FMR1 常染色体同源物 1； FXR1

脆性 X染色体连锁蛋白 1； FXR1P
脆性 X 智力低下，常染色体同源 1

HGNC 批准的基因符号：FXR1

细胞遗传学位置：3q26.33 基因组坐标（GRCh38）：3:180,912,670-180,982,753（来自 NCBI）

▼ 说明

FXR1 基因编码参与转录后 mRNA 调节的 RNA 结合蛋白。 FXR1 属于同源基因家族，包括染色体 Xq27.3 上的 FMR1（309550）和染色体 17p13 上的 FXR2（605339）。 FXR1 在多种组织中表达，并受到广泛的选择性剪接，有时具有组织特异性表达（Estan 等人的总结，2019）。

▼ 克隆与表达

西奥米等人（1995）从非洲爪蟾卵巢文库中克隆了与 FMR1 相关的 cDNA。然后使用该 cDNA 筛选 HeLa 细胞文库。他们鉴定出一种编码 621 个氨基酸的预测蛋白质的 cDNA。该基因被他们命名为 FXR1（FMR1 交叉反应相关基因），与 FMR1 的 KH RNA 结合域具有 86% 的氨基酸序列同一性，与氨基末端域具有 70% 的同一性。然而，羧基域完全不相关。 RT-PCR 分析显示许多细胞类型表达 FXR1 mRNA。

科伊等人（1995）克隆了 FXR1 的短变体，它编码 539 个氨基酸的蛋白质，与小鼠 Fxr1 的短变体具有 99% 的序列同一性。 Northern 印迹分析显示，在所有测试的成人和胎儿人体组织中都有 2.4-和 2.2-kb 转录物的表达，其中骨骼肌中的表达最强。代表短 FXR1 变体的 2.2-kb 转录本在除大脑和骨骼肌之外的所有组织中都更丰富，其中较大的转录本稍微更丰富。在骨骼肌中也发现了 6 kb 的转录本。小鼠胚胎和成体组织的原位杂交检测到 Fxr1 mRNA 几乎无处不在的表达。在胚胎发育过程中，表达在骨骼肌、性腺和中枢神经系统的不同区域中很突出。在所有组织中，表达仅限于增殖细胞。在性腺中，Fmr1 在增殖的精原细胞中高表达，而 Fxr1 在减数分裂后的精细胞中高表达。

通过蛋白质印迹分析，Khandjian 等人（1998）观察到 70 和 78 kD 的 FXR1 的 2 个主要蛋白质亚型，他们将其命名为 p70 和 p78，在几种哺乳动物细胞系和大多数检查的小鼠组织中表达。通过免疫组织化学分析，他们发现 Fmr1 以及 Fxr1 的 p70 和 p78 亚型在小鼠脑神经元的细胞质内共表达。相比之下，骨骼肌不表达 Fmr1，而较大的 Fxr1 同工型（称为 p81-84）位于收缩带内的结构中。

柯克帕特里克等人（2001）鉴定了 FXR1、FXR2 和 FMR1 之间共享的几个基序，包括核定位信号、核输出信号、KH 结构域和富含精氨酸/甘氨酸（RGG）框。此外，FXR1 和 FXR2 包含 2 个独特的核仁靶向序列（NoS）。

大卫多维奇等人（2008）在人类成肌细胞和肌管中鉴定了 FXR1P 剪接变体。检测到六种不同的亚型，并且表达受到发育调节。未成熟的成肌细胞显示所有亚型的表达，但主要是短亚型和中等亚型，而分化的肌管显示包含外显子15的较长亚型的表达。剪接模式与在小鼠中发现的相似。

埃斯坦等人（2019）指出，已鉴定出 7 种不同的 FXR1 mRNA 亚型（a 至 g），其中一些具有组织特异性。虽然大多数组织表达 70 至 80 kD 的 FXR1 变体，但心肌和骨骼肌仅产生 82 和 84 kD 2 个亚型，其中包含这些变体独有的额外 81 核苷酸外显子（外显子 15）。在肌肉分化过程中，成肌细胞合成所有 FXR1 亚型，而肌管仅表达 82-和 84-kD 变体。

