体。进一步分析表明，Nlgn1的不同剪接变体具有不同的结合特异性：在剪接位点B中含有插入片段的Ngln1仅与在剪接位点4中缺少插入片段的神经元表面蛋白-1-β结合，而在剪接位点B中缺少插入片段的Nlgn1与神经元表面蛋白-1-α和-β均结合。仅结合 β-神经元表面蛋白的 Neuroligin-1 有效刺激突触形成，而同时结合 α- 和 β-神经元表面蛋白的 Neuroligin-1 促进突触扩张。研究结果表明，neuroligin 与神经元表面蛋白结合可介导跨突触细胞粘附，具有独特的作用。

丘比金等人（2005）发现，当在HEK293或COS细胞中表达时，大鼠neuroligin-1的2个表面环中的点突变，在共培养的大鼠海马神经元中消除了neuroligin-1与大鼠Nrxn1-β的结合，并阻止了突触形成。

阿拉克等人（2007）指出神经调节蛋白的胞外酯酶样结构域以钙依赖性方式与α-和β-神经元表面蛋白相互作用，并且神经调节蛋白中2个位点的剪接强烈调节它们对神经元表面蛋白的亲和力。同样，神经元表面蛋白中广泛的选择性剪接会影响它们与神经连接蛋白的结合。阿拉克等人（2007）展示了大鼠 Neuroligin-1 的晶体结构（单独）以及与大鼠 Nrxn1-β 的复合物。Neuroligin-1 形成二聚体，2 个 Nrxn1-β 单体与 Neuroligin-1 二聚体相对面上的 2 个相同表面结合，形成异四聚体。该复合物包括一个含有钙的大结合界面。Neuroligin-1 和 Nrxn1-β 中改变结合亲和力的选择性剪接位点位于结合界面附近。

Chubykin 等人使用啮齿动物海马神经元和皮质切片（2007）表明 Nl1 增强了活动依赖性兴奋性突触反应，但不增强抑制性突触反应。相比之下，Nl2（NLGN2）增强活性依赖性抑制性突触反应，但不增强兴奋性突触反应。Nl1 和 Nl2 不是突触形成所必需的。

赖斯纳等人（2008）使用诱变研究检查了神经元表面蛋白/神经肽复合物的相互作用位点。神经元表面蛋白的接触区域轮廓清晰，由围绕钙结合袋的 LNS 结构域的疏水残基组成。改变静电和形状特性的点突变使钙配位保持完整，但完全抑制了神经肽结合。α-和β-神经元表面蛋白以及神经连接蛋白中的选择性剪接对复合物形成的影响较弱。在神经连接蛋白中，接触区域似乎不太明显，因为更远的天冬氨酸的交换完全消除了与神经连接蛋白的结合，但预测的界面残基的许多突变对结合没有强烈影响。连同假定界面热点的能量项的计算，

金等人（2008）使用病毒介导的 RNA 干扰来消耗成年小鼠杏仁核外侧核中的内源性 Neuroligin-1，并发现 Neuroligin-1 是联想恐惧记忆存储所必需的。细胞生理学研究表明，抑制 Neuroligin-1 会减少 NMDA 受体（NMDAR；参见 138249）介导的电流并阻止长期增强，而不影响丘脑-杏仁核通路上的基础突触连接。金等人（2008）得出结论，NMDAR 介导的突触传递的维持需要 Neuroligin-1 的持续表达，从而使杏仁核中的突触可塑性和长期记忆能够正常发育。

维滕梅尔等人（2009）发现培养的 Nlgn1 -/- 小鼠海马神经元的突触前末梢在活性区稳定性和突触小泡池大小方面仍处于功能不成熟状态。相反，未成熟神经元中 Nlgn1 的过度表达诱导具有成熟结构特征的突触前布顿的形成。Nlgn1 诱导的活性区在缺乏 F-肌节蛋白的情况下保持稳定。Nlgn1 的胞外结构域足以诱导功能性突触前末端的组装，而胞内结构域是末端成熟所必需的。

