LAMIN B1; LMNB1

• LMNB

HGNC 批准的基因符号：LMNB1

细胞遗传学位置：5q23.2 基因组坐标（GRCh38）：5:126,776,622-126,837,019（来自 NCBI）

▼ 描述

核纤层蛋白是真核细胞核膜下方核纤层的主要成分（参见核纤层蛋白 A, 150330）。前野等人（1995）指出核纤层蛋白是中间丝蛋白家族的成员。脊椎动物核纤层蛋白分为A和B两种类型，哺乳动物体细胞每种类型有2种：A型核纤层蛋白A和C，B型核纤层蛋白B1和B2。此外，两种类型的生殖细胞特异性核纤层蛋白均已被报道（Furukawa 和 Hotta，1993 和 Furukawa 等人，1994）。A 型核纤层蛋白以发育控制方式表达，而 B 型核纤层蛋白在所有类型的细胞中表达。

▼ 克隆和表达

Pollard 等人（1990） 从人 T 细胞系 MOLT-4 中克隆了核纤层蛋白 B cDNA。LMNB1 编码推导的 586 个氨基酸的蛋白质，计算分子量为 66,334 Da。LMNB1 蛋白与核纤层蛋白 A/C（150330） 具有大约 72% 的序列相似性。

▼ 基因功能

Lamin B 是间期核层的一个组成部分，是维持核形状和机械完整性所必需的（Goldman 等，2002）。

蔡等人（2006） 报道核纤层蛋白 B 在纺锤体组装中发挥作用。Lamin B 在有丝分裂中组装成类似基质的网络，其过程取决于小鸟苷三磷酸酶（GTPase） Ran（601179） 的 GTP 结合形式的存在。核纤层蛋白 B 的消耗导致纺锤体组装缺陷。显性失活突变核纤层蛋白 B 蛋白会破坏间期核中核纤层蛋白 B 的组装，也会破坏有丝分裂中的纺锤体组装。此外，核纤层蛋白 B 对于有丝分裂基质的形成至关重要，有丝分裂基质束缚着许多纺锤体组装因子。蔡等人（2006） 提出核纤层蛋白 B 是人们长期寻求的纺锤体基质的结构成分，可促进有丝分裂中的微管组装和组织。

金等人（2011） 发现小鼠胚胎干细胞不需要任何核纤层蛋白来实现自我更新和多能性。尽管全基因组核纤层蛋白-B 结合谱与基因表达减少相关，但胚胎干细胞或滋养外胚层细胞中的基因沉默并不直接需要这种结合。然而，B 型核纤层蛋白是正确器官发生所必需的。神经祖细胞纺锤体定向缺陷和神经元迁移可能导致核纤层蛋白 B 缺失小鼠的大脑紊乱。金等人（2011） 的结论是，他们的研究不仅反驳了核纤层蛋白 B 的一些流行观点，而且为重新定义核纤层在组织构建和稳态方面的功能奠定了基础。

窦等人（2015） 报道自噬机制介导哺乳动物核纤层成分的降解。自噬蛋白 LC3/Atg8（601242） 参与自噬膜转移和底物递送，存在于细胞核中，直接与核纤层蛋白核纤层蛋白 B1 相互作用，并与染色质上的核纤层蛋白相关结构域结合。这种 LC3-核纤层蛋白 B1 相互作用不会在饥饿期间下调核纤层蛋白 B1，但会在致癌损伤（例如激活的 RAS）时介导其降解（参见 190020）。核纤层蛋白 B1 降解是通过将核纤层蛋白 B1 递送至溶酶体的核到细胞质转运来实现的。抑制自噬或 LC3-核纤层蛋白 B1 相互作用可以防止激活的 RAS 诱导的核纤层蛋白 B1 丢失，并减轻原代人类细胞中癌基因诱导的衰老。窦等人。

▼ 基因结构

Lin和Worman（1995）确定人类LMNB1基因含有11个外显子。转录单位跨度超过 45 kb，转录起始位点位于翻译起始密码子上游 348 个核苷酸处。外显子 1 编码 N 端头部结构域和中央杆状结构域的第一部分，外显子 2 至 6 编码中央杆状结构域，外显子 7 至 11 编码 C 端尾部结构域。内含子位置在青蛙、小鼠和人类的其他核纤层蛋白基因中是保守的，但在果蝇和线虫的核纤层蛋白基因中不同。

