胰岛素受体底物4; IRS4

HGNC 批准的基因符号：IRS4

细胞遗传学位置：Xq22.3 基因组坐标（GRCh38）：X:108,719,946-108,736,563（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

胰岛素受体（INSR; 147670） 是一种酪氨酸激酶，当它被胰岛素（INS; 176730） 结合激活时，会磷酸化细胞底物。其最充分表征的底物是 INSR 底物（IRS） 家族的 2 个成员：IRS1（147545） 和 IRS2（600797）。拉万等人（1997） 克隆了编码 IRS4 的 cDNA，IRS4 是一种来自人胚胎肾（HEK） 293 细胞的 160 kD 蛋白质，在胰岛素反应中经历快速酪氨酸磷酸化（Kuhne 等人，1995）。推导的 1,257 个氨基酸的 IRS4 蛋白具有与其他 IRS 家族成员相似的结构，具有 血小板-白细胞C 激酶底物 同源（PH） 结构域、磷酸酪氨酸结合（PTB） 结构域和分布在 C 端的 12 个潜在酪氨酸磷酸化位点部分。总体而言，IRS4 蛋白与 IRS1 和 IRS2 的同一性分别仅为 27% 和 29%；然而，这些蛋白质的 PH 和 PTB 结构域高度相似。 HEK293 mRNA 的 Northern 印迹分析检测到 6 kb 和 10 kb 的 IRS4 转录物。

Numan 和 Russell（1999） 使用原位杂交发现，与其他 IRS 转录本相比，Irs4 在大鼠大脑中的分布受到限制。 Irs4 表达在整个下丘脑中广泛检测到，其中在内侧视前核、腹内侧下丘脑和弓状核中观察到最密集的标记。 Irs4 的表达在其他前脑和中脑区域受到更多限制。

施赖尔等人（2003） 指出 IRS4 的组织分布比 IRS1 和 IRS2 更受限制。通过蛋白质印迹分析，他们在 HEK293 细胞和原代人骨骼肌细胞中发现了明显的 IRS4 条带，表观分子质量为 160 kD。在心肌和离体心肌细胞中检测到150 kD的大鼠蛋白，在红比目鱼肌中表达较低，在混合纤维型肌肉股四头肌和腓肠肌中表达更低。

通过 RT-PCR，Heinen 等人（2018） 观察了人下丘脑核中 IRS4 mRNA 的表达，包括室旁核和垂体。

▼ 测绘

Hartz（2013） 根据 IRS4 序列（GenBank AF007567） 与基因组序列（GRCh37） 的比对，将 IRS4 基因对应到染色体 Xq22.3。

▼ 基因功能

范廷等人（1998） 表征了 HEK293 细胞中的 IRS4 蛋白。在未刺激和胰岛素处理状态下，IRS4的大部分都位于质膜的细胞质表面。尽管 IRS4 的潜在酪氨酸磷酸化位点位于预期与含有 SH2 结构域的蛋白质磷脂酰肌醇 3-激酶（PIK3）、GRB2（108355）、酪氨酸磷酸酶 SHP2（176876） 和磷脂酶 C-γ（Lavan） 结合的基序中，但等人，1997），Fantin 等人（1998）发现IRS4仅与PIK3和GRB2相关。作者确定，IRS4 在胰岛素和胰岛素样生长因子 I（IGF1；147440） 的作用下发生酪氨酸磷酸化，但在表皮生长因子（131530） 或白细胞介素 4（147780） 的作用下不发生酪氨酸磷酸化，后者会引发 IRS1 的酪氨酸磷酸化。

Schreyer 等人使用蛋白质印迹分析（2003）发现，与野生型 Wistar 大鼠相比，代谢综合征模型 Wistar Ottowa Karlsburg W（WOKW） 大鼠的心脏和比目鱼肌中 Irs4 的表达适度但显着降低。 Irs1 的表达仅在骨骼肌中减少，而 Irs2 的表达不受影响。在 HEK293 细胞中，IRS4 在胰岛素或 IGF1 刺激的作用下明显被酪氨酸磷酸化，但在渗透压作用下却没有。相比之下，在人类肌细胞中，IRS4（而非 IRS1 或 IRS2）因渗透压而不是胰岛素刺激而被酪氨酸磷酸化。

