章 鴦 戴美珍 何丹丹 陳雪嬌

IRF2BPL基因是一種無內(nèi)含子基因，又稱為C14orf4、EAP1或NEDAMSS基因，該基因編碼的蛋白質(zhì)被命名為干擾素調(diào)節(jié)因子-2結(jié)合蛋白樣蛋白。IRF2BPL基因遺傳學(xué)變異相關(guān)疾病是一種進(jìn)展性神經(jīng)退行性變疾病，是一種少見而且至今沒有有效治療手段的疾病，屬于常染色體顯性遺傳病。主要表現(xiàn)為認(rèn)知障礙、語言障礙以及運(yùn)動疾病如小腦共濟(jì)失調(diào)等。近年來由于診斷技術(shù)的發(fā)展，通過全外顯子測序技術(shù)對于IRF2BPL基因遺傳學(xué)變異的研究取得了一些進(jìn)展。本文從IRF2BPL基因及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子生物學(xué)機(jī)制、IFR2BPL基因突變的臨床表型、影像學(xué)特征、遺傳學(xué)特征方面進(jìn)行綜述,為臨床遺傳咨詢提供理論基礎(chǔ)。

一、IRF2BPL基因及其蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

IRF2BPL基因是一種無內(nèi)含子基因，序列保守，又稱為C14orf4、EAP1或NEDAMSS基因，該基因編碼的蛋白質(zhì)被命名為干擾素調(diào)節(jié)因子-2結(jié)合蛋白樣蛋白。2000年，Rampazzo等[1]在染色體14q24.3區(qū)域檢測到一個(gè)總長4859bp，開放閱讀框總長度為2388bp，可編碼含有796個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)的基因，將其命名為C14orf4。該基因啟動子區(qū)域包含CREB和AP-2的結(jié)合位點(diǎn)，5′側(cè)翼區(qū)沒有TATA盒和CAAT盒但是含有Sp1的結(jié)合位點(diǎn)，該基因編碼的蛋白質(zhì)的N端有一個(gè)多谷氨酰胺和多丙氨酸束，C端含有一個(gè)C3HC4RING指結(jié)構(gòu)域，此外該蛋白質(zhì)還包含3個(gè)PEST序列。根據(jù)C14orf4基因及其所包含的結(jié)構(gòu)，Rampazzo等推測C14orf4編碼的蛋白可能是一種核蛋白，這種蛋白的功能可能包括以下3點(diǎn)：①容易被降解或者磷酸化，可能對信號通路起到快速的調(diào)節(jié)作用；②通過結(jié)合蛋白和介導(dǎo)核蛋白之間的相互作用，可能與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)有關(guān)；③由于含有RING指結(jié)構(gòu)域，可能是一種轉(zhuǎn)錄抑制因子，并且與泛素化有關(guān)。

