肌节蛋白，α-4； ACTN4

肌节蛋白-4

HGNC 批准的基因符号：ACTN4

细胞遗传学位置：19q13.2 基因组坐标（GRCh38）：19:38,647,649-38,731,589（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

本田等人（1998） 发现了一种与细胞运动和癌症侵袭相关的新型肌节蛋白捆绑蛋白。

El-Husseini 等人使用酵母 2 杂交筛选与 RNF22（605493） 相互作用的蛋白质（2000） 从大鼠脑文库中分离出 ACTN4 cDNA。与 Honda 等人报道的人类序列相比，大鼠 ACTN4 序列包含额外的 N 端 27 个氨基酸（1998）。 El-Husseini 等人指出，额外的序列与 GenBank 中存放的另一个人类序列（U48734） 一致（2000） 得出结论认为 ACTN4 存在多种亚型。

▼ 基因功能

El-Husseini 等人使用免疫组织化学（2000） 表明大鼠 RNF22 和 ACTN4 在分化的 PC12 细胞的细胞质和神经炎过程中以点状模式表达。他们得出的结论是，他们发现的 ACTN4 亚型可能起到将微丝锚定到各种细胞结构的作用。

α-辅肌节蛋白在肾小球足细胞中高度表达，对于非肌肉细胞骨架功能很重要，并且在一些肾病综合征动物模型的病程早期上调（Kaplan 等，2000）。

Patrie 等人使用体外结合测定（2002） 表明小鼠 Magi1 的第五个 PDZ 结构域（BAIAP1; 602625） 与大鼠 α-actinin-4 的 C 末端相互作用。外源表达的人突触蛋白（608155） 和大鼠 α-actinin-4 与内源性 Magi1 共定位于犬肾上皮细胞的紧密连接处。

▼ 测绘

通过序列分析，Kaplan 等人（2000） 将 ACTN4 基因定位到染色体 19q13。

▼ 分子遗传学

局灶节段性肾小球硬化（参见 FSGS1, 603278）是一种常见的非特异性肾脏病变。尽管它通常继发于其他疾病，包括 HIV 感染、肥胖、高血压和糖尿病，但 FSGS 也表现为一种孤立的特发性疾病，作为常染色体显性遗传。表型已对应到 19q13。 FSGS 的特点是尿蛋白排泄增加和肾功能下降。通常，受影响患者的肾功能不全会进展为终末期肾衰竭，这是一种需要透析治疗或肾移植的高度病态状态。卡普兰等人（2000） 发现编码 ACTN4（604638.0001-604638.0004）（一种肌节蛋白丝交联蛋白）的基因突变是 3 个常染色体显性 FSGS 家族患病的原因。他们发现，在体外，突变型 α-actinin-4 与丝状肌节蛋白的结合比野生型 α-actinin-4 更强。在这组患者中，肾小球足细胞肌节蛋白细胞骨架的调节可能发生改变。这些结果对于了解细胞骨架在肾脏疾病病理生理学中的作用具有重要意义，并且可能与了解肾脏损伤易感性的遗传基础有关。

韦恩斯等人（2007） 指出，具有致病突变的 ACTN4 蛋白与人类和小鼠足细胞中的 F-肌节蛋白形成聚集体。他们使用人类 ACTN4 中 lys255 至 glu（K255E） 致病突变的纯合敲入小鼠，发现这些聚集体与肌节蛋白细胞骨架相关。该突变暴露了ACTN4中隐藏的肌节蛋白结合位点，增加了其肌节蛋白结合亲和力，在体外消除了其Ca（2+）调节，并在体内将其从肌节蛋白应力纤维和粘着斑中错误定位。在体外，与野生型 ACTN4 相比，突变型 ACTN4 交联的肌节蛋白丝表现出结构和生物力学特性的变化。

Bartram 等人对一名患有 FSGS1 的 13 岁德国女孩进行了研究（2016） 鉴定了 ACTN4 基因中的从头杂合错义突变（G195D; 604638.0004）。该突变是通过基因组分析发现的，并通过桑格测序证实。突变蛋白改变了定位并形成了多个 F-肌节蛋白阳性聚集体。对患者细胞的蛋白质组学分析显示，ACTN4 相互作用组受到干扰，LIM 结构域蛋白失调，LIM 结构域蛋白是细胞粘附的重要模块调节因子。

