低密度脂蛋白受体相关蛋白 4； LRP4

多个表皮生长因子样域 7； MEGF7

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HGNC 批准的基因符号：LRP4

细胞遗传学位置：11p11.2 基因组坐标（GRCh38）：11:46,856,717-46,918,550（来自 NCBI）

▼ 说明

LRP4 基因编码集聚蛋白受体（AGRN; 103320），对于神经肌肉接头（NMJ）的形成和维持至关重要。 LRP4 是低密度脂蛋白受体（LDLR; 606945）家族的成员，该家族由许多进化上保守的跨膜蛋白组成（Barik 等人总结，2014）。

▼ 克隆与表达

表皮生长因子（EGF; 131530）的特征结构域由大约 50 个氨基酸和 3 个二硫键组成。 EGF 样结构域被认为在许多细胞外事件中发挥着关键作用，包括细胞粘附和受体-配体相互作用。具有 EGF 样结构域的蛋白质通常由 1,000 多个氨基酸组成，具有多个 EGF 样结构域拷贝，并包含已知参与特定蛋白质-蛋白质相互作用的其他结构域。为了鉴定含有 EGF 样结构域的蛋白质，Nakayama 等人（1998）搜索了从人脑 cDNA 文库中随机选择的长 cDNA 序列数据库，以查找编码 EGF 样基序的序列。他们鉴定了几种编码具有 EGF 样结构域的新型蛋白质的部分 cDNA，例如 LRP4，他们将其命名为 MEGF7。预测的部分LRP4蛋白包含2个EGF样结构域、1个钙结合型EGF样结构域、3个LDL受体型EGF样结构域、4个YWTD间隔区、1个跨膜结构域、1个细胞质NPXY基序，这是LDL 受体（例如 603507）的聚类和内化，以及用 PDZ 结构域锚定蛋白质的细胞质 tSXV 基序。 LRP4 的序列和结构域组织与 LDL 受体家族成员显着相似。 Northern blot 分析检测到大鼠大脑多个区域的 Megf7 表达。

Leupin 等人使用人类股骨颈和小鼠股骨的免疫组织化学分析（2011）表明LRP4在成骨细胞和骨细胞中表达，但在破骨细胞中不表达。

▼ 测绘

Nakayama 等人使用辐射混合测绘面板（1998）将 LRP4 基因定位到 11p12-p11.2。

▼ 基因功能

Leupin 等人使用串联亲和纯化和质谱分析从 HEK293 和大鼠 UMR-106 成骨细胞中分离的蛋白质（2011）发现硬化素（SOST; 605740）与 LRP4、LRP5（603506）和 LRP6（603507）相互作用。 ELISA 实验证实重组 LRP4 和硬化素之间存在剂量依赖性相互作用。突变分析表明，LRP4 β-螺旋桨结构域介导的膜定位是相互作用所必需的。 HEK293 细胞或 C28a2 人软骨细胞中 LRP4 的过表达增强了硬化素介导的 WNT1（164820）信号传导抑制，而通过 RNA 干扰敲低 HEK293 细胞中的 LRP4 mRNA 可减少硬化素介导的 WNT 信号传导抑制，但不会减少 DKK1（605189）介导的抑制。 Lrp4 的敲低显着阻断了硬化素对小鼠骨髓基质细胞骨矿化的抑制作用。

LRP4 是低密度脂蛋白受体（LDLR）家族成员，可与 MuSK（601296）形成复合物，结合神经聚集蛋白（103320），并刺激 MuSK 激酶活性。汤本等人（2012）表明 LRP4 还可以作为突触前分化早期步骤的直接肌肉源性逆行信号。他们证明，LRP4 对于体内突触前分化是必需的，与 MuSK（601296）激活无关，并表明 LRP4 与运动轴突结合并诱导突触小泡和活性区蛋白的聚集。因此，LRP4 具有双向作用，通过结合集聚蛋白、激活 MuSK 和刺激突触后分化来协调突触形成，并依次充当肌肉源性逆行信号，这对于突触前分化是必要且充分的。