格科卡斯等人（2013）证明，真核翻译起始因子 4E 结合蛋白 2（EIF4EBP2; 602224）（MTOR（601231）下游的 EIF4E（133440）阻遏蛋白）的敲除或 EIF4E 过度表达会导致神经胶质素（与自闭症谱系障碍（ASD）存在因果关系的突触后蛋白）的翻译增加。敲除 Eif4ebp2 的小鼠表现出兴奋性与抑制性突触输入和自闭症样行为（即社交互动缺陷、沟通改变和重复/刻板行为）的比例增加。对 Eif4e 活性的药物抑制或 Neuroligin-1（而非 Neuroligin-2）蛋白质水平的正常化可恢复正常的兴奋/抑制比并纠正社会行为缺陷。因此，Gkogkas 等人。

斯托格斯迪尔等人（2017）证明，小鼠皮质中的星形胶质细胞形态发生依赖于与神经元过程的直接接触，并且与突触回路的生长和活动同时发生。Neuroligin 家族细胞粘附蛋白 NL1、NL2（606479）和 NL3（300336）由皮质星形胶质细胞表达，通过与神经元神经元表面蛋白相互作用来控制星形胶质细胞形态发生。此外，在缺乏星形胶质细胞NL2的情况下，皮质兴奋性突触的形成和功能会减弱，而抑制性突触功能会增强。斯托格斯迪尔等人（2017）得出的结论是，他们的发现强调了神经胶质素迄今为止未描述的作用机制，并将星形胶质细胞形态发生与突触发生联系起来。

▼ 测绘

通过辐射混合分析，Kikuno 等人（1999）将人类 NLGN1 基因定位到 3 号染色体。

▼ 分子遗传学

Nakanishi 等人在 2 个兄弟中，出生于无血缘关系的父母（家庭 AU0729），易患自闭症 20（AUTS20；618830）（2017）鉴定了 NLGN1 基因中的杂合错义突变（P89L; 600568.0001）。通过外显子组测序发现并通过桑格测序证实的突变与家族中的疾病分离；它遗传自患有强迫症和焦虑症的母亲。对较大队列的进一步研究显示，在2500多个患有自动化症状疾病（ASD）的家庭中，有3个杂合的差异变体（L269p，600568.0002; G297E，600568.0003和H795Y）在2,500多个家庭中的2,500个家庭中的3个家庭中的3个家庭中的362个杂种（ASD）和其他四分之一的helepos silsense（ASD）sissensene（ASD）中的2500个。未报道这 4 名患者的详细临床特征。基于计算机预测，P89L、L269P、和 G297E 被归类为“高风险”等位基因，H795Y 和 T90I 被归类为“低风险”等位基因。除 H795Y 外，所有变体均位于胞外结构域，但预计它们不会干扰 NLGN1-神经元表面蛋白结合。ExAC、外显子组测序计划或 1000 基因组计划数据库中未发现 P89L、L269P 和 G297E 变体。COS-7 细胞的体外功能表达研究表明，这 3 种突变蛋白被困在内质网（ER）中，无法正常转移至质膜。与野生型相比，突变蛋白的表达也有所减少，这表明在转染突变的 COS-7 细胞和原代神经元中，ER 相关的降解。转染这 3 种突变的神经元表现出树突棘数量减少，

▼ 动物模型

胡等人（2012）发现线虫神经元表面蛋白-1（600565）和 Neuroligin 介导逆行突触信号，抑制神经肌肉接头处的神经递质释放。逆行信号在缺乏肌肉 mRNA 的突变体中被诱导，而在缺乏 NLG1 或 NRX1 的突变体中被阻断。当逆行信号开启时，释放快速且短暂，而当逆行信号被阻断时，释放缓慢且延长。逆行信号通过抑制远离钙进入位点的突触小泡的胞吐作用来调节释放动力学。释放抑制是通过增加突触前水平的 Tomosyn（STXBP5; 604586）（一种突触小泡融合抑制剂）介导的。

