信号蛋白 4A； SEMA4A

信号蛋白B； SEMAB； SEMB

HGNC 批准的基因符号：SEMA4A

细胞遗传学位置：1q22 基因组坐标（GRCh38）：1:156,147,373-156,177,744（来自 NCBI）

▼ 说明

SEMA4A 是可溶性跨膜蛋白信号蛋白家族的成员。信号蛋白参与神经元发育和免疫反应过程中轴突迁移的指导（Kumanogoh 等人的总结，2002）。

▼ 克隆与表达

Kumanogoh 等人使用基于信号蛋白家族成员保守基序的简并 PCR 引物（2002） 鉴定了小鼠 Sema4a，最初被鉴定为 SemB（Puschel 等人，1995）。 RT-PCR 分析检测到成年小鼠脑、脾、肺、肾和睾丸中有显着表达。流式细胞分析显示 B 细胞和树突状细胞（DC） 中表达，但静息 T 细胞中不表达。

通过同位素原位杂交，Rice 等人（2004） 测定了小鼠出生后视网膜发育期间和成年视网膜中 Sema4a 的细胞表达。作者观察到，出生后第 6 天，Sema4a 在视网膜神经节细胞层（GCL） 和与内核层内部相关的无长突细胞层（INL） 中高度表达。视网膜色素上皮（RPE） 含有高表达Sema4a 转录本的水平，而发育中的光感受器不表达 Sema4a。作者注意到，小鼠的光感受器外节在出生后第二周就开始伸长，他们观察到，在出生后第 10 天，Sema4a 在靠近光感受器的 RPE 中高度表达，而 RPE 仍为 Sema4a 阴性。 GCL和INL中的细胞继续表达Sema4a，并且这种Sema4a分布模式在成人视网膜中保持不变，在GCL、INL和RPE中检测到高水平的Sema4a。在所检查的任何年龄段的光感受器中均未检测到 Sema4a。然而，作者指出，GCL 和 INL 中存在高水平的 Sema4a 表达，其中包含作为光感受器突触后靶标的细胞，并表明在缺乏 Sema4a 的情况下光感受器的丧失（参见动物模型）意味着发生了光感受器变性以非细胞自主的方式。

▼ 基因功能

库马诺戈等人（2002）表明，激活上调了小鼠 B 细胞和 T 细胞中 Sema4a 的表达，并且在 Sema4a 存在的情况下，T 细胞的增殖和白细胞介素 2（IL2; 147680） 的产生得到增强。然而，与 CD100（SEMA4D；601866） 不同，Sema4a 不会增强 B 细胞或 DC 的激活。用 Sema4a 治疗的小鼠增强了分泌 IL4（147780） 和 γ-干扰素（IFNG; 147570） 的抗原特异性 T 细胞的启动。在用髓磷脂少突胶质细胞糖蛋白免疫后早期用抗Sema4a治疗小鼠可抑制实验性自身免疫性脑脊髓炎的发展。在这些小鼠中，抗 Sema4a 抗体抑制抗原特异性 T 细胞的生成，从而消除了单核炎症细胞的浸润。表达克隆确定Sema4a的高亲和力受体是Tim2。 Sema4a 刺激表达 Tim2 的细胞会诱导 Tim2 的酪氨酸磷酸化，但不会诱导 Tim3 的酪氨酸磷酸化（606652）。库马诺戈等人（2002） 得出结论，Sema4a 和​​ CD100 在 T 细胞和抗原呈递细胞之间的相互刺激中发挥着至关重要的作用。