▼ 基因结构

柯克帕特里克等人（2001）确定 FXR1 基因包含 17 个外显子，跨度长达 70 kb。

▼ 测绘

西奥米等人（1995）使用体细胞杂交定位面板将 FXR1 基因定位到 12 号染色体，并通过荧光原位杂交定位到 12q13。然而，科伊等人（1995）确定该定位代表无内含子假基因。他们使用 FISH 将功能性 FXR1 基因定位到染色体 3q28。通过 BAC 分析，Kirkpatrick 等人（2001）将 FXR1 基因定位到染色体 3q27。他们将小鼠 Fxr1 定位到 3 号染色体的近端区域。

▼ 基因功能

西奥米等人（1995）在体外表明 FXR1 蛋白具有与 FMR1 相似的 RNA 结合特性，并且两者都存在于细胞质中。来自缺乏 FMR1 表达的脆性 X 综合征患者的细胞产生正常水平的 FXR1 转录本。这表明常染色体基因不能补充 FMR1，并且这两种蛋白具有不同的功能。

塔马尼尼等人（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。塔马尼尼等人（2000）表明 FXR1 和 FXR2 蛋白在其 C 末端部分含有一段碱性氨基酸“RPQRRNRSRRRRFR”。类似于病毒蛋白 Rev 的 NoS。该特定序列存在于 FXR1 基因的外显子 15 内，该基因经历选择性剪接。用具有潜在 NoS 的 FXR1 蛋白和 FXR2 蛋白亚型构建体转染并用核输出抑制剂瘦霉素 B 处理的细胞显示出核仁定位；缺乏NoS的表达构建体在核仁外的核质中显示信号。作者推测 FXR1 蛋白和 FXR2 蛋白亚型的核内分布可能是由位于其 C 末端区域的类似 NoS 介导的。该结构域在某些 FXR1 蛋白亚型以及所有 FMR1 蛋白亚型中不存在，表明该蛋白家族存在功能差异，可能与不同组织中的 RNA 代谢有关。

FXR1 在哺乳动物中广泛表达，其表达模式很复杂，因为检测到了多种 mRNA 变体和蛋白质亚型。在小鼠中，Huot 等人（2001）观察到 FXR1 水平最高的是在成人睾丸中。该组织是一个例外，因为所有已知的 FXR1 蛋白亚型（其中一些被认为是组织特异性的）都在其中检测到。在幼年动物中，mRNA 剪接变体及其相应的蛋白质亚型的变化发生在精子发生过程中。作者利用生化、免疫组织化学和电子显微镜技术证明 FXR1 蛋白与微管元件相关。由于细胞骨架框架与细胞可塑性以及 mRNA 转移有关，作者提出了 FXR 蛋白在这些过程中的可能功能。

西奥米等人（1996）指出 FXR1 和 FXR2 与 FMR1 以及彼此之间都有强烈的相互作用。利用细胞分级分离和沉淀技术，他们发现 FMR1、FRX1 和 FXR2 与核糖体相关，主要与 60S 大核糖体亚基相关。即使在缺乏 FMR1 的细胞和源自脆性 X 综合征患者的细胞中，FXR1 和 FXR2 也与 60S 核糖体亚基相关，表明这种关联不需要 FMR1。西奥米等人（1996）确定 RNA 结合所需的 FMR1 结构域对于 FMR1 与 FXR1 或 FXR2 相互作用不是必需的。

玻利瓦尔等人（1998）将 FXR1 鉴定为患有硬皮病的患者的自身免疫抗原，尽管它似乎并不是主要的自身抗原。对经历诱导凋亡的 Jurkat 细胞进行的免疫定位研究表明，内源性 FXR1 从细胞质重新分布到特定的灶点，类似于凋亡细胞死亡期间观察到的泡状结构。

达内尔等人（2009）证明 FXR1P 和 FXR2P（605339） KH2 结构域以与 FMRP KH2 结构域相同的亲和力结合接吻复合物 RNA 配体，但其他 KH 结构域则不然。该家族的 RNA 配体识别高度保守，因为 FMRP 的单个果蝇直系同源物的 KH2 结构域也结合接吻复合物 RNA。接吻复合体 RNA 能够从多核糖体中置换 FXR1P 和 FXR2P，就像对 FMRP 所做的那样，并且这种置换与 FMRP 无关。达内尔等人（2009）表明所有 3 个家族成员可能识别介导其多核糖体关联的 RNA 上的相同结合位点，并且它们在翻译控制的这一方面可能是功能冗余的。相比之下，FMRP 具有独特的识别 G-四链体的能力，这表明 FMRP RGG 结构域可能在脆性 X 综合征的病理生理学中发挥非冗余的作用。