二、IRF2BPL基因在生長發(fā)育過程中的分子生物學(xué)機(jī)制

IRF2BPL基因主要表達(dá)于心臟，其次是骨骼肌和胰腺，最后是大腦、腎臟、肝臟以及睪丸等。以前的研究表明IRF2BPL基因參與生長、發(fā)育等多種生理過程。2000年，Li等[2]在酵母雙雜交系統(tǒng)中證實(shí)了ETS1與EAP1/Daxx相互作用，并且研究發(fā)現(xiàn)ETS1與EAP1/Daxx 共定位于哺乳動物的細(xì)胞核，ETS1 N端139位氨基酸和EAP1/Daxx C端173位氨基酸是兩者相互作用的結(jié)構(gòu)域，它們的相互作用對MMP1和Bcl-2基因的轉(zhuǎn)錄有抑制作用。2007年，Heger等[3]研究表明在動情期靈長類猴子和小鼠下丘腦中EAP1表達(dá)量增加，并且它的表達(dá)可以促進(jìn)GNRH基因的表達(dá)和抑制前腦啡肽原的產(chǎn)生。該研究還通過EAP1 siRNAs抑制小鼠下丘腦EAP1的表達(dá)后，發(fā)現(xiàn)小鼠的動情期延遲、動情周期紊亂以及卵巢發(fā)育異常。這些結(jié)果進(jìn)一步證明EAP1基因是一種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，可能通過調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌控制女性的生殖功能。為了證明EAP1基因是否是神經(jīng)內(nèi)分泌控制哺乳動物動情期的關(guān)鍵點(diǎn)，Mueller等[4]對TTF-1基因、YY1基因、CUX1基因、EAP1基因之間的相互作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)EAP1基因的表達(dá)受到反式激活因子(TTF-1)和兩個(gè)阻遏因子(YY1和CUX1)的雙重轉(zhuǎn)錄調(diào)控，這兩個(gè)阻遏因子被認(rèn)為是青春期控制基因網(wǎng)絡(luò)的上游調(diào)節(jié)因子。另外，EAP1本身通過一個(gè)負(fù)反饋回路機(jī)制來控制自己的表達(dá)。但是，EAP1表達(dá)量的增加并不受卵巢相關(guān)激素的調(diào)節(jié)[5]。2012年，Gregory等[6]開展的一項(xiàng)研究證明，EAP1基因在下丘腦特定區(qū)域的表達(dá)對于高等靈長類月經(jīng)周期的維持是必需的，并推斷EAP1可能通過抑制生殖功能神經(jīng)內(nèi)分泌相關(guān)的抑制基因的表達(dá)機(jī)制而控制生殖周期。隨后，Alejandro等[7]研究報(bào)道EAP1 5′側(cè)翼區(qū)單核苷酸多態(tài)性變異會導(dǎo)致靈長類動物絕經(jīng)或月經(jīng)稀少，以此類推EAP1的多態(tài)性變異可能增加人類功能失調(diào)性下丘腦性閉經(jīng)的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。2019年，Mancini等[8]在兩個(gè)青春期發(fā)育延遲家系中發(fā)現(xiàn)EAP1基因發(fā)生突變，這兩個(gè)突變都位于高度保守序列，并且證明該基因突變后產(chǎn)生的蛋白激活GnRH啟動子的活性要低于野生型以及在靈長類動物動情期結(jié)合GnRH啟動子的EAP1增加。

近年來，世界上性早熟的發(fā)生率不斷增加，其僅次于肥胖患者。促性腺素釋放激素(gonadotropin-releasing hormone，GnRH)釋放異常導(dǎo)致下丘腦-垂體性腺軸紊亂是引起中樞性早熟的可能原因，但是該神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制依然知之甚少。自2003年開始，Kisspeptin/GPR54信號通路相關(guān)的研究表明該通路在青春期發(fā)育過程中起到了關(guān)鍵作用[9，10]。KISS1基因編碼的親肽素可以結(jié)合GPR54受體刺激GnRH的釋放，并且，KISS1基因?qū)nRH釋放和表達(dá)的調(diào)節(jié)位于EAP1和CUX1基因的下游[11，12]。2016年，Jing等[13]的研究進(jìn)一步證實(shí)KISS1的表達(dá)可以刺激GnRH的產(chǎn)生，EAP1基因的表達(dá)在動情早期有明顯的增加，這與KISS基因表達(dá)在該時(shí)期增加的結(jié)果一致。與之相反，Chenxi等[14]研究發(fā)現(xiàn)，EAP1表達(dá)的抑制可以導(dǎo)致青春期延遲、卵巢功能不全以及下丘腦GnRH分泌減少，但是KISS1基因的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)量并沒有隨著EAP1表達(dá)的抑制而改變。因此，EAP1基因是否通過Kisspeptin/GPR54信號通路控制女性的青春期發(fā)育和維持生殖內(nèi)分泌系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)有待進(jìn)一步的研究。