德尔戈夫等人（2013） 表明，免疫细胞表达的配体 Sema4a 和​​ Treg 细胞表达的受体神经毡蛋白-1（NRP1; 602069） 在体外相互作用，以增强 Treg 细胞的功能和存活，在体内，在炎症部位相互作用。 Delgoffe 等人使用 Treg 细胞限制性删除 Nrp1 的小鼠（2013） 表明 Nrp1 对于抑制自身免疫和维持免疫稳态来说是可有可无的，但 Treg 细胞需要 Nrp1 来限制抗肿瘤免疫反应和治愈已形成的炎性结肠炎。 Nrp1 的 Sema4a 连接抑制了 Akt（164730） 的细胞磷酸化以及 Pten（601728） 在免疫突触处的磷酸化，从而增加了转录因子 Foxo3a（602681） 的核定位。 Nrp1 诱导的转录组通过增强静止和存活因子同时抑制促进分化的程序来促进 Treg 细胞的稳定性。重要的是，这种 Nrp1 依赖性分子程序在瘤内 Treg 细胞中很明显。德尔戈夫等人（2013） 得出的结论是，他们的数据支持一个模型，其中 Treg 细胞的稳定性可以在某些炎症部位被破坏，但由 Sema4a-Nrp1 轴维持。

▼ 分子遗传学

阿比德等人（2006） 对 135 名巴基斯坦色素性视网膜炎患者（RP35; 610282）、25 名视锥杆营养不良患者（CORD10; 610283） 和 30 名先天性失明患者进行了 SEMA4A 基因突变筛查。他们在 2 名 RP 和 2 名 CORD 患者中鉴定出 2 个取代（607292.0001-607292.0002） 的复合杂合性，以及 3 名 RP 患者和 1 名先天性失明患者中另一个取代（607292.0003） 的杂合性。在先前定位于染色体 1q12-q24 的巴基斯坦锥杆营养不良家族（CORD8; 605549） 受影响成员中，未发现 SEMA4A 突变（Ismail 等，2006）。

重新分类的变体

布莱恩特等人（2018） 报道了 3 个不相关的家族患有视网膜变性和 SEMA4A 基因中的 R713Q（607292.0003） 变异。然而，该变异并未在任何家族中与疾病分离，并且 1 名未受影响的个体是 R713Q 纯合子。作者得出的结论是，R713Q 变异不足以单独引起显性或隐性视网膜变性。

▼ 动物模型

Rice 等人使用逆转录病毒基因捕获策略（2004） 培育了 Sema4a -/- 小鼠，并在 3 个月大时通过眼底照相观察到严重的视网膜变性和脱色，以及通过血管造影观察到血管狭窄。 3周龄时的视网膜电图显示，在达到测试的最大强度时，视杆细胞反应不存在；视锥细胞主导的反应也减弱了。通过 3 周龄眼睛中央矢状面的组织学切片显示，与野生型或杂合子小鼠相比，Sema4a 缺失小鼠的光感受器数量明显减少，并且外核层厚度减少，主要是在中央区域视网膜。 3月龄时，外核层减少为单排感光细胞，外丛状层薄且杂乱。对 1 岁以上 Sema4a 缺失小鼠的眼睛进行组织学分析，显示进行性视网膜变性，没有可检测到的光感受器，内核层和内丛状层变薄。对 Sema4a 缺失小鼠的发育分析显示，在出生后第二周，即它们与视网膜色素上皮顶端微绒毛建立接触的时期，光感受器外节的形态异常；作者认为，光感受器变性可能主要是由于发育中的外视网膜缺陷所致。

野岛等人（2013） 产生了一系列 Sema4a 突变小鼠品系，对应于 D345H（607292.0001）、F350C（607292.0002） 和 R713Q（607292.0003） 变体，这些变体以前与人类视网膜疾病相关。只有 F350C 纯合子小鼠才表现出视网膜表型，从出生起就表现出光诱导的视网膜变性，类似于在 Sema4a -/- 小鼠中观察到的情况。 F350C 突变纯合小鼠在 2 周龄时表现出视网膜外段的严重破坏，随后在 4 周龄时感光器完全丧失；视网膜电图（ERG）证实了组织学结果。此外，TUNEL检测显示F350C/F350C视网膜外核层中的凋亡细胞数量显着增加。尽管 F350C 突变体的表达与野生型相似，但免疫组织化学显示突变蛋白定位异常，其保留在视网膜色素上皮（RPE） 细胞的细胞质中，而野生型 Sema4a 定位于质膜的顶端表面。此外，突变 RPE 细胞的内体分选受损。慢病毒注射野生型Sema4a，但不是F350C突变体，基本上挽救了光感受器变性表型，并在一定程度上恢复了ERG反应。尽管在D345H和R713Q纯合突变小鼠中没有观察到视网膜表型，但作者表示，他们不能完全排除这些突变有助于人类视网膜退行性疾病发病机制的可能性。

