含 FERM 和 PDZ 结构域的蛋白质 4； FRMPD4

PSD95-脊柱形态发生的相互作用调节因子； PRESO
KIAA0316

HGNC 批准的基因符号：FRMPD4

细胞遗传学位置：Xp22.2 基因组坐标（GRCh38）：X:11,822,439-12,724,523（来自 NCBI）

▼ 说明

FRMPD4 是一种神经支架蛋白，在大脑皮层和海马体中大量表达。它与多种蛋白质相互作用，包括 PSD95（DLG4; 602887），并调节兴奋性突触和树突棘的形成（Lee 等人，2008 年和 Piard 等人，2018 年总结）。

▼ 克隆与表达

Nagase 等人通过对从尺寸分级的人脑 cDNA 文库中获得的克隆进行测序（1997）克隆了FRMPD4，他们将其命名为KIAA0316。 RT-PCR检测到大脑中表达最高，心脏、睾丸和卵巢中表达较低，其他组织中表达很少或没有。体外翻译的 KIAA0136 的表观分子质量超过 100 kD。

Lee 等人使用 PSD95（DLG4; 602887）的 PDZ 结构域作为人脑 cDNA 文库的酵母 2-杂交筛选中的诱饵（2008）克隆了 FRMPD4，他们将其称为 Preso。推导的 1,322 个氨基酸的蛋白质包含一个 N 端 WW 结构域，随后是一个 PDZ 结构域、一个 FERM 结构域和一个 C 端 PDZ 结合基序。 Northern 和 Western blot 分析以及原位杂交表明 Preso mRNA 和蛋白在大鼠和小鼠脑中广泛表达，在其他组织中很少或没有表达。对培养的大鼠海马神经元的免疫荧光分析表明，Preso 主要定位于树突，并集中在 PSD95 阳性突触位点以及非突触位点。 Preso 存在于大鼠脑的各种亚细胞部分中，包括细胞质。

▼ 基因功能

通过酵母 2-杂交分析，Lee 等人（2008）表明人类 Preso 与 PSD95 家族蛋白 PSD95、PSD93（DLG2; 603583）、SAP97（DLG1; 601014）和 SAP102（DLG3; 300189）相互作用。这些相互作用通过大鼠脑裂解物的体外蛋白质下拉测定和共免疫沉淀分析得到证实。酵母 2 杂交分析表明，Preso 还与 β-Pix（ARHGEF7；605477）相互作用，β-Pix 是小 GTPase RAC1（602048）和 CDC42（116952）的鸟嘌呤交换因子。共沉降和共定位实验表明，Preso 直接与 4,5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）相互作用，并间接与肌节蛋白细胞骨架相互作用。突变分析显示 Preso 的 WW、PDZ、FERM 和 PDZ 结合域分别与肌节蛋白丝、β-Pix、PIP2 和 PSD95 相互作用。 Preso C 末端的磷酸模拟突变消除了 Preso 与 PSD95 的相互作用以及 Preso 在树突棘上的定位。 Preso 在大鼠海马培养物中的过度表达增加了树突棘密度，其方式需要 Preso 的 WW、PDZ、FERM 和 PDZ 结合结构域。相反，Preso 敲除降低了树突棘密度并抑制了兴奋性突触传递。李等人（2008）得出结论，Preso 参与树突棘的维护。他们认为 Preso 与树突棘的关联可能受到蛋白质磷酸化和 PIP2 水平以活性依赖性方式的调节。

皮亚德等人（2018）指出，FRMPD4 在兴奋性突触的突触后密度处调节代谢型谷氨酸受体 mGluR1（GRM1; 604473）和 mGluR5（GRM5; 604102）。 FRMPD4 与 HOMER1（604798）结合，形成 FRMPD4-Homer1-PDKs（脯氨酸定向激酶）-mGluR1/5 复合物。 PDK 介导的 mGluR1/5 位点特异性磷酸化增强 Homer1 与 mGluR1/5 的相互作用并下调 mGluR5 信号传导。

▼ 测绘

通过辐射杂交分析，Nagase 等人（1997）将 FRMPD4 基因对应到 13 号染色体。然而，Hartz（2011）根据 FMPD4 序列（GenBank AB002314）与基因组序列（GRCh37）的比对，将 FMPD4 基因对应到染色体 Xp22.2。

▼ 分子遗传学

Hu 等人在来自患有 X 连锁智力发育障碍 104（XLID104; 300983）的家庭（P58）的 5 名受影响男性中（2016）在 FRMPD4 基因（300838.0001）中发现了一个半合子截短突变。一名患有 XLID104 的无关男性患者（L87）被发现携带 FRMPD4 基因（R415W; 300838.0002）的从头半合错义突变。这些突变是通过对 405 名 X 连锁智力障碍先证者的 X 染色体外显子组测序发现的。没有进行变体的功能研究。