在他们的评论中，Ohazama 等人（2010）指出间充质细胞和上皮细胞之间通过多种信号通路的通讯控制颅面器官的发育，特别是牙齿。在小鼠牙齿中，Wise（SOSTDC1; 609675）主要在间充质细胞中表达，而 Lrp4 仅在上皮细胞中表达。小鼠中 Wise 或 Lrp4 的突变会在牙齿发育中产生多种相同的异常，这些异常与 Bmp（参见 112262）和 Wnt（参见 606359）信号传导的改变有关。小泽间等人（2010）假设 WISE 和 LRP4 提供了一种基于 Wnt 和 BMP 途径整合的上皮细胞和间充质细胞之间的细胞外通讯的新方法。

▼ 分子遗传学

塞纳尼-伦茨并指综合症

Li 等人在 12 个患有 Cenani-Lenz 并指综合征（CLSS; 212780）的不相关近亲家庭中定位到染色体 11p11.2-q13.1（2010）对位置和功能候选基因 LRP4 进行了测序，并鉴定了与疾病分离的纯合和复合杂合错义和剪接位点突变（参见例如 604270.0001-604270.0008）。功能研究表明，已知的 LRP4 对 LRP6 介导的经典 WNT（164820）信号激活的拮抗作用随着突变而消失。

硬化症2

Leupin 等人在 2 名患有 sclerossteosis-2（SOST2; 614305）的患者中（2011）分别鉴定了 LRP4 基因错义突变的杂合性和纯合性（604270.0009-604270.0010）。两种突变均影响 LRP4 胞外结构域第三个螺旋桨中高度保守的残基；作者指出，所报道的导致 Cenani-Lenz 综合征的 LRP4 突变均不位于第三螺旋桨域内。

先天性肌无力综合症 17

Ohkawara 等人对一名患有先天性肌无力综合征 17（CMS17; 616304）的 17 岁女孩进行了研究（2014）鉴定了 LRP4 基因中的复合杂合错义突变（E1233K, 604270.0011 和 R1277H, 604270.0012）。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。体外功能表达研究表明，这两种突变均降低了 LRP4 对 agrin（AGRN；103320）和 MuSK（601296）的结合亲和力，并且不会增强 MuSK 信号通路的下游激活，从而损害乙酰胆碱受体（AChR）的聚集。这两种突变都不影响 WNT 信号传导。

▼ 基因型/表型相关性

大河原等人（2014）发现 CMS17 是由影响 LRP4 第三个 β 螺旋桨结构域的第五和第六叶片的 LRP4 突变引起的，导致集聚蛋白和 MuSK 的结合减少以及 AChR 的聚集受损； WNT 抑制活性不受影响。相比之下，在 SOST2 患者中发现的突变影响了螺旋桨结构域的中央腔，并损害了 LRP4 的 WNT 抑制活性，但不影响 MuSK 信号传导。

▼ 动物模型

约翰逊等人（2005）破坏了小鼠中的Lrp4基因，发现Lrp4缺陷的纯合子小鼠生长迟缓，其前肢和后肢出现完全渗透性多指畸形和部分渗透性牙齿发育异常。参与肢体模式的几种分子的异位表达和异常信号传导，包括 Fgf8（600483）、Shh（600725）、Bmp2（112261）、Bmp4（112262）和 Wnt7a（601570），以及 Wnt 和 Bmp 响应转录因子 Lmx1b（602575）和 Msx1（142983）导致细胞凋亡减少以及顶端外胚层脊的对称背侧和腹侧扩张。在 Megf7 敲除中，来自顶端外胚层脊的异常信号先于异位软骨细胞凝结以及随后的指趾融合和复制。 Megf7 可以在体外拮抗经典 Wnt 信号传导。约翰逊等人（2005）得出结论，MEGF7 可能作为涉及 WNT、BMP、FGF 家族成员和 SHH 的细胞信号传导途径的调节剂发挥作用。