2018年，Marcogliese等[15]對果蠅中IRF2BPL同源基因pits的功能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)無論是發(fā)育過程中的果蠅還是成年的果蠅其神經(jīng)系統(tǒng)中都富含pits蛋白，并且發(fā)現(xiàn)通過RNAi敲除pits基因的果蠅其癥狀與IRF2BPL基因發(fā)生截短突變的患者相似：①截短突變的患者表現(xiàn)為癲癇，pits基因敲除的果蠅表現(xiàn)為癲癇樣麻痹；②截短突變的患者表現(xiàn)為進(jìn)行性運(yùn)動障礙，pits基因敲除的果蠅其神經(jīng)元的pits蛋白表達(dá)減少表現(xiàn)為爬行能力減退；③截短突變的患者表現(xiàn)為腦萎縮，pits基因敲除的果蠅由于感受器pits蛋白表達(dá)下降而表現(xiàn)為神經(jīng)元完整性受損；④截短突變的患者表現(xiàn)為小腦萎縮，pits基因敲除的果蠅觸角和運(yùn)動中樞的pits蛋白表達(dá)下降從而使得果蠅出現(xiàn)聽力、平衡能力以及運(yùn)動協(xié)調(diào)出現(xiàn)問題。以上現(xiàn)象足以證明IRF2BPL蛋白和pits蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和維持中起著至關(guān)重要的作用。

同年，Higashimori等[16]對 IRF2BPL在胃癌中的作用進(jìn)行了一系列的研究，得出以下結(jié)果：①抑癌基因FOXF2基因表達(dá)上調(diào)的情況下，IRF2BPL,基因的mRNA水平上調(diào)，并增加了β-連環(huán)蛋白質(zhì)泛素化；②通過免疫沉淀檢測發(fā)現(xiàn)IRF2BPL直接作用于β-連環(huán)蛋白，對IRF2BPL基因進(jìn)行siRNAs干擾實(shí)驗(yàn)以后，發(fā)現(xiàn)FOXF2基因?qū)Ζ?連環(huán)蛋白的下調(diào)和抑制作用依賴IRF2BPL的存在；③通過ChIP-PCR檢測FOXF2可能與IRF2BPL4個(gè)啟動子區(qū)(#3、#4、#6、#7)中的“AAACA”DNA結(jié)合序列結(jié)合；④IRF2BPL還抑制了LEF1基因啟動子熒光素酶的活性和c-myc基因mRNA的表達(dá)；⑤胃癌組織中IRF2BPL基因mRNA的表達(dá)水平明顯要低于正常組織，并且FOXF2基因的表達(dá)與IRF2BPL基因的表達(dá)呈正相關(guān)?？偨Y(jié)以上的結(jié)果，研究者得出FOXF2是通過直接結(jié)合IRF2BPL基因的啟動子上調(diào)IRF2BPL基因的表達(dá)，然后IRF2BPL再作用于β-連環(huán)蛋白導(dǎo)致其泛素化并降解，從而抑制Wnt信號通路發(fā)揮抑癌作用。

三、IFR2BPL基因突變的臨床表型、影像學(xué)特征及遺傳學(xué)特征

IRF2BPL基因遺傳學(xué)變異的臨床表型在發(fā)育早期往往沒有很明顯的發(fā)育異常，或者可能只出現(xiàn)輕微的運(yùn)動發(fā)育遲緩或語言發(fā)育遲緩，但隨著患者年齡的增加癥狀會加重，如出現(xiàn)運(yùn)動性疾病、發(fā)音困難、癲癇、認(rèn)知障礙或智力障礙等。運(yùn)動性疾病主要包括肌張力低下、舞蹈手足徐動癥、小腦共濟(jì)失調(diào)、動眼異常、雙下肢癱瘓、容易跌倒等[15]。Tran等[17]研究了11例存在IRF2BPL基因截短變異的患者，發(fā)現(xiàn)除了以上的一些相關(guān)癥狀外，其中7例存在癲癇，年齡跨度較大(6個(gè)月～26歲)，大部分屬于難治性癲癇，其中有小部分對抗癲癇治療有效，癲癇的類型包含了嬰兒痙攣、肌陣攣以及強(qiáng)直-陣攣性癲癇。此外,IFR2BPL基因遺傳學(xué)變異的患者還可能存在視力不佳、下肢張力增加以及腱反射增強(qiáng)，其中視力不佳表現(xiàn)為眼球震顫、外斜視、近視、散光、屈光不正亦或是圓錐角膜[18，19]。

