逆转素; INVS

胚胎转向反转；INV
肾囊肿素2；NPHP2

HGNC 批准的基因符号：INVS

细胞遗传学位置：9q31.1 基因组坐标（GRCh38）：9:100,099,242-100,302,174（来自 NCBI）

INVS 是肾脏和心血管发育所需的纤毛蛋白复合物的一部分（Hoff 等，2013）。

▼ 克隆与表达

摩根等人（1998）报道了以 Yokoyama 等人生产的 inv 小鼠为代表的反向不对称转基因模型基础基因的位置克隆（1993）。尽管转基因插入伴随着邻近的缺失和重复事件，但YAC表型拯救研究表明突变表型是由缺失引起的。在对野生型小鼠基因组的 47 kb 缺失区域和侧翼序列进行广泛表征后，Morgan 等人（1998）在删除区域中仅发现了 1 个基因序列的证据。他们确定了全长 5.5 kb cDNA 序列，并鉴定了 16 个外显子，其中外显子 3 至 11 通过删除而被消除，导致移码。该新基因指定了具有串联锚蛋白样重复序列的 1,062 个氨基酸产物。互补和非互补 YAC 转基因家族的表征表明，inv 突变体表型的校正与该新基因的整合和完整表达一致，作者将其命名为“inversin”（Invs）。Invs 基因编码的蛋白质如何发挥作用尚不清楚。锚蛋白重复序列似乎参与蛋白质-蛋白质相互作用，但它们出现在许多功能多样的蛋白质中。全长蛋白缺乏明显的跨膜结构域或信号肽序列，并且 2 个潜在核定位信号的存在表明全长产物或裂解产物在细胞核中发挥作用。作者将其命名为“inversin”（Invs）。Invs 基因编码的蛋白质如何发挥作用尚不清楚。锚蛋白重复序列似乎参与蛋白质-蛋白质相互作用，但它们出现在许多功能多样的蛋白质中。全长蛋白缺乏明显的跨膜结构域或信号肽序列，并且 2 个潜在核定位信号的存在表明全长产物或裂解产物在细胞核中发挥作用。作者将其命名为“inversin”（Invs）。Invs 基因编码的蛋白质如何发挥作用尚不清楚。锚蛋白重复序列似乎参与蛋白质-蛋白质相互作用，但它们出现在许多功能多样的蛋白质中。全长蛋白缺乏明显的跨膜结构域或信号肽序列，并且 2 个潜在核定位信号的存在表明全长产物或裂解产物在细胞核中发挥作用。

望月等人（1998）还鉴定了一个候选invs基因。在成人组织中，该基因的表达在肾脏和肝脏中最高，并且在体前阶段胚胎中也可见到。对转基因基因组和候选基因结构的分析表明，该基因是inv突变体中唯一被破坏的基因。转基因引入编码候选蛋白的小基因恢复了 inv 突变体中正常的左右不对称性和肾脏发育，证实了候选基因的身份。

舍恩等人（2002）通过用小鼠inv cDNA探针筛选人肾和胎儿cDNA文库，孤立出INV基因。他们发现INV cDNA包含一个3,195 bp的开放解读码组，编码1,065个氨基酸。

为了确定反转蛋白基因中可能具有重要功能的区域，Morgan 等人（2002）鉴定并表征了几个物种的直系同源序列，包括小鸡、非洲爪蟾和斑马鱼。序列比较显示锚蛋白重复区域的高度保守性以及跨越氨基酸 558 至 604 的富含赖氨酸的结构域。进一步分析在后一个区域中鉴定出高度保守的 IQ 钙调蛋白结合结构域，并在保守性较差的 C 末端区域中发现了另一个此类结构域。酵母 2 杂交筛选在三分之一的阳性克隆中鉴定出钙调蛋白，作者通过免疫沉淀证实了这种相互作用。

▼ 基因功能

Morgan 等人使用瞬时表达方法和酵母 2 杂交筛选（2002）发现证据表明反转蛋白与后期促进复合亚基 2（APC2; 606946）相互作用。保守的 D 框残基的定点诱变消除了反转蛋白 -Apc2 相互作用。逆蛋白特异性抗体揭示了整个细胞周期的动态表达模式，在肾上皮的初级纤毛中强烈表达。该数据支持反转蛋白在初级纤毛功能和参与细胞周期中的作用。编码北极星蛋白（IFT88; 600595）、胱氨酸蛋白（CYS1; 618713）和多囊蛋白-2（PKD2; 173910）（在肾上皮初级纤毛中表达）的基因突变会导致肾囊性改变。由于异常细胞增殖也参与囊肿发育，Morgan 等人。

