血影蛋白，β，非红细胞，4； SPTBN4

血影蛋白，β-IV； SPNB4
颤抖，小鼠，同源； QV

HGNC 批准的基因符号：SPTBN4

细胞遗传学位置：19q13.2 基因组坐标（GRCh38）：19:40,467,001-40,576,464（来自 NCBI）

▼ 说明

SPTBN4 基因编码 β-血影蛋白家族的非红细胞成员，在大脑、周围神经系统、胰腺和骨骼肌中表达。血影蛋白是杆状蛋白质，最初被鉴定为红细胞膜下晶格状细胞骨架的一部分。血影蛋白也存在于细胞内细胞器的膜中，例如高尔基体、溶酶体和分泌囊泡。血影蛋白分子是由2个α（参见例如SPTA1，182860）和2个β亚基组成的四聚体，其中α亚基的N末端与β亚基的C末端紧密连接，形成异二聚体。血影蛋白重复序列包含大约 106 个氨基酸。 α 亚基有 20 个血影蛋白重复序列，而 β 亚基有 17 个（Berghs 等人总结，2000）。

▼ 克隆与表达

Nagase 等人通过筛选大小分级的成人大脑 cDNA 文库，寻找具有编码大蛋白质潜力的 cDNA（2000）分离出编码 SPTBN4 的部分 cDNA，他们将其称为 KIAA1642。 RT-PCR 分析检测到 SPTBN4 普遍表达，在成人和胎儿脑中水平相对较高，在肺、肝、胰腺和脾中水平较低，在其他测试组织和特定脑区域中水平中等。

Berghs 等人使用 ICA512（PTPRN; 601773）胞质结构域作为诱饵，对脑 cDNA 文库进行酵母 2 杂交筛选，然后探测脑 cDNA 文库、PCR 和基因组序列分析（2000）分离出编码 SPTBN4 和几种剪接变体的 cDNA。序列分析预测全长 2,559 个氨基酸的 SPTBN4 蛋白（称为 σ-1）包含 2 个 N 端钙调蛋白同源结构域，介导与肌节蛋白的相互作用； 16 个完整的血影蛋白重复序列； 1 个部分血影蛋白重复；独特的富含脯氨酸的基本结构域，包含 4 个 ERQES 重复序列；大量的 SH3 结合位点；和C-末端血小板-白细胞C 激酶底物同源结构域。外显子 17 中的插入（称为外显子 17b）产生 1,302 个残基的剪接变体 σ-2，其终止于血影蛋白重复序列 9，以及另一个变体 σ-3，其从外显子 17b 开始生成 1,307 个氨基酸的蛋白质。变体 σ-4 在外显子 30 中有一个插入，称为外显子 30b，引入了 42 个氨基酸和一个终止密码子，产生了一个 2,149 个氨基酸的蛋白质，缺乏 ERQES 和血小板-白细胞C 激酶底物同源结构域。结合分析表明 SPTBN4 的 C 末端与 PTPRN 结合，并且仅与 PTPRN 的活性酪氨酸磷酸酶突变体和 PHOGRIN（601698）结合较弱。 Northern 印迹分析显示 9.0、5.1 和 3.1 kb SPTBN4 转录本的表达主要在大脑中表达。蛋白质印迹分析显示，250 kD 和 160 kD 蛋白在大鼠脑和人胰岛中表达，140 kD 蛋白仅在大鼠脑中表达。磷酸酶处理表明 160 kD 蛋白被磷酸化，可能在 ERQES 结构域中，这改变了其与细胞骨架和膜蛋白的相互作用。免疫细胞化学和共聚焦显微镜证明 PTPRN 和 SPTBN4 在胰岛素分泌 β 细胞和胰高血糖素分泌 α 细胞中共表达。原位杂交和免疫细胞化学表明 SPTBN4 和锚蛋白-G（ANK3; 600465）在大鼠脑中共表达。该蛋白定位于大鼠中枢和周围神经系统的轴突起始段（AIS）和郎飞叶结。伯格斯等人（2000）假设 SPTBN4 可能是电压门控 Na+ 通道和细胞粘附分子锚定到肌节蛋白细胞骨架所必需的，并且可能在神经传导中发挥重要作用。

谢等人（2001）克隆了 SPTBN4，他们将其命名为 SPTBN3，以及剪接变体 σ-5，编码 678 个氨基酸的蛋白质。整体原位杂交分析显示，在性交后第 9.5 天的小鼠中，Sptbn4 的表达仅限于前脑、后脑和发育中的眼睛。使用多克隆抗体进行的蛋白质印迹分析检测到主要 72-kD 蛋白质的表达，接近 σ-5 变体的预期大小。免疫荧光显微镜证明 SPTBN4 与 PML（102578）和 SUMO1（UBL1; 601912）在细胞质和细胞核中共定位。作者表明，σ-5 的 N 端和 C 端螺旋线圈都是形成核点所必需的，并且与核基质相关。谢等人（2001）提出基于血影蛋白的骨架可能对细胞核的结构很重要。