Piard 等人在 2 个患有 XLID104 的无关家庭的受影响成员中（2018）鉴定了 FRMPD4 基因的半合子突变（300838.0003 和 300838.0004）。这些突变是通过外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。包括之前的报告（Hu et al., 2016），有1个移码突变、1个无义突变、1个编码外显子缺失和1个错义突变。皮亚德等人（2018）指出 Hu 等人之前报道的移码突变（2016）（300838.0001）预测缺少 C 端 HOMER 结合域和 PDZ 结合域的截短蛋白。 HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，该突变破坏了 FRMPD4 与 PSD95 和 HOMER1 的结合。当转染到大鼠海马细胞中时，突变蛋白未能增加脊柱密度并导致脊柱形态异常，这与功能丧失一致。没有进行其他变体的功能研究和患者细胞的研究。作者推测，FRMPD4 突变可能还会破坏调节某些谷氨酸受体的 FMPD4 蛋白复合物的正确组装。这两种机制都可能通过功能丧失效应导致认知功能障碍。

▼ 动物模型

皮亚德等人（2018）发现，与对照组相比，Frmpd4 缺失小鼠表现出基于海马的空间学习和记忆缺陷。

▼ 等位基因变异体（4 个选定示例）：

.0001 智力发育障碍，X 连锁 104
FRMPD4，1-BP DEL

Hu 等人在来自患有 X 连锁智力发育障碍 104（XLID104; 300983）的家庭（P58）的 5 名受影响男性中（2016）在 FRMPD4 基因中发现了一个半合子 1-bp 缺失（chrX.12,734,425del, GRCh37），导致移码和提前终止（Cys618ValfsTer8）。该突变是通过 X 染色体外显子组测序发现的，并与该家族中的疾病分离。没有对该变体进行功能研究。

皮亚德等人（2018）指出，Cys618ValfsTer8 突变预测一种截短的蛋白质，缺乏 C 端 HOMER1（604798）结合域和 PDZ 结合域。 HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，突变蛋白破坏了 FRMPD4 与 PSD95（602887）和 HOMER1 的结合。将突变横切到大鼠海马细胞中，导致脊柱密度无法增加，并导致脊柱形态异常，这与功能丧失一致。或者，突变可能导致无义介导的 mRNA 衰变和功能丧失，但无法获得患者的神经组织。

.0002 智力发育障碍，X 连锁 104
FRMPD4，CYS553ARG

Hu 等人在一名患有 X 连锁智力发育障碍 104（XLID104; 300983）的 17 岁男性（L87）中（2016）在 FRMPD4 基因中发现了一个从头半合子 T-C 转变（chrX.12,734,235T-C, GRCh37），导致 cys553 到 arg（C553R）的取代。该突变是通过 X 染色体外显子组测序发现的。没有对该变体进行功能研究。

皮亚德等人（2018）指出，C553R 突变发生在 FERM 结构域附近高度保守的残基处，可能导致功能丧失。在 dbSNP、1000 Genomes Project 或 Exome Variant Server 数据库中未发现该突变。

.0003 智力发育障碍，X 连锁 104
FRMPD4，66-KB DEL

Piard 等人在患有 X 连锁智力发育障碍 104（XLID104；300983）的 2 名兄弟（患者 6 和 7，家庭 2）中（2018）在 FRMPD4 基因中发现了一个半合子 66-kb 缺失，导致外显子 2 缺失。通过 X 染色体外显子组测序发现并经 Sanger 测序证实的该突变遗传自未受影响的母亲。在 dbSNP、1000 Genomes Project 或 Exome Variant Server 数据库中未发现该突变。该突变预计会导致 40 个氨基酸的框内缺失，其中包括 N 末端的整个 WW 结构域。没有进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该突变会导致功能丧失。

.0004 智力发育障碍，X 连锁 104
FRMPD4、ARG286TER

Piard 等人在 2 位患有 X 连锁智力发育障碍 104（XLID104; 300983）的同父异母兄弟（患者 8 和 9，家庭 3）中（2018）在 FRMPD4 基因中发现了半合子 c.856C-T 转变，导致 arg286 到 ter（R286X）的取代。该突变是通过 X 染色体外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分离。未受影响的母亲是携带者，轻度受影响的姐妹也是。在 dbSNP、1000 Genomes Project 或 Exome Variant Server 数据库中未发现该突变。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但预计突变会破坏 FERM 结构域或导致无义介导的 mRNA 衰变，这与功能丧失一致。