▼ 分子遗传学

先天性肌病 9A 伴有呼吸功能不全和骨折

Estan 等人在一名男婴及其受影响的胎儿同胞中，由近亲埃及父母（家庭 1）孕育，患有先天性肌病 9A，伴有呼吸功能不全和骨折（CMYP9A；618822）（2019）在 FXR1 基因外显子 15 的 3-prime 末端鉴定出纯合 4-bp 缺失（c.1764_1767delACAG; 600819.0001），预计会导致移码和提前终止（Arg588SerfsTer37）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。来自 1 名具有 delACAG 突变的患者的原代成肌细胞显示出截短的 82-和 84-kD 蛋白的存在，这与逃避无义介导的 mRNA 衰变（NMD）一致。这些异常蛋白质位于含有 mRNA 的环形细胞质颗粒中。携带同源 4-bp 缺失的突变小鼠的骨骼肌显示出类似的异常（参见动物模型）。

先天性肌病 9B，近端，伴有微小核心病变

Estan 等人在 3 名成年同胞中，由无关父母（家庭 2）所生，患有先天性近端肌病 9B 并伴有微小病变（CMYP9B；618823）（2019）在 FXR1 基因外显子 15 的 5-prime 末端鉴定出纯合 1-bp 缺失（c.1707delA; 600819.0002），预计会导致移码和提前终止（Lys569AsnfsTer57）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在未受影响的母亲中发现为杂合状态；父亲等位基因的阵列 CGH 表明已故的父亲可能携带该突变。该突变预计会导致 NMD（参见动物模型）。

Mroczek 等人在来自 2 个不相关家庭（A 和 B）的 3 名患有 CMYP9B 的患者中（2022）鉴定了 FXR1 基因中的纯合移码突变（c.1707dupA；600819.0003）。土耳其近亲父母（C 家族）出生的两个同胞的 CMYP9B 在 FXR1 基因中携带纯合移码突变（c.1699dupG；600819.0004）。这两种突变均发生在 FXR1 肌肉亚型的外显子 15 的 5 引物末端。这些突变是通过外显子组测序发现的，并与 B 和 C 家族的疾病一起分离。未对这些变异进行功能研究。

▼ 动物模型

米恩杰斯等人（2004）生成了 Fxr1 敲除小鼠模型。纯合子 Fxr1 敲除新生儿出生后不久就死亡。骨骼肌和心肌的组织化学分析显示，与野生型同窝仔鼠相比，胚胎第 19 天（E19） Fxr1 新生儿的细胞结构和结构受到破坏。在野生型 E19 骨骼肌和心肌中，Fxr1 定位于肌肉内的肋肌区域。在 E19 Fxr1 敲除同窝小鼠中，除了 Fxr1 缺失之外，肋节蛋白纽蛋白（VCL; 193065）、肌营养不良蛋白（DMD; 300377）和 α-肌节蛋白（ACTN1; 102575）也发生离域化。第二种小鼠模型（Fxr1 + neo）的 Fxr1 水平相对于野生型同窝小鼠显着降低，没有表现出 Fxr1 敲除中所见的新生儿致死表型，但确实表现出肢体肌肉组织显着减少，并且寿命缩短大约18周。作者提出 Fxr1 在肌肉 mRNA 转移/翻译控制中的作用，类似于 Fmrp 在神经元细胞中的作用。