中西等人（2017）发现携带 P89L Nlgn1 变体（600568.0001）的杂合小鼠与对照组相比表现出异常的社会行为和受损的空间记忆，让人想起人类的自闭症特征。没有观察到重复行为增加。突变小鼠的神经病理学检查显示 Nlgn1 表达降低（与野生型相比减少 30%），但突变小鼠海马细胞培养物中的树突棘数量没有差异。

▼ 等位基因变异体（4 个选定示例）：

.0001 自闭症，易感性，20
NLGN1，PRO89LEU

Nakanishi 等人在 2 个兄弟中，出生于无血缘关系的父母（家庭 AU0729），易患自闭症 20（AUTS20；618830）（2017）在 NLGN1 基因中发现了一个杂合的 c.266C-T 转变，导致胞外域中高度保守的残基处发生 pro89 到 leu（P89L）的取代。通过外显子组测序发现并通过桑格测序证实的突变与家族中的疾病分离；它遗传自患有强迫症和焦虑症的母亲。在 ExAC、Exome Variant Server 或 1000 Genomes Project 数据库中未发现该变体。该变体影响了酯酶同源结构域中富含脯氨酸的环，预计会对蛋白质结构和折叠产生不稳定作用。COS-7 细胞的体外功能表达研究表明，突变蛋白被困在 ER 中，无法正常转移至质膜。与野生型相比，突变蛋白的表达也有所减少，表明 COS-7 细胞和转染神经元中与 ER 相关的降解。转染神经元显示树突棘数量减少，表明与对照组相比，树突棘形成受损。

.0002 自闭症，易感性，20
NLGN1，LEU269PRO

Nakanishi 等人在一位易患 Autism-20（AUTS20; 618830）的患者（13876p.1）中（2017）在 NLGN1 基因中发现了一个杂合的 T 到 C 的转变，导致胞外域中 leu269 到 pro（L269P）的取代。该突变是通过对 2,500 多个自闭症家庭的 NLGN1 基因进行直接测序发现的。在 ExAC、Exome Variant Server 或 1000 Genomes Project 数据库中未发现该变体。COS-7 细胞的体外功能表达研究表明，突变蛋白被困在 ER 中，无法正常转移至质膜。与野生型相比，突变蛋白的表达也有所减少，表明 COS-7 细胞和转染神经元中与 ER 相关的降解。转染神经元显示树突棘数量减少，表明与对照组相比，脊柱形成受损。该变异是从父亲那里遗传的；没有提供父亲的临床细节。

.0003 自闭症，易感性，20
NLGN1，GLY297GLU

Nakanishi 等人在一位患有 Autism-20（AUTS20; 618830）易感性的患者（11045p.1）中（2017）在 NLGN1 基因中发现了一个杂合的 G 到 A 的转变，导致胞外域中的 gly297 到 glu（G297E）取代。该突变是通过对 2,500 多个自闭症家庭的 NLGN1 基因进行直接测序发现的。在 ExAC、Exome Variant Server 或 1000 Genomes Project 数据库中未发现该变体。COS-7 细胞的体外功能表达研究表明，突变蛋白（小鼠直系同源物 G288E）被困在 ER 中，无法正常转移至质膜。与野生型相比，突变蛋白的表达也有所减少，表明 COS-7 细胞和转染神经元中与 ER 相关的降解。转染神经元显示树突棘数量减少，表明与对照组相比，树突棘形成受损。该变异是从母亲那里遗传的；没有提供母亲的临床细节。

.0004 意义不明的变体
NLGN1、LEU25TER

该变异被归类为意义不明的变异，因为其对 autism-20（618830）易感性的贡献尚未得到证实。

Tejada 等人在 16 岁同卵双胞胎男孩中，由近亲父母所生，患有自闭症（2019）鉴定了 NLGN1 基因中的纯合 c.74T-A 颠换，导致 leu25 至 ter（L25X）取代。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在未受影响的父母中以杂合状态存在。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。作者指出，该变体可能导致截短蛋白质的产生或遭受无义介导的 mRNA 衰减。