表1 25例IRF2BPL基因突變患者的相關(guān)臨床表型

IRF2BPL基因突變患者頭顱磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)容易出現(xiàn)大腦、小腦萎縮，但一般發(fā)生在年齡較大的患者。Marcogliese等[15]報(bào)道了2例存在MRI異常的患者：1例在13歲時(shí)出現(xiàn)了嚴(yán)重的伴隨腦室擴(kuò)張的大腦萎縮、小腦輕度萎縮以及腦干和基底核的重度萎縮，該患者到20歲時(shí)以上這些萎縮癥狀加重；另1例患者34歲，存在廣泛的大腦和小腦萎縮，腦干和胼胝體偏薄。Prilop等[19]則通過多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)存在雙側(cè)紋狀體多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白減少的現(xiàn)象，這可能與紋狀體發(fā)生萎縮相關(guān)。近兩年的研究表明伴隨癲癇或痙攣的患者往往伴有腦電圖異常，典型的腦電圖(electroencephalograph，EEG)特征包括不規(guī)則的θ波、高頻的尖波以及尖慢復(fù)合波[20]。

IRF2BPL基因的遺傳方式是常染色體顯性遺傳，男女性別發(fā)病機(jī)會均等，患者父母一般有一方是患者，不過不排除是新發(fā)突變。目前人類數(shù)據(jù)庫已經(jīng)報(bào)道的與IRF2BPL基因突變相關(guān)的病例數(shù)量有限，主要包括無義突變(12例)、錯(cuò)義突變(5例)以及移碼突變(8例)。這些報(bào)道的病例存在起病年齡、臨床表型以及疾病進(jìn)展的異質(zhì)性，不同患者的基因突變位點(diǎn)也不一致(表1)。

四、展 望

IRF2BPL通過抑制生殖功能神經(jīng)內(nèi)分泌相關(guān)的抑制基因的表達(dá)控制生殖周期，它表達(dá)的抑制可以導(dǎo)致青春期延遲、卵巢功能不全以及下丘腦GnRH分泌減少，這一結(jié)論已在分子水平和靈長類動物或小鼠水平得到了證實(shí)，這一理論為靶向藥物的研究提供了理論依據(jù)，但是IRF2BPL基因是通過怎樣的信號通路控制女性的青春期發(fā)育和維持生殖內(nèi)分泌系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)還有待于進(jìn)一步的研究。另外，IRF2BPL基因在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和維持中起著重要作用，但是實(shí)現(xiàn)這一過程的分子機(jī)制依然不明確。IRF2BPL抑制Wnt信號通路發(fā)揮抑癌作用的機(jī)制在分子層面和胃癌組織層面已經(jīng)得到證實(shí)，在這方面建立細(xì)胞和動物模型將是未來的研究方向。在臨床中，IRF2BPL基因病是種少見的并且無有效治療手段的疾病。因此，為患者父母提供已知的遺傳學(xué)信息，對于患者父母在產(chǎn)前診斷中和再生育方面做出決定至關(guān)重要。但是由于已報(bào)道的致病突變位點(diǎn)有限，無論是針對產(chǎn)前診斷還是再生育，家系研究尤其是對于有家族史的患者不可忽視。遺傳學(xué)專家通過家系研究可以為患者父母提供再生育的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)以及更精確的產(chǎn)前診斷咨詢。