埃斯坦等人（2019）发现，小鼠骨骼肌成肌细胞中 Fxr1 所有亚型的失活会导致新生儿死亡。 Fxr1 基因第 15 号外显子中产生 4-bp 缺失（ACAGdel），类似于在 MYORIBF 家族（家族 1）中发现的突变，导致小鼠出现肌病表型，体重、肌肉质量和肌肉力量下降，以及与对照组相比的骨矿物质密度。突变小鼠的骨骼肌显示出纤维尺寸减小、中央核增加、1 型纤维占主导地位，并且核心缺乏 NADH-TR 酶活性。透射电子显微镜显示Z带和肌节结构解体，或Z线和Z线流紊乱，线粒体积聚异常。与具有 ACAGdel 突变的小鼠相比，具有不同突变（1 bp 重复（dupA））的突变小鼠表现出相似但严重程度低得多的异常。 RT-PCR分析显示，ACAGdel突变逃脱了NMD，导致Fxr1表达量为对照水平的74.7%，而dupA突变经历了NMD，Fxr1表达量降低为对照水平的约30%。在含有 mRNA 的细胞质颗粒中检测到由 ACAGdel 突变产生的突变截短蛋白，但不是应激颗粒，这表明 mRNA 转移发生了改变；差异表达基因的发现证实了这一点。 dupA肌管中基本不表达Fxr1蛋白，未见异常环状颗粒，仅观察到零星的核心。这些发现表明，骨骼肌特异性 FXR1 82-和 84-kD 蛋白是维持 Z 线排列和组织所必需的，并且参与 Z 线组织的特定 mRNA 的翻译失调可能是肌病表型的基础。结果还表明，该疾病的严重程度取决于 FXR1 突变的位置，从而导致不同的发病机制。

▼ 等位基因变异体（4 个选定示例）：

.0001 伴有呼吸功能不全和骨折的先天性肌病 9A（1 个家族）
FXR1、4-BP DEL、1764ACAG

Estan 等人在埃及近亲父母（家庭 1）出生的一名患有先天性肌病 9A 并伴有呼吸功能不全和骨折的男婴中（CMYP9A；618822）（2019）在 FXR1 基因外显子 15 的 3-prime 末端发现了一个纯合 4-bp 缺失（c.1764_1767delACAG），预计会导致移码和提前终止（Arg588SerfsTer37）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。在 1000 个基因组计划、外显子组变异服务器、ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现它。来自同一家族的受影响胎儿也是该突变的纯合子。预计该突变仅影响肌肉特异性亚型，即 82kD 和 84kD 蛋白质，并通过产生截短的蛋白质来逃避无义介导的 mRNA 衰变。

.0002 先天性肌病 9B，近端，伴有微小病变
FXR1，1-BP DEL，1707A

Estan 等人在 3 名成年同胞中，由无关父母（家庭 2）所生，患有先天性肌病 9B（CMYP9B；618823）（2019）在 FXR1 基因外显子 15 的 5-prime 末端鉴定出纯合 1-bp 缺失（c.1707delA），预计会导致移码和提前终止（Lys569AsnfsTer57）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在未受影响的母亲中发现为杂合状态；父亲等位基因的阵列 CGH 表明已故的父亲可能携带该突变。该突变预计会导致无义介导的 mRNA 衰变。

.0003 先天性肌病 9B，近端，伴有微小病变
FXR1，1-BP DUP，1707A

Mroczek 等人在来自 2 个不相关家庭（家庭 A 和 B）的 3 名患有先天性肌病 9B（CMYP9B；618823）的患者中（2022）在 FXR1 基因的外显子 15 中发现了纯合 1-bp 重复（c.1707dupA），预计会导致移码和提前终止（Pro570ThrfsTer7）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与 B 家族的疾病分离；没有 A 家族的亲本 DNA。未进行该变异的功能研究。这些患者的年龄分别为 45 岁、58 岁和 53 ，在儿童早期就出现症状，成年后仍然行走困难。 B家患者有呼吸功能障碍。

.0004 先天性肌病 9B，近端，伴有微小病变
FXR1，1-BP DUP，1699G

Mroczek 等人在 2 名同胞中，由近亲土耳其父母（C 家庭）所生，患有先天性肌病 9B（CMYP9B；618823）（2022）在 FXR1 基因的外显子 15 中发现了纯合 1-bp 重复（c.1699dupG），预计会导致移码和提前终止（Glu567GlyfsTer10）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。没有对该变体进行功能研究。患者在婴儿早期就出现肌张力低下和近端肌无力。一名同胞出现脊柱侧凸和呼吸系统受累的进行性病程，导致 17 岁时死亡。她2.5岁的弟弟无法行走，并出现轴性肌张力减退。