KIRRE 样去氧肾上腺素家族粘附分子 1; KIRREL1

KIN OF IRRE-LIKE; KIRREL
NEPHRIN 样 1；NEPH1

HGNC 批准的基因符号：KIRREL1

细胞遗传学位置：1q23.1 基因组坐标（GRCh38）：1:157,993,645-158,100,262（来自 NCBI）

▼ 说明

NEPH1 是去氧肾上腺素样蛋白家族的成员，该家族包括 NEPH2（607761）和 NEPH3（607762）。这些蛋白质的胞质结构域与 podocin（NPHS2; 604766）的 C 末端相互作用，并且这些基因在肾足细胞中表达，这些细胞参与确保尺寸和电荷选择性超滤（Sellin 等人，2003）。

▼ 克隆与表达

Donoviel 等人使用基于胚胎干（ES）细胞中基因捕获的逆转录病毒介导的诱变方法（2001）鉴定了一种新的小鼠基因，编码与去氧肾上腺素（602716）同源的蛋白质。他们将这种人类直系同源物命名为 NEPH1，编码一种推导的 605 个氨基酸的蛋白质，计算出的分子量为 67 kD。该蛋白含有5个免疫球蛋白（Ig）结构域，其中一个与PKD结构域相似；整合素识别基序RGD；N 端的假定信号序列；和跨膜区。尽管它与去氧肾上腺素和果蝇的“不规则交叉”仅显示出 18% 和 25.6% 的整体序列同一性，但所有这 3 种蛋白质通过其 Ig 结构域的保守性在结构上相关。对人和小鼠组织的 Northern 印迹分析检测到单个 9-kb 转录物的广泛表达，

塞林等人（2003）报道 NEPH1 与 NEPH2 和 NEPH3 一样，包含 5 个胞外 Ig 样重复序列、一个跨膜结构域和一个具有 9 个保守残基的胞质结构域（KDPTNGYYxV）。EST 数据库分析表明所有 3 种 NEPH 蛋白的组织分布相似。免疫组织化学分析显示，podocin 和 NEPH1 共定位于肾小球和肾小球基底膜中。RT-PCR 分析在足细胞细胞系和肾皮质中检测到 NEPH1、NEPH2 和 NEPH3。

▼ 基因功能

Donoviel 等人使用 Kirrel 基因中含有逆转录病毒插入的 ES 细胞（2001）产生了突变小鼠。Kirrel -/- 小鼠表现出围产期致死性并伴有蛋白尿。电子显微镜证实了正常小鼠肾小球足细胞中的 Kirrel 表达，并揭示了突变小鼠足细胞足突的消失。多诺维尔等人（2001）认为 KIRREL 与去氧肾上腺素一样，可能在维持过滤屏障的结构中发挥作用，从而防止蛋白质自由进入肾小球泌尿空间。

塞林等人（2003）表明 NEPH1、NEPH2 和 NEPH3 的胞质结构域与 podocin 的 C 末端相互作用。突变分析表明，NEPH 胞质结构域中保守基序 7 位的 tyr 磷酸化对于 podocin 结合至关重要。免疫共沉淀分析证实，所有 3 种 NEPH 蛋白还共享一个保守的 C 端 GRB2（108355） SH2 结合位点和一个 PDZK1（603831）结合位点。塞林等人（2003）证明，与 ITK（186973）结合，NEPH1 会增加 AP1（165160）的激活。

诺伊曼-哈弗林等人（2010）证明 Neph/nephrin 家族蛋白可以形成跨物种的细胞间粘附模块。所有 3 种哺乳动物 Neph 亚型的表达部分拯救了缺乏 Neph 同源物 syg-1 的突变秀丽隐杆线虫，并恢复了突触形成，表明 3 种亚型之间存在功能冗余。通过删除 syg-1/Neph 蛋白的高度保守的细胞质 PSD95/Dlg/ZO-1 结合基序，可以阻止对有缺陷的突触连接的拯救，这表明该细胞内信号传导基序对于 syg-1/Neph 依赖性的细胞内信号传导基序具有关键作用形态发生事件。斑马鱼原位杂交鉴定 Neph1 和 Neph2（607761）为肾小球蛋白；Neph1 或 Neph2 的吗啡啉敲低会导致裂隙隔膜的损失和肾小球滤过屏障的渗漏。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Donoviel 等人（2001）将 KIRREL1 基因定位到染色体 1q21-q25。