前野等人（1995） 证明小鼠核纤层蛋白 B1 基因横跨基因组约 43 kb，包含 11 个外显子，B1 基因的外显子/内含子结构清楚地显示了中间丝蛋白家族基因之间的保守组织。推定的启动子区域具有高GC含量，并包含一个CAAT框和多个Sp1位点，但没有经典的TATA框，这向作者表明核纤层蛋白B1基因具有一个带有CpG岛的典型管家基因启动子。

▼ 测绘

小鼠的核纤层蛋白 B 基因位于 18 号染色体上（Justice 等人，1992），与人类 5 号染色体长臂连锁同源的区域。 Wydner 等人（1996） 通过荧光原位杂交将人类 LMNB1 基因定位到 5q23.3-q31.1。

▼ 分子遗传学

常染色体显性成人发病脑白质营养不良

帕迪亚斯等人（2006） 发现串联基因组重复导致 LMNB1 基因（150340.0001） 的额外拷贝，这是成人发病的常染色体显性脑白质营养不良（ADLD; 169500） 的原因，这是一种缓慢进展的神经系统疾病，其特征是中枢神经系统中对称性广泛的髓磷脂缺失。通过对受影响个体以及源自受影响个体细胞的小鼠-人杂交细胞系的基因组 DNA 进行测序，鉴定了重复。杂交细胞系使 Padiath 等人得以实现（2006） 分离来自个体 2 个父母中每一个的染色体，并在识别测序变异时明确分配相位。他们构建了携带致病突变的染色体的单倍型图谱，并在关键区域观察到了一个大的共享单倍型块，这表明这两个家族来自一个共同的创始人。果蝇中核纤层蛋白 B1 表达的增加导致了退化表型。此外，当培养的细胞过度表达该蛋白时，异常的核形态很明显。帕迪亚斯等人（2006） 指出 ADLD 是第一种可归因于 LMNB1 基因中编码核纤层蛋白的基因突变的人类疾病。核纤层蛋白 B 的抗体存在于患有自身免疫性疾病的个体中，它也是针对多发性硬化症个体大脑斑块产生的单克隆抗体所识别的抗原（126200）。这提出了核纤层蛋白 B 可能与多发性硬化症中发生的自身免疫攻击有关的可能性。果蝇中核纤层蛋白 B1 表达的增加导致了退化表型。此外，当培养的细胞过度表达该蛋白时，异常的核形态很明显。帕迪亚斯等人（2006） 指出 ADLD 是第一种可归因于 LMNB1 基因中编码核纤层蛋白的基因突变的人类疾病。核纤层蛋白 B 的抗体存在于患有自身免疫性疾病的个体中，它也是针对多发性硬化症个体大脑斑块产生的单克隆抗体所识别的抗原（126200）。这提出了核纤层蛋白 B 可能与多发性硬化症中发生的自身免疫攻击有关的可能性。果蝇中核纤层蛋白 B1 表达的增加导致了退化表型。此外，当培养的细胞过度表达该蛋白时，异常的核形态很明显。帕迪亚斯等人（2006） 指出 ADLD 是第一种可归因于 LMNB1 基因中编码核纤层蛋白的基因突变的人类疾病。核纤层蛋白 B 的抗体存在于患有自身免疫性疾病的个体中，它也是针对多发性硬化症个体大脑斑块产生的单克隆抗体所识别的抗原（126200）。这提出了核纤层蛋白 B 可能与多发性硬化症中发生的自身免疫攻击有关的可能性（2006） 指出 ADLD 是第一种可归因于 LMNB1 基因中编码核纤层蛋白的基因突变的人类疾病。核纤层蛋白 B 的抗体存在于患有自身免疫性疾病的个体中，它也是针对多发性硬化症个体大脑斑块产生的单克隆抗体所识别的抗原（126200）。这提出了核纤层蛋白 B 可能与多发性硬化症中发生的自身免疫攻击有关的可能性（2006） 指出 ADLD 是第一种可归因于 LMNB1 基因中编码核纤层蛋白的基因突变的人类疾病。核纤层蛋白 B 的抗体存在于患有自身免疫性疾病的个体中，它也是针对多发性硬化症个体大脑斑块产生的单克隆抗体所识别的抗原（126200）。这提出了核纤层蛋白 B 可能与多发性硬化症中发生的自身免疫攻击有关的可能性。

布鲁西诺等人（2009） 在 8 名患有成年发病白质脑病的意大利先证者中的 1 名中发现了 140 至 190 kb 的 5q 重复，包括整个 LMNB1 基因、AX748201 转录本和 MARCH3 基因（613333） 的 3 引物末端。患者受影响的表弟也携带重复基因，并且有类似疾病的家族史。其中一名重复患者的淋巴母细胞中核纤层蛋白 B1 表达增加。