Hoff 等人使用质谱法和免疫共沉淀分析（2013）发现纤毛蛋白 ANKS6（615370）、NPHP3（608002）、INVS 和 NEK8（609799）在复合物中相互作用。NEK8 的激酶结构域和中心区域是与人 NPHP3 和 INVS 以及与大鼠 Anks6 相互作用所必需的。大鼠 Anks6 的共表达增强了 NEK8 与 NPHP3 的相互作用。ANKS6 还与 HIF1AN（606615）相互作用，HIF1AN（606615）是一种氧传感器，可在常氧条件下羟基化 HIF1-α（HIF1A; 603348）和其他锚蛋白重复蛋白。免疫共沉淀实验表明，HIF1AN 促进了含有大鼠 Anks6 和人 NPHP3 以及 INVS 的复合物的形成。大鼠 Anks6 与人 NEK8 的结合需要 Anks6 的羟基化。霍夫等人。

▼ 基因结构

Morgan 等人（1998）鉴定了小鼠 Invs 基因中的 16 个外显子，其中外显子 3 至 11 在 inv 小鼠中被删除。

舍恩等人（2002）发现人类INV基因由17个外显子组成；第一个外显子是非编码的。该基因覆盖约 100 kb，具有多个 10 kb 或更长的内含子。

▼ 测绘

Yokoyama 等人的地图（1993）克隆并绘制了inv小鼠转基因整合位点侧翼的序列。对来自种间交配的回交后代进行作图表明，inv 基因位于 Tsha（6q21.1-q23 上的人类同源物；118850）和 Hxb（9q33 上的人类同源物；187380）之间；Mos 基因（8q11 上的人类同源基因；190060）就在附近。在 3 个基因座中，inv 最接近 Tsha。

Schon 等人通过荧光原位杂交（2002）将 INV 基因对应到 9q22.3-q31.1。FISH图谱与人类基因组序列一致；包含 INV 基因的特定重叠群位于 9q31。该作图也与小鼠 4 号染色体同线性区域的 inv 作图一致。

▼ 分子遗传学

舍恩等人（2002）鉴定、绘制和表征了人类 INV 基因，并筛选了一系列异位患者（有或没有胆道异常）的该基因突变。在一个土耳其血统的德国家庭中，他们发现所有受影响和未受影响的个体都是杂合子，INV 基因中内含子 12 的剪接供体位点发生突变，导致 2 种不同的异常剪接亚型。这可以通过侧化缺陷的随机化或如前所述的双基因或三基因遗传来解释，尽管他们无法在该家族中检测到已知与人类侧化缺陷有关的基因突变：LEFTY1（603037）、LEFTY2（601877）、ACVR2B（602730）、NODAL（601265）、ZIC3 和 CFC1（605194）。与小鼠相比，受影响的个体没有胆道异常，

肾痨（NPHP；参见 256100）是一种常染色体隐性遗传性囊性肾病，可导致儿童慢性肾功能衰竭。海德尔等人（1998）将婴儿 NPHP 的基因座（指定为 NPHP2（602088））对应到 9q21-q22。INVS 基因定位到同一区域。在 inv/inv 小鼠插入诱变模型中，Invs 基因的外显子 3 至 11 的缺失导致肾脏增大、内脏逆位和胰岛细胞发育不良中囊肿形成的表型（Mochizuki 等，1998；Morgan 等，1998）。组织学相似性促使 Otto 等人（2003）检查 INVS 作为 NPHP2 突变的候选基因。他们显示了引起 NPHP2 的隐性突变（有或没有反位），并表明反位蛋白与 nephrocystin-1（607100）相互作用。此外，他们表明，这两种蛋白质都定位于肾小管细胞的初级纤毛，与 Nauli 等人所展示的相同的亚细胞区室（2003）是多囊肾病发病机制的核心（参见 173900）。

▼ 动物模型

大多数脊椎动物的内脏器官都表现出明显的左右不对称性。小鼠体内的 inv（胚胎转向反转）突变是通过随机插入诱变产生的；它会产生左右极性的持续逆转（逆位）和肾脏囊肿形成（Yokoyama 等，1993）。inv突变影响着床后转向的方向，这是左右不对称的最早表现之一。Nodal（601265）和 Lefty2 基因的不对称表达模式在 inv 突变体中发生逆转，表明 inv 可能在左右判断中早期发挥作用。