李等人（2011） 指出，在大鼠和遗传性肥胖 Zucker 大鼠中，禁食会下调 Asb4（605761）。利用双原位杂交，他们发现 Irs4 与 Asb4 共定位于大鼠弓状核中表达 Pomc（176830） 和 Npy（162640） 的神经元，这表明 Irs4 在调节食物摄入和代谢中发挥作用。小鼠Asb4与内源性IRS4相互作用并在HEK293细胞中共转染小鼠Irs4，并且Asb4和Irs4从大鼠下丘脑提取物中共免疫沉淀。 HEK293细胞中小鼠Asb4的表达以剂量依赖性方式降低了内源性和共转染的IRS4的水平。在中国仓鼠卵巢细胞中表达后，Asb4 增加了 Irs4 的泛素化。 Asb4 中 SOCS 框的删除消除了 Asb4 与 Irs4 的结合以及 Asb4 依赖性 Irs4 泛素化。

▼ 分子遗传学

Heinen 等人在来自 5 个不相关家庭的中枢性甲状腺功能减退症（CHNG9; 301035） 受影响的男性患者中（2018） 鉴定了 IRS4 基因突变的半合性（参见，例如 300904.0001-300904.0003）。女性携带者并未受到影响，尽管她们的甲状腺体积和游离 T4 水平处于参考区间的下半部分。

▼ 动物模型

博尼等人（1999） 表明 chico 是脊椎动物 IRS 基因家族的果蝇同源物，在控制细胞大小和生长方面发挥着重要作用。 Chico 突变体动物的大小不到野生型果蝇的一半，因为细胞更少且更小。在嵌合动物中，奇科纯合细胞比其杂合同胞细胞生长得更慢，显示出细胞尺寸的自主减小，并形成尺寸减小的器官。尽管奇科果蝇较小，但它们的脂质水平却增加了近两倍。

▼ 等位基因变异体（3 个选定示例）：

.0001 甲状腺功能减退症，先天性，非生殖性，9
IRS4、GLY215TER

Heinen 等人在患有中枢性甲状腺功能减退症（CHNG9; 301035） 的 2 名兄弟（A 族）中（2018） 鉴定了 IRS4 基因中 c.643G-T 颠换（c.643G-T, NM_003604.2） 的半合性，导致 gly215 至 ter（G215X） 取代。他们未受影响的母亲是杂合突变，在 300 个内部参考样本或 ExAC 或 GoNL 数据库中未发现这种突变。

.0002 甲状腺功能减退症，先天性，非生殖性，9
IRS4，1-BP DUP，1772G

Heinen 等人在 2 个同父异母兄弟（B 家族）和 2 个患有中枢性甲状腺功能减退症（CHNG9；301035）的兄弟（E 家族）中（2018） 鉴定了 IRS4 基因中 1 bp 重复（c.1772dupG, NM_003604.2） 的半合性，导致移码，预计会导致提前终止密码子（Lys592GlnfsTer12）。家庭 B 中未受影响的母亲和未受影响的姐妹是重复杂合子，家庭 E 中未受影响的母亲、姨妈、外祖母和未受影响的姐妹也是杂合子。该变异也以次要等位基因频率存在于 ExAC 数据库中0.47%，但在 300 个内部参考样本或 GoNL 数据库中未发现。

.0003 甲状腺功能减退症，先天性，非生殖性，9
IRS4、5-BP DEL、NT3161

在一名患有中枢性甲状腺功能减退症（CHNG9; 301035） 的 6 岁男孩（C 家庭）中，Heinen 等人（2018） 鉴定了 IRS4 基因中 5 bp 缺失（c.3161_3165del, NM_003604.2） 的半合性，导致移码，预计会导致提前终止密码子（Cys1054TyrfsTer12）。他未受影响的母亲和外祖母是杂合突变，在 300 个内部参考样本或 ExAC 或 GoNL 数据库中未发现这种突变。