Schuster 等人在 4 个患有 ADLD 的无关家庭的受影响成员中（2011） 发现了 LMNB1 基因的重复。所有 4 个重复项的大小不同，范围从 107 到 218 kb，支持孤立事件。来自2个家庭的5名患者的白细胞中LMNB1蛋白水平增加了约2倍，与对照组相比，LMNB1 mRNA也增加了。每个重复都延伸到 MARCH3 基因的一部分，但患者白细胞中的 MARCH3 mRNA 并未增加。舒斯特等人（2011） 得出的结论是，通过直接分析外周白细胞中的 LMNB1 可以对该疾病进行准确的分子诊断。

Pedroso 等人在一位出生于巴西、具有 ADLD 临床特征的 42 岁意大利血统女性中（2017） 在 LMNB1 基因（R29W） 中发现了一个杂合错义变体。该变异是通过全外显子组测序发现的，在包括外显子组测序项目和 ExAC 在内的几个公共数据库中并不存在。患者来源的细胞显示变异 LMNB1 mRNA 表达增加，以及核结构异常。功能研究表明对 DNA 损伤的反应受损，表明基因组不稳定。患者 23 岁时出现进行性小脑萎缩和认知障碍。脑成像显示小脑白质异常，以及胼胝体、脑干和脊髓萎缩。在体外研究中，Cristofoli 等人。

常染色体显性原发性小头畸形 26

Cristofoli 等人在来自 5 个无关家族的 7 名患有常染色体显性原发性小头畸形 26（MCPH26; 619179） 的患者中（2020） 鉴定了 LMNB1 基因（150340.0002-150340.0006） 的杂合突变。这些突变是通过全外显子组测序或微阵列分析发现的，并通过桑格测序证实。这些突变在 3 名患者中从头发生，其中 1 名是从轻度受影响的母亲遗传的，3 名同胞是从未受影响的父亲遗传的，而父亲是突变的嵌合体。有 1 个基因内缺失、1 个剪接位点突变和 3 个影响高度保守残基的错义变异。3种错义变体的体外功能表达研究表明，它们引起核纤层和畸形核的不同异常。其中之一与蛋白质表达减少有关，其他的导致 LMNB1 错误定位到细胞质。然而，有丝分裂纺锤体的形成和有丝分裂分离似乎没有受到影响。作者假设存在显性负效应。

Parry 等人在 7 名无关的 MCPH26 患者（P1-P3、P9-P11、P13）中进行了研究（2021） 鉴定了 LMNB1 基因中的杂合突变（参见例如 150340.0004 和 150340.0007）。存在 2 个反复出现的错义突变和一个框内缺失；gnomAD 数据库中不存在任何内容。这些突变发生在所有可获得亲代材料的患者中。突变的位置预测了对二聚体或丝组装的干扰，并且对转染突变的细胞进行的体外功能表达研究表明，它们导致了异常的 LMNB1 核聚集和核形状的改变。帕里等人（2021）假设突变可能会改变核纤层纤丝的特性，导致细胞核脆弱，容易受到核和神经元迁移的机械应力的影响，

▼ 动物模型

影响A型核纤层蛋白的突变与多种人类疾病有关，包括肌营养不良症（例如181350）、心肌病（例如115200）、脂肪营养不良（例如151660）和早衰症（176670），但尚未在人类或实验动物中发现B型核纤层蛋白的突变。为了研究核纤层蛋白 B1 的体内功能，Vergnes 等人（2004） 产生了 Lmnb1 中带有插入突变的小鼠。该突变导致突变核纤层蛋白 B1 蛋白的合成缺乏几个关键功能域，包括杆结构域的一部分、核定位信号和 CAAX 基序（法尼基化的 C 端信号）。纯合 Lmnb1 突变小鼠在胚胎发育中存活下来，但在出生时因肺和骨骼缺陷而死亡。来自突变胚胎的成纤维细胞在标准细胞培养条件下生长，但表现出细胞核严重畸形、分化受损、多倍体增加和过早衰老。因此，核纤层蛋白 B1 突变小鼠为核纤层蛋白 B1 在哺乳动物发育中具有广泛且非冗余的功能提供了证据。