在人体肌肉中，Knierim 等人（2017）发现 SPTBN4 在肌膜和肌肉毛细血管中表达。

▼ 基因结构

通过基因组序列分析，Berghs 等人（2000）确定 SPTBN4 基因包含 36 个外显子。谢等人（2001）确定 SPTBN4 基因跨度超过 145 kb。

▼ 测绘

通过辐射杂交分析，Nagase 等人。 Berghs 等（2000）将 SPTBN4 基因对应到 19 号染色体（2000）通过 FISH 将基因定位于 19q13.13。他们鉴定出位于 16 号染色体上的一个高度相关的基因。Tse 等人（2001）通过辐射杂交分析将 SPTBN4 基因定位到 19q13.13-q13.2。

伯格斯等人（2000）和 Tse 等人（2001）将小鼠 Sptnb4 基因定位到染色体 7b2。

▼ 分子遗传学

Knierim 等人发现，一名库尔德近亲出生的男孩患有神经发育障碍，伴有肌张力低下、神经病变和耳聋（NEDHND; 617519）（2017）鉴定了 SPTBN4 基因中的纯合截短突变（Q533X; 606214.0001）。该突变是通过自合性作图和全外显子组测序相结合发现的，并通过桑格测序证实，并与家族中的疾病分离。患者成纤维细胞的蛋白质印迹分析显示不存在 SPTBN4 蛋白，患者肌肉样本的免疫染色显示肌膜处不存在 SPTBN4。该表型与“颤抖”的表型相似。小鼠，由 Sptnb4 基因纯合性功能丧失突变引起。

Wang 等人在来自 5 个无关家庭的 6 名 NEDHND 患者中（2018）鉴定了 SPTBN4 基因中的纯合或复合杂合突变（参见例如 606214.0002-606214.0006）。这些突变是通过外显子组测序发现的；已证实该疾病的突变仅可能在 1 个家族（A 家族）中分离。除 1 名患者（来自 C 家族的患者）外，所有患者均携带双等位无义突变或移码突变，预计将导致功能完全丧失。来自C家族的患者携带复合杂合错义突变（R504Q，606214.0004和R2435C，606214.0005）。 7 个变体中的 5 个位于 SR10 的 N 末端，预计仅影响较长的 σ-1 剪接变体； SR15 介导与锚蛋白-G（ANK3；600465）的相互作用。小鼠 Sptbn4 的等效人类变体在培养的大鼠海马神经元中表达。大多数截短变体由于无法与 ANK3 相互作用而未能定位到 AIS，而 2 个错义变体和 1 个 C 端移码突变（c.7453delG; 606214.0006）能够与 ANK3 相互作用并正确定位到 AIS 。 c.7453delG 突变体异常存在于细胞内小点中，而不是正常的弥散分布，表明该突变破坏了 PH 结构域并改变了 SPTBN4 在膜区室中的分布。该突变蛋白也无法结合磷酸肌醇，进一步证明了对 PH 结构域功能的不利影响。 2 名患者可以接受朗飞淋巴结检查。对仅影响 σ-1 变异的纯合截断突变（W903X; 606214.0003）患者的腓肠神经活检显示，Ranvier 节点处的神经成束蛋白标记显着减少，某些钠和钾通道的免疫染色减少，节点免疫反应性几乎检测不到对于较短的 SPTBN4 同工型（σ-6）。研究结果表明 σ-6 不足以挽救淋巴结异常。复合杂合错义突变患者的腓肠神经活检显示 Ranvier 结点结构相当正常，钾通道略有减少。王等人（2018）得出的结论是，SPTBN4 突变破坏了控制离子通道正确定位和主要在 AIS 和 Ranvier 节点的轴突域功能的细胞骨架机制，导致严重的神经功能障碍。

▼ 动物模型

常染色体隐性小鼠突变“颤抖”（qv），由 Yoon 和 Les（1957）描述，会产生进行性共济失调，伴有后肢麻痹、耳聋和震颤。纯合子 qv/qv 小鼠不存在对声音的耳抽搐反应（捕食反射），但耳蜗形态似乎正常，并且在圆窗处记录的耳蜗电位与对照小鼠没有不同。然而，脑干听觉核团的反应显示听觉炎症的异常传递，表明与源自耳蜗的许多导致耳聋的突变相比，qv 中的耳聋是起源于中心的（Deol 等，1983；Bock 等，1983））。帕金森等人（2001）报道 qv 小鼠携带 Sptnb4 基因功能丧失突变，导致有髓神经离子通道定位的改变。他们得出的结论是，这一发现为这些小鼠的听觉和运动神经病提供了理论依据。克涅里姆等人（2017）发现 qv 小鼠肌肉肌膜不存在 Sptbn4 免疫染色，并且完全不存在 1 型肌纤维。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 伴有肌张力减退、神经病和耳聋的神经发育障碍
SPTBN4、GLN533TER