▼ 等位基因变异体（3 个选定示例）：

.0001 色素性视网膜炎 35
包含锥杆营养不良 10
SEMA4A、ASP345HIS

Abid 等人在 2 名巴基斯坦色素性视网膜炎 35（RP35; 610282） 患者和 2 名锥杆营养不良 10（CORD10; 610283） 患者中进行了研究（2006） 鉴定了 SEMA4A 基因外显子 10 中密码子 345 密码子 345 中 G-to-C 颠换和密码子 350 中 T-to-G 颠换的复合杂合性，导致 asp345-to-his（D345H） 和 phe350分别在保守信号蛋白结构域中进​​行-to-cys（F350C；607292.0002）替换。对其中 1 名 CORD 患者未患病父母的序列分析显示，其父亲为 D345H 突变杂合，母亲为 F350C 突变杂合。在 100 个种族匹配的对照中没有发现这两种突变。

变体函数

野岛等人（2013） 产生了 Sema4a 中 D345H 突变纯合的小鼠，并且没有在突变小鼠中观察到疾病表型。然而，作者表示，他们不能完全排除D345H突变导致人类视网膜退行性疾病发病机制的可能性。作者指出，D345H/F350C 复合杂合小鼠也没有表现出视网膜退行性疾病。

.0002 色素性视网膜炎 35
包含锥杆营养不良 10
SEMA4A、PHE350CYS

用于讨论 Abid 在视网膜色素变性 35（RP35; 610282） 和视锥杆营养不良 10（CORD10; 610283） 患者中以复合杂合状态发现的 SEMA4A 基因中的 phe350 至 cys（F350C） 突变等人（2006），参见 607292.0001。

变体函数

野岛等人（2013） 产生了 Sema4a 中 F350C 突变的纯合小鼠，并观察到感光细胞的严重退化。尽管F350C突变体的表达与野生型相似，但F350C突变体在视网膜色素上皮（RPE）细胞中表现出异常定位，并且突变RPE细胞中的内体分选受损。此外，作者证明，通过慢病毒注射野生型 Sema4A（而非 F350C 突变体）可以显着保留光感受器。

.0003 重新分类 - 意义未知的变体
SEMA4A、ARG713GLN

该变体以前称为 RETINITIS PIGMENTOSA 35，已根据 Nojima 等人的研究结果重新分类（2013）和布莱恩特等人（2018）。

Abid 等人在 3 名巴基斯坦色素性视网膜炎 35（RP35; 610282） 患者和 1 名表型不确定的先天性失明患者中进行了研究（2006） 鉴定了 SEMA4A 基因外显子 15 密码子 713 中 G 到 A 转变的杂合性，导致细胞质尾部中的 arg713 到 gln（R713Q） 取代。对 1 名 RP 患者家庭成员的序列分析证实，R713Q 突变与疾病表型以常染色体显性遗传模式分离。在 100 个种族匹配的对照中没有发现这种突变。

野岛等人（2013） 生成了 Sema4a 中 R713Q 突变纯合的小鼠，并且没有在突变小鼠中观察到疾病表型。然而，作者表示，他们不能完全排除R713Q突变导致人类视网膜退行性疾病发病机制的可能性。

布莱恩特等人（2018） 报道了 3 个不相关的家族（家族 A、B 和 C）患有视网膜变性以及 SEMA4A 基因中的 R713Q 变异。该变体并未与任何家族中的疾病分离：在携带该变体的 7 名未受影响个体中，6 人为 R713Q 杂合子，1 人为 R713Q 纯合子。在家族 A 和 C 中，另一个视网膜疾病相关基因被确定为导致该表型的可能原因，但在家族 B 中并未发现明确的致病性突变。作者得出的结论是，R713Q 变异不足以导致显性或隐性视网膜疾病孤立的退化。