▼ 等位基因变体（7 个选定示例）：

.0001 脑白质营养不良，成人发病，常染色体显性遗传性脑白质营养不良
LMNB1，DUP，CHR5：126,102,443-126,199,753 SRO，GRCh37
在 2 个爱尔兰裔美国人后裔家庭和另外 2 个患有常染色体显性成人发病性脑白质营养不良的家庭中（ 169500），Padiath 等人（2006） 发现 LMNB1 基因和 MARCH3 基因的一部分重复（613333）。单倍型分析表明，这两个爱尔兰裔美国家庭是由共同的创始人产生的。

Schuster 等人在 4 个患有 ADLD 的无关家庭的受影响成员中（2011） 发现 LMNB1 基因和部分 MARCH3 基因重复。所有 4 个重复项的大小不同，范围从 107 到 218 kb，支持孤立事件。来自2个家庭的5名患者的白细胞中LMNB1蛋白水平增加了约2倍，与对照组相比，LMNB1 mRNA也增加了。患者白细胞中的 MARCH3 mRNA 没有增加。舒斯特等人（2011） 得出的结论是，通过直接分析外周白细胞中的 LMNB1 可以对该疾病进行准确的分子诊断。

Dos Santos 等人发现，一名患有 ADLD 的有症状男子和他无症状的妹妹（脑部影像学检查显示脑白质营养不良）（2012） 在染色体 5q23.2 上发现了一个 148 kb 的重复，包括 LMNB1 基因，但不包括 MARCH3 基因。研究结果证实了 LMNB1 基因在 ADLD 中的核心作用。

Giorgio 等人使用自定义数组（2013） 对 20 个孤立的 ADLD 家系中含有 LMNB1 基因的重复 5q23 区域进行了详细的断点连接序列分析，其中基因组 LMNB1 重复最初通过 aCGH、QT-PCR 或 MLPA 鉴定。此前曾报道过七个家族（Brussino 等人，2009 年；Schuster 等人，2011 年；Dos Santos 等人，2012 年）。总共有 16 种独特的重新排列。其中 3 个重复是由 1 个以上的家庭共有的：1 个重复出现在 3 个家庭中，另外 2 个重复出现在 2 个家庭中。具有相同连接的个体具有相同的单倍型，这与创始人效应一致。重复大小范围从大约 128 kb 到 475 kb。最大的重复还包括 PHAX（604924）、ALDH7A1（107323） 和 GRAMD3 基因。对所有样本进行比较，确定了 ADLD 所需的 72 kb 最小关键重复区域，其中仅包含 LMNB1 基因。除 1 个重复外，所有重复均处于直接串联方向；剩余的重复项被反转。连接序列的表征表明，大多数（15 个中的 11 个）显示出 1 至 6 个核苷酸的短段微同源性重叠，而其他序列则显示断点处的小插入。所有重复均由染色体内重排引起。对基因组结构的分析表明了重复的几种潜在机制，包括非同源末端连接（NHEJ）或叉停顿和模板转换/微同源介导的断裂诱导修复（FoSTeS/MMBIR）。着丝粒断点处Alu重复元件的富集（4例发现），较高的 GC 含量和断点处重复序列的高频率也可能在介导 ADLD 重复中发挥了作用。患者成纤维细胞或血液的 RT-PCR 显示 LMNB1 表达增加（与对照相比，2.1 至 4.8 倍），并且蛋白质水平增加（与对照相比，1.6 至 3.2 倍）。根据重复大小，表型没有明显差异，但具有影响多个基因的大反向重复的 1 家族除外。

.0002 小头畸形 26，原发性，常染色体显性
LMNB1，ALA152GLY
Cristofoli 等人在一名 10 岁男孩（P1） 中发现，该男孩的父母是无关的比利时人，患有常染色体显性原发性小头畸形 26（MCPH26；619179）（2020） 在 LMNB1 基因的外显子 2 中鉴定出从头杂合的 c.455C-G 颠换（c.455C-G，NM_005573.3），导致线圈 1B 结构域中高度保守的残基处由 ala152 替换为甘氨酸（A152G）。该突变是通过基于三重奏的全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，在包括 gnomAD 在内的公共数据库中不存在。患者细胞中突变蛋白的水平降低。将突变蛋白转染到 LMNB1 缺失的 HeLa 细胞中也会导致蛋白水平降低，这表明突变蛋白可能不稳定，尽管进一步的研究没有显示与对照相比 A152G 蛋白的周转率增加。A152G 变异导致核层异常，包括异常和不规则的褶皱，表明核膜整体破裂。具有浓缩核的细胞百分比有所增加，这可能是过度表达的结果。