西蒙-查佐特斯等人（2006）在小鼠 Lrp4 基因中发现了 2 个导致多指畸形的隐性突变。指状异常（dan）突变是由逆转录病毒插入 Lrp4 基因的第一个内含子引起的，它似乎是无效的，或者至少是严重的亚型突变。畸形指趾（mdig）突变是外显子 15 3-prime 剪接位点处的 A 到 T 颠换，导致外显子 15 的跳跃和编码缺少 1 YWTD 间隔结构域的蛋白质的较短 mRNA 的表达。

沉等人（2013）发现，用 Lrp4 胞外域免疫的小鼠会产生抗 Lrp4 抗体，并表现出与重症肌无力（MG; 254200）相关的症状，包括肌肉无力、复合肌肉动作电位（CMAP）降低以及两侧神经肌肉传递受损突触前和突触后水平。骨骼肌活检显示 NMJ 支离破碎且扭曲。抗 Lrp4 抗体降低细胞表面 Lrp4 水平，抑制集聚蛋白诱导的 MuSK 激活和 AChR 聚集，并激活补体系统。研究结果表明，Lrp4自身抗体具有致病性，可诱发重症肌无力，并且Lrp4有助于成年后NMJ的维持。

Lrp4缺失突变小鼠过早死亡。巴里克等人（2014）发现，成年小鼠骨骼肌中 Lrp4 基因的条件性敲低会导致肌肉质量和力量逐渐丧失、脊柱侧弯，并最终死亡，这与肌无力表型一致。与对照组相比，突变小鼠的骨骼肌活检显示 NMJ 断裂，AChR 减少。电子显微镜研究显示，NMJ 处的连接褶皱减少，突触间隙中突触基底层的电子密度降低。轴突末端的突触小泡也减少了。对突变小鼠的电生理学研究表明，重复神经刺激后 CMAP 反应减弱。微型终板电位（MEPP）也降低，这是由于突触后 AChR 簇的减少和突触前乙酰胆碱自发释放的减少所致。 NMJ 突触处的 Agrin 减少，并且不规则地分散。研究结果表明，LRP4 是维持 NMJ 所必需的，并且可能调节集聚蛋白的稳定性。

约翰逊等人（2006）和 Duchesne 等人（2006）报道了导致并指的牛 Lrp4 基因突变。

▼ 等位基因变异体（12 个精选示例）：

.0001 CENANI-LENZ SYNDACTYLY 综合征
LRP4、ASP529ASN

在 3 个不相关的近亲土耳其家庭中患有 Cenani-Lenz 并指综合征（CLSS; 212780），其中包括 Seven 等人之前报道的一个家庭（2000），李等人（2010）鉴定了 LRP4 基因外显子 13 中 1585G-A 转变的纯合性，导致 asp529 到 asn（D529N）的取代。 D529N 突变与疾病分离，并且在至少 250 个对照中未发现。单倍型分析证实 D529N 是土耳其 CLSS 患者的常见创始人突变。瞬时转染 HEK293T 细胞中的双荧光素酶报告基因测定表明，D529N 突变消除了 LRP4 对 LRP6（603507）介导的 WNT（164820）/β-catenin（116806）信号传导激活的拮抗作用。此外，细胞表面生物素化研究表明，D529N突变型LRP4受体未能有效转运至质膜。 Elcioglu（2010）指出，其中一个无关的近亲土耳其家庭最初是由 Seven 等人报道的（2000）。

.0002 CENANI-LENZ SYNDACTYLY 综合征
LRP4、ASP137ASN

2 个不相关的近亲埃及家庭患有 Cenani-Lenz 并指综合征（CLSS; 212780），其中 1 个曾由 Temtamy 等人报道过（2003），李等人（2010）鉴定了 LRP4 基因外显子 4 中 409G-A 转变的纯合性，导致 asp137 到 asn（D137N）取代。 D137N 突变与疾病分离，并且在至少 250 个对照中未发现。尽管细胞表面生物素化研究表明 D137N 突变型 LRP4 受体未能有效转运至质膜，但瞬时转染 HEK293T 细胞中的双荧光素酶报告基因测定表明，LRP4 对 LRP6（603507）介导的 WNT（164820）激活有一些残留的拮抗作用/β-连环蛋白（116806）与 D137N 信号传导。