▼ 分子遗传学

Solanki 等人在 2 名无血缘关系的患者中，均由近亲婚生，患有 23 型肾病综合征（NPHS23；619201）（2019）鉴定了 KIRREL1 基因中的纯合错义突变（R440C，607428.0001 和 S573L，607428.0002）。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。两者在 gnomAD 数据库中的出现频率较低。S573L 变体以纯合状态存在于 gnomAD 中的 1 个个体中，在欧洲人群中的等位基因频率为 0.0011。体外功能研究表明，突变诱导跨上皮通透性增加（通过白蛋白流量增加来衡量），表明足细胞连接和细胞间粘附的完整性受损。突变蛋白未能正确定位到足细胞细胞膜，表明细胞内转移存在缺陷。这些患者是从来自 406 个类固醇抵抗性肾病综合征家族的 596 名患者组成的队列中确定的，这些患者接受了全外显子组测序。

▼ 动物模型

刘等人（2003）使用免疫金电子显微镜将 Neph1 的表达定位于啮齿类动物的肾小球裂隙隔膜。免疫共沉淀实验证明 Neph1 与狭缝隔膜的其他 2 个成分、去氧肾上腺素和 ZO1（TJP1; 601009）之间存在直接相互作用。体内 Neph1-nephrin 相互作用的破坏导致补体和白细胞孤立的蛋白尿，且足突得以保留。刘等人（2003）得出结论，nephrin 和 Neph1 之间的相互作用是肾小球通透性的重要决定因素。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 肾病综合征，23 型
KIRREL1，ARG440CYS

Solanki 等人在一名男性患者（A666_21）中，其父母为阿拉伯近亲，患有 23 型肾病综合征（NPHS23; 619201）（2019）在 KIRREL1 基因的外显子 11 中鉴定出纯合 c.1318C-T 转换（c.1318C-T，NM_018240.6），导致 arg440 到 cys（R440C）取代在其中一个保守残基处Ig 结构域。该突变是通过全外显子组测序发现的，与家族中的疾病分离。它在 gnomAD 数据库中以杂合状态出现频率较低（3.97 x 10（-6））。培养的人足细胞的体外表达研究显示 R440C 蛋白定位错误，与野生型相比，膜部分的水平降低。突变蛋白在高尔基体、早期内体和溶酶体中的定位增加，表明存在转移缺陷。

.0002 肾病综合征，23 型
KIRREL1，SER573LEU

Solanki 等人在一名男性患者（B742_21）中，其父母为意大利近亲，患有 23 型肾病综合征（NPHS23; 619201）（2019）在 KIRREL1 基因的外显子 13 中鉴定出纯合 c.1718C-T 转换（c.1718C-T，NM_018240.6），导致保守残基处出现 ser573 至 leu（S573L）取代。该突变是通过全外显子组测序发现的，与家族中的疾病分离。它在 gnomAD 数据库中以低频率（7.87 x 10（-4））出现，一度处于纯合状态。索兰基等人（2019）指出，S573L 变体在欧洲人群中的等位基因频率为 0.0011。培养的人足细胞的体外表达研究显示 S573L 蛋白定位错误，与野生型相比，膜部分的水平降低。突变蛋白在高尔基体、早期内体和溶酶体中的定位增加，表明存在转移缺陷。进一步的功能研究表明，该突变诱导跨上皮通透性增加（通过白蛋白流量增加来衡量），表明足细胞连接和细胞间粘附的完整性受损。