.0003 小头畸形 26，原发性，常染色体显性
LMNB1，EX6-8 DEL
Cristofoli 等人在一名患有常染色体显性原发性小头畸形 26（MCPH26; 619179） 的 9 岁比利时女孩（P2） 中进行了研究（2020） 在 LMNB1 基因中发现了杂合框内缺失，导致外显子 6-8（Ser314_Thr497del） 缺失。通过微阵列分析发现的这种缺失是从同样受到影响的母亲遗传而来的，她的母亲也是从头发生这种缺失的。预计该缺失会导致蛋白质缩短，缺乏核定位信号。作者推测，该突变导致细胞核中的蛋白质丰度不足，无法形成稳定的层状网络，并以显性失活的方式发挥作用。然而，尚未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。这些患者的表型比其他患者更温和：先证者的头围（HC） 为 -3.6 SD，

.0004 小头畸形 26，原发性，常染色体显性
LMNB1，LYS33GLU
Cristofoli 等人在一名患有常染色体显性原发性小头畸形 26（MCPH26; 619179） 的 6 岁意大利女孩（P3） 中进行了研究（2020） 在 LMNB1 基因的外显子 1 中鉴定出从头杂合的 c.97A-G 转变（c.97A-G，NM_005573.3），导致在靠近蛋白质头部的线圈 1A 结构域中高度保守的残基处发生 lys33-to-glu（K33E） 取代。该突变是通过基于三重奏的全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，在包括 gnomAD 在内的公共数据库中不存在。将突变蛋白转染到 LMNB1 缺失的 HeLa 细胞中，会导致核层形态异常，出现弥漫性、形成不良且没有离散边界。多叶细胞核有所增加，这在患者来源的细胞中也观察到。突变的LMNB1分散在整个细胞的细胞质中，表明未能融入层状网络；经常观察到 LMNB1 聚集体。

Parry 等人在 3 名无关的 MCPH26 患者（P1、P9 和 P11）中（2021） 鉴定了 LMNB1 基因中的从头杂合 K33E 突变。突变的位置预计会干扰二聚体或丝状组装，并且在转染突变蛋白的细胞中进行的体外功能表达研究表明，它会导致异常的 LMNB1 核聚集和核形状的改变。

.0005 小头畸形 26，原发性，常染色体显性
LMNB1，ARG42TRP
Cristofoli 等人在一名患有常染色体显性原发性小头畸形 26（MCPH26; 619179） 的 2 岁女孩（P4） 中（2020） 在 LMNB1 基因的外显子 1 中发现了一个从头杂合的 c.124C-T 转变（c.124C-T，NM_005573.3），导致在靠近蛋白质头部的线圈 1A 结构域中的高度保守残基处发生 arg42 到 trp（R42W） 的取代。该突变是通过基于三重奏的全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，在包括 gnomAD 在内的公共数据库中不存在。将突变蛋白转染到 LMNB1 缺失的 HeLa 细胞中，会导致核层形态异常，出现弥漫性、形成不良且没有离散边界。多叶细胞核有所增加，这在患者来源的细胞中也观察到。突变的LMNB1分散在整个细胞的细胞质中，表明未能融入层流网络；经常观察到 LMNB1 聚集体。

.0006 小头畸形 26，原发性，常染色体显性
LMNB1，IVS5DS，GA，+1
在 3 个同胞（P5-P7） 中，出生于无关的阿拉伯父母，患有常染色体显性原发性小头畸形 26（MCPH26；619179），Cristofoli 等人（2020） 在 LMNB1 基因的内含子 5（c.939+1G-A, NM_005573.3） 中发现了杂合性 G 到 A 的转变。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，遗传自一位未受影响的父亲，该父亲是该突变的嵌合体（15％嵌合体）。预计该突变会导致剪接缺陷，但患者细胞无法进行确认。

.0007 小头畸形 26，原发性，常染色体显性
LMNB1，ARG90PRO
Parry 等人在 2 名患有常染色体显性原发性小头畸形 26（MCPH26; 619179） 的无关患者（P10 和 P13）中（2021） 鉴定了 LMNB1 基因中的杂合 c.269G-C 颠换（c.269G-C, NM_005573.4），导致线圈 1B 结构域中间二聚体界面处高度保守的残基发生 arg90 到 pro（R90P） 取代。该突变在 P10 中从头发生，而 P13 的亲本数据不可用。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。突变的位置预计会干扰二聚体或丝状组装，转染该突变的细胞的体外功能表达研究表明，它会导致异常的 LMNB1 核聚集和核形状改变。