埃查基尔等人（2001） 鉴定了人类大细胞癌上可被自体肿瘤特异性溶细胞 T 淋巴细胞（CTL） 克隆识别的抗原，该克隆源自浸润肺癌患者原发肿瘤的单核细胞。抗原肽由 HLA-A2 分子呈递，并由普遍表达的 ACTN4 基因编码。在肿瘤细胞中，点突变产生了氨基酸变化，这对于 CTL 的识别至关重要。在约 50 个肺癌细胞系的 ACTN4 cDNA 序列中未发现该突变，表明该突变是该患者所独有的。尽管该患者没有接受化疗或放疗，但在1996年切除原发灶后，他仍然没有肿瘤的证据。抗α-肌节蛋白-4 CTL来源于1998年和2000年从该患者采集的血液样本。这有可能这些识别真正肿瘤特异性抗原的 CTL 在该肺癌患者的临床演变中发挥了作用。

▼ 动物模型

科斯等人（2003） 培育出 Actn4 缺陷小鼠，这些小鼠在几个月大时表现出进行性蛋白尿、肾小球疾病和死亡。光学显微镜检查显示广泛的肾小球疾病和蛋白质管型；电子显微镜显示年轻小鼠足细胞足突消失的局灶性区域以及老年小鼠足细胞形态的弥漫性消失和整体破坏。组织学检查仅显示肾脏异常。通过淋巴细胞趋化性测定测量，在 Actn4 不存在的情况下，细胞运动性增加。科斯等人（2003） 得出结论，ACTN4 是正常肾小球功能所必需的，并且参与细胞运动的调节。他们还指出，肌节蛋白的非肌节形式 ACTN1（102575） 和 ACTN4 均存在于肾脏中，在功能上并不多余。

▼ 等位基因变异体（4 个选定示例）：

.0001 局灶性节段性肾小球硬化症 1
ACTN4、LYS228GLU

在患有局灶节段性肾小球硬化症（对应到 19q（FSGS1; 603278））的家庭中受影响的个体中，Kaplan 等人（2000） 发现了由 ACTN4 RNA 中 682A-G 核苷酸取代引起的 lys228 到甘氨酸（K228G） 突变。该家族的疾病与其他两个研究对象的疾病一样，显示出从青少年时期或以后开始尿蛋白排泄轻度增加，缓慢进行性肾功能障碍，并且在一些受影响的个体中发展为终末期肾功能衰竭。该家族中有两个携带 lys228-to-glu 等位基因的个体没有临床症状。

.0002 局灶性节段性肾小球硬化症 1
ACTN4、THR232ILE

卡普兰等人（2000） 发现，患有局灶性节段性肾小球硬化症的家族成员（FSGS1；603278）在 ACTN4 基因中存在由 695C-T 转变引起的 thr232-to-ile（T232I） 突变。该家族有 4 名携带疾病相关等位基因的人，但没有蛋白尿。

.0003 局灶性节段性肾小球硬化症 1
ACTN4、SER235PRO

卡普兰等人（2000） 研究了一个家族，其中患有局灶节段性肾小球硬化症（FSGS1; 603278） 的受影响成员由于 ACTN4 基因中的 703T-C 转变而具有 Ser235 到 pro（S235P） 突变。

.0004 局灶性节段性肾小球硬化症 1
ACTN4、GLY195ASP

Bartram 等人对一名患有局灶节段性肾小球硬化症 1（FSGS1; 603278） 的 13 岁德国女孩进行了研究（2016） 鉴定了 ACTN4 基因中的从头杂合 c.584G-A 转变，导致 CH 结构域之一的高度保守残基处发生 gly195 至 asp（G195D） 取代。该突变是通过基因组分析发现并经桑格测序证实的，在大型公共全外显子组测序数据库或 511 个内部外显子组中均未发现。将突变引入足细胞表明，与野生型相比，突变蛋白的定位发生了改变，并形成了多个 F-肌节蛋白阳性聚集体。来自患者的肾上皮细胞和转染的 HEK293 细胞显示 ACTN4 蛋白表达减少，这是由于泛素化增加和随后突变蛋白的清除所致。对患者细胞的蛋白质组学分析显示，ACTN4 相互作用组受到干扰，LIM 结构域蛋白失调，LIM 结构域蛋白是细胞粘附的重要模块调节因子。