.0003 CENANI-LENZ SYNDACTYLY 综合征
LRP4、IVS6DS、G-A、+1

一名来自巴基斯坦近亲家庭的 Cenani-Lenz 并指综合征（CLSS；212780）女性患者最初由 Bacchelli 等人报道（2001），李等人（2010）鉴定了 LRP4 基因内含子 6 中 547+1G-A 转变的纯合性。在父母或至少 250 名对照者中未发现这种突变。

.0004 CENANI-LENZ SYNDACTYLY 综合征
LRP4、CYS160TYR

一名来自土耳其近亲家庭的 Cenani-Lenz 并指综合征（CLSS; 212780）男性患者最初由 Elcioglu 等人报道（1997），李等人（2010）鉴定了 LRP4 基因外显子 5 的 479G-A 的纯合性，导致 cys160 到 tyr（C160Y）取代。在未受影响的家庭成员或至少 250 名对照者中未发现 C160Y 突变。瞬时转染的 HEK293T 细胞中的双荧光素酶报告基因测定表明，C160Y 突变消除了 LRP4 对 LRP6（603507）介导的 WNT（164820）/β-catenin（116806）信号传导激活的拮抗作用。此外，细胞表面生物素化研究表明，C160Y突变型LRP4受体未能有效转运至质膜。李等人（2010）将该患者归因于七等人的原始报告（2000）；然而，Elcioglu（2010）指出，该患者最初是由 Elcioglu 等人报告的（1997）。

.0005 CENANI-LENZ SYNDACTYLY 综合征
LRP4、ASP449ASN

在一名来自土耳其近亲家庭的患有 Cenani-Lenz 并指综合征（CLSS；212780）的女性患者和她的侄女中，最初由 Percin 和 Percin（2003）报道，Li 等人（2010）鉴定了 LRP4 基因外显子 12 中 1345G-A 转变的纯合性，导致 asp449 到 asn（D449N）取代。在未受影响的家庭成员或至少 250 名对照者中未发现 D449N 突变。瞬时转染 HEK293T 细胞中的双荧光素酶报告基因测定表明，D449N 突变消除了 LRP4 对 LRP6（603507）介导的 WNT（164820）/β-catenin（116806）信号传导激活的拮抗作用。此外，细胞表面生物素化研究表明，D449N突变型LRP4受体未能有效转运至质膜。

.0006 CENANI-LENZ SYNDACTYLY 综合征
LRP4、THR461PRO

Jarbhou 等人最初报道了一名来自约旦近亲家庭的患有 Cenani-Lenz 并指综合征（CLSS；212780）的女性患者（2008），李等人（2010）鉴定了 LRP4 基因外显子 12 中 1382A-C 颠换的纯合性，导致高度保守区域中的 thr461-to-pro（T461P）取代。在她未受影响的父母或匹配的对照中没有发现这种突变。

.0007 CENANI-LENZ SYNDACTYLY 综合征
LRP4、IVS2AS、G-A、-9

Li 等人在来自土耳其近亲家庭的一名患有 Cenani-Lenz 并指综合征（CLSS；212780）的女性胎儿中（2010）鉴定了 LRP4 基因内含子 2（200-9G-A）中 G 到 A 转换的复合杂合性，导致 7 bp 插入和提前终止，以及外显子 34 中的 4959G-C 颠换（ 604270.0008）的 LRP4 基因，导致外显子 34 的跳过和过早终止。

.0008 CENANI-LENZ SYNDACTYLY 综合征
LRP4、4959G-C

讨论 Li 等人在患有 Cenani-Lenz 并指综合征（CLSS; 212780）的胎儿中以复合杂合状态发现的 LRP4 基因外显子 34 中的 4959G-C 颠换（2010），参见 604270.0007。