Knierim 等人发现，一名库尔德近亲出生的男孩患有神经发育障碍，伴有肌张力低下、神经病变和耳聋（NEDHND; 617519）（2017）在 SPTBN4 基因中鉴定出纯合 c.1597C-T 转换（c.1597C-T, NM_020971.2），导致 gln533 到 ter（Q533X）取代。该突变是通过自合性作图和全外显子组测序相结合发现的，并通过桑格测序证实，并与家族中的疾病分离。在 dbSNP、1000 基因组计划、外显子组变异服务器或 ExAC 数据库或包含 150 多个外显子组的内部数据库中均未发现该基因。患者成纤维细胞的蛋白质印迹和 PCR 分析显示不存在 SPTBN4 蛋白和 mRNA，这与无义介导的 mRNA 衰减一致。患者肌肉样本的免疫染色显示肌膜处不存在 SPTBN4。

.0002 伴有肌张力减退、神经病变和耳聋的神经发育障碍
SPTBN4、GLU1274TER

Wang 等人在 2 名患有神经发育障碍（伴有肌张力减退、神经病变和耳聋）的同胞（A 族）中（NEDHND；617519）（2018）在 SPTBN4 基因中鉴定出纯合 c.3820G-T 颠换（c.3820G-T, NM_020971.2），导致 SR10 之前出现 glu1274-to-ter（E1274X）替换，并且仅影响 σ-1 同工型。该突变是通过外显子组测序发现的，与家族中的疾病分离，并且在 gnomAD 数据库中未发现。

.0003 伴有肌张力减退、神经病和耳聋的神经发育障碍
SPTBN4、TRP903TER

Wang 等人在一名患有神经发育障碍（伴有肌张力减退、神经病变和耳聋）的 5 岁女孩（B 家庭）中（NEDHND；617519）（2018）鉴定了纯合 c.2709G-A 转变（c.2709G-A, NM_020971.2），导致 SR10 之前发生 trp903-to-ter（W903X）取代，并且仅影响 σ-1 同工型。该患者的腓肠神经活检显示 Ranvier 结点处的神经成束蛋白标记显着减少，某些钠和钾通道的免疫染色减少，并且较短的 SPTBN4 亚型（σ-6）水平几乎检测不到。研究结果表明 σ-6 不足以挽救淋巴结异常。在 gnomAD 数据库中未发现 c.2709G-A 变体。

.0004 伴有肌张力减退、神经病和耳聋的神经发育障碍
SPTBN4、ARG504GLN

Wang 等人在一名患有神经发育障碍（伴有肌张力减退、神经病变和耳聋）的 3 岁男孩（C 家庭）中（NEDHND；617519）（2018）鉴定了 SPTBN4 基因中的复合杂合错义突变：c.1511G-A 转换（c.1511G-A, NM_020971.2），导致 arg504 到 gln（R504Q）的保守残基取代SR2 结构域和 c.7303C-T 转换，导致 C 端 PH 结构域中的保守残基处的 arg2435 至 cys（R2435C；606214.0005）取代。与大多数其他 SPTBN4 变体不同，等效的小鼠 Sptbn4 在培养的大鼠海马神经元中的表达表明，这两种变体都保留了与 ANK3 相互作用的能力，并正确定位于 AIS。据报道，SR2 结构域是 α 和 β 亚基异二聚体相互作用的基础，但共表达研究表明 R504Q 变体不会破坏与 α-2-血影蛋白的相互作用（182810）。类似地，当在 HEK293 细胞中表达时，R2435C 变体显示出与野生型模式相似的弥漫性细胞内分布，并且能够正常结合磷酸肌醇，表明 PH 结构域的功能正常。因此，尚不清楚 R504Q 和 R2435C 变体如何在这些研究中发挥致病性，但患者的表型与其他 SPTBN4 突变的患者相似。该患者的腓肠神经活检显示 Ranvier 结点的神经成束蛋白免疫染色正常，某些钠通道标记接近正常，钾通道仅略有减少。 R504Q 和 R2435C 变体以低等位基因频率存在于 gnomAD 数据库中，分别为 6.887 x 10（-5）和 8.94 x 10（-5）。

.0005 伴有肌张力减退、神经病和耳聋的神经发育障碍
SPTBN4、ARG2435CYS

讨论 SPTBN4 基因中的 c.7303C-T 转换（c.7303C-T，NM_020971.2），导致 arg2435 到 cys（R2435C）取代，该取代在患有以下疾病的患者中以复合杂合状态发现： Wang 等人提出的伴有肌张力低下、神经病变和耳聋的神经发育障碍（NEDHND; 617519）（2018），参见 606214.0004。

.0006 伴有肌张力减退、神经病和耳聋的神经发育障碍
SPTBN4、1-BP DEL、7453G

Wang 等人在一名患有神经发育障碍（伴有肌张力低下、神经病和耳聋）的 5 岁男孩（D 家庭）中（NEDHND；617519）（2018）在 SPTBN4 基因中发现了一个纯合 1-bp 缺失（c.7453delG, NM_020971.2），导致 PH 域内发生移码和提前终止（Ala2485LeufsTer31）。 HEK293 细胞中突变的表达表明，突变蛋白异常存在于细胞内的小点中，而不是正常的弥散分布，表明该突变破坏了 PH 结构域并改变了 SPTBN4 在膜区室中的分布。该突变蛋白也无法结合磷酸肌醇，进一步证明了对 PH 结构域功能的不利影响。 c.7453delG 变体不存在于 gnomAD 数据库中。