小鼠中的 inv 缺陷明显不同于 Kartagener 综合征（244400）；电子显微镜显示气管纤毛的动力蛋白臂没有缺陷（Yokoyama 等，1993）。在人类中，X 连锁位点异常是由 ZIC3 基因（300265）突变引起的，该基因编码假定的锌指转录因子。横山等人（1993）证明 inv 基因座与 iv 基因座是分开的（参见 603339）；在纯合状态下，iv 突变会导致 50% 的小鼠出现反位。纯合静脉注射小鼠和转基因半合子之间的杂交产生了全部正常的小鼠。此外，iv突变位于不同的染色体上，即12号染色体上。

西蒙斯等人（2005）确定 inversin 在非洲爪蟾原肠胚形成和斑马鱼正常肾脏发育过程中充当不同 Wnt（参见 164820）信号级联之间的分子开关。

玉越等人（2006）发现野生型和 Foxj1（602291） -/- 小鼠均具有左侧主动脉弓，而 Inv -/- 小鼠具有右侧主动脉弓，并且一半 Foxj1 -/- Inv -/- 双敲除小鼠具有右侧主动脉弓。一半的 Inv -/- 小鼠也出现逆转的肺偏侧性，而 60% 的 Foxj1 -/- 小鼠和几乎所有 Foxj1 -/- Inv -/- 小鼠表现出右肺异构。三分之二的 Inv -/- 小鼠显示出逆转的右侧胃，而一半的 Foxj1 -/- 小鼠和 61% 的 Foxj1 -/- Inv -/- 小鼠具有右侧胃。在双敲除小鼠中，主动脉弓和胃的侧面并不相关。原位杂交显示 Inv -/- 胚胎中 Pitx2 的表达逆转至右侧板中胚层（LPM），

Hoff 等人使用反义吗啉（2013）发现斑马鱼中 Anks6、Nphp3 或 Nek8 的缺失会导致类似的表型，其特征是前肾囊肿的形成和早期心脏循环的缺陷。在非洲爪蟾中，Anks6、Nphp3 或 Invs 的敲低会导致典型的肾排泄缺陷的全身水肿。

▼ 等位基因变异体（5 个选定示例）：

.0001 肾痨 2
INVS，ARG603TER
在一名来自土耳其的婴儿肾痨（NPHP2；602088）和完全性逆位患者中，Otto 等人（2003）在 INVS 基因的外显子 12 中发现了 1807C-to-T 转变的纯合性，这导致了 inversin 蛋白中的 arg603-to-ter（R603X）突变。该突变将所有蛋白质结构域 C 端截短，包括假定的第一个 NLS-BP 结构域。

.0002 肾痨 2
INVS，LEU493SER
来自葡萄牙家族的个体，包括在婴儿肾痨的原始描述中（NPHP2；602088），（Gagnadoux 等人，1989），Otto 等人（2003）检测到 INVS 基因外显子 10 中 1478T 到 C 转换的纯合性，这导致反相蛋白中 leu493 到 Ser（L493S）氨基酸取代。

.0003 肾痨 2
INVS，ARG907TER
在 4 名患有婴儿期肾痨的无关先证者中（NPHP2；602088），Tory 等人（2009）鉴定了 INVS 基因外显子 14 中的纯合 2719C-T 转变，导致 arg907-to-ter（R907X）取代。其中三个家庭是以色列裔（其中 1 个家庭由 Otto 等人，2003 年报道），第四个家庭来自法国。其中两名患者出现发育迟缓。

.0004 肾痨 2
INVS，ARG899TER
在 4 名不相关的法国先证者中，患有婴儿期肾痨（NPHP2；602088），Tory 等人（2009）在 INVS 基因的外显子 14 中发现了 2695C-T 转变，导致 arg899 到 ter（R899X）的取代。奥托等人报告了其中一个家庭（2003）。所有 4 个家族均具有复合杂合性 R899X 突变与另一种致病性突变，其中 3 个家族在外显子 10 中存在 1 bp 缺失（1453delC；243305.0005），导致移码和提前终止。

.0005 肾痨 2
INVS，1-BP DEL，1453C
用于讨论 Tory 等人在肾痨 2（NPHP2；602088）患者中以复合杂合状态发现的 INVS 基因外显子 10 中的 1-bp 缺失（1453delC）（2009），参见 243305.0004。