.0009 硬化症 2
LRP4、TRP1186SER

一名西班牙男性患有 sclerossteosis-2（SOST2; 614305），最初由 Bueno 等人描述（1994），Leupin 等人（2011）鉴定了 LRP4 基因外显子 27 中从头 3557G-C 颠换的杂合性，导致胞外结构域第三螺旋桨中高度保守的残基处 trp1186 到 Ser（W1186S）取代。在他未受影响的父母和孩子以及 110 名对照者（包括 56 名西班牙人）中均未发现这种突变。从转染的 HEK293 细胞中分离的膜表达正常水平的突变体 W1186S LRP4，但该突变蛋白在增强硬化素介导的 WNT 信号传导抑制方面完全没有活性。

在体外研究中，Ohkawara 等人（2014）表明 W1186S 突变消除了 LRP4 的 WNT 抑制活性，但对 agrin（103320）介导的 MuSK（601296）信号传导没有影响。突变蛋白保留了结合集聚蛋白和 MuSK 的能力。

.0010 硬化症 2
LRP4、ARG1170TRP

一名患有 sclerosteosis-2（SOST2; 614305）的希腊女性，最初由 Itin 等人报道（2001），Leupin 等人（2011）鉴定了 LRP4 基因外显子 24 中 3508C-T 转换的纯合性，导致胞外结构域第三螺旋桨中高度保守的残基处 arg1170 到 trp（R1170W）取代。她的父母无法参加检测，但在 110 名欧洲对照者中并未发现这种突变。从转染的 HEK293 细胞中分离的膜表达正常水平的突变体 R1170W LRP4，但该突变蛋白在增强硬化素介导的 WNT 信号传导抑制方面完全没有活性。

在体外研究中，Ohkawara 等人（2014）表明 R1170W 突变消除了 LRP4 的 WNT 抑制活性，但对 agrin（103320）介导的 MuSK（601296）信号传导没有影响。突变蛋白保留了结合集聚蛋白和 MuSK 的能力。

.0011 先天性肌无力综合症，17 岁（1 个家庭）
LRP4、GLU1233LYS

Ohkawara 等人对一名患有先天性肌无力综合征 17（CMS17; 616304）的 17 岁女孩进行了研究（2014）鉴定了 LRP4 基因中的复合杂合错义突变：c.3697G-A 转换（chr11.46,897,357G-A，GRCh37），导致 glu1233 到 lys（E1233K）取代，以及 c.3830G-A 转换，导致 arg1277-to-his（R1277H; 604270.0012）取代。这些突变是通过外显子组测序发现并通过桑格测序确认的，并根据 dbSNP（版本 137）数据库进行筛选。 E1233K 突变存在于患者未受影响的父亲身上；无法获得母亲的 DNA。两种取代均发生在蛋白质第三个β-螺旋桨结构域的保守残基处，并且分别位于第五和第六叶片的边缘。体外功能表达研究表明，这两种突变均降低了 LRP4 对 agrin（AGRN；103320）和 MuSK（601296）的结合亲和力，并且不会增强 MuSK 信号通路的下游激活，从而损害乙酰胆碱受体（AChR）的聚集。这两种突变对 WNT（164820）信号传导均没有影响。患者骨骼肌活检显示 1 型纤维占主导地位，突触接触排列不规则，形状和大小各异。电子显微镜显示，神经末梢尺寸缩小至 60%，突触后区域缩小至 48%。尽管每个终板的 AChR 总数略有减少，但 AChR 和乙酰胆碱酯酶（AChE; 100740）表达正常。

.0012 先天性肌无力综合症，17 岁（1 个家庭）
LRP4、ARG1277HIS

讨论 LRP4 基因中的 c.3830G-A 转变（chr11.46,897,102G-A，GRCh37），导致 arg1277-to-his（R1277H）取代，这是在先天性肌无力综合征患者的复合杂合状态中发现的-17（CMS17；616304），作者：Ohkawara 等人（2014），参见 604270.0011。