OCRL 肌醇多磷酸酯-5-磷酸酶； OCRL

OCRL 基因
OCRL1

HGNC 批准的基因符号：OCRL

细胞遗传学位置：Xq26.1 基因组坐标（GRCh38）：X:129,540,259-129,592,556（来自 NCBI）

▼ 说明

OCRL 基因编码定位于参与肌动蛋白聚合的反式高尔基体网络的磷脂酰肌醇 4,5-二磷酸-5-磷酸酶（Suchy 和 Nussbaum，2002）。

▼ 克隆与表达

阿特里等人（1992） 使用由 Nelson 等人制备的 YAC，其插入跨越了一位患有 Lowe 眼脑肾综合征（OCRL; 309000） 的女性患者的 X 染色体断点（1991） 筛选 cDNA 文库。他们发现，两名患有 X 常染色体易位的女性 OCRL 患者中均不存在转录本，而 13 名不相关的男性 OCRL 患者中，有 9 名没有检测到基因组重排，其中 9 名患者的转录本不存在或大小异常。开放阅读码组编码的蛋白质与人肌醇多磷酸 5-磷酸酶 II（147264） 相似度为 71%。 OCRL 蛋白在 744 个氨基酸范围内与来自人血小板的肌醇多磷酸 5-磷酸酶 II 具有 51% 的同一性（Zhang 等，1995）。结果提示OCRL可能是肌醇磷酸代谢的先天性错误。贝利等人（1992） 发现 OCRL cDNA 预测有 968 个氨基酸的蛋白质。

▼ 基因功能

张等人发现 OCRL 蛋白与肌醇多磷酸-5-磷酸酶 II 具有同源性（1995） OCRL 蛋白可能作为 5-磷酸酶的同工酶发挥作用。张等人（1995） 设计了 ​​OCRL cDNA 的构建体，编码与血小板 5-磷酸酶同源的氨基酸，用于在杆状病毒感染的 Sf9 昆虫细胞中表达。该 cDNA 编码 OCRL 蛋白的氨基酸 264 至 968。发现重组蛋白也能催化血小板 5-磷酸酶 II 进行的反应。最重要的是，该酶被发现可将磷脂酰肌醇 4,5-二磷酸（PIP2） 转化为磷脂酰肌醇 4-磷酸。重组 OCRL 蛋白水解磷脂底物的能力比 5-磷酸酶 II 好 10 至 30 倍，而 5-磷酸酶 I 根本不裂解脂质。张等人（1995） 还表明，OCRL 在表达 OCRL 的 Sf9 细胞中充当磷脂酰肌醇 4,5-二磷酸 5-磷酸酶。结果表明，OCRL 主要是一种脂质磷酸酶，可以控制关​​键代谢物磷脂酰肌醇 4,5-二磷酸的细胞水平。这种酶的缺乏显然会导致 Lowe 综合征（309000） 的多变表现。

奥利沃斯-格兰德等人（1995） 使用预测的 OCRL 基因氨基酸序列开发了针对 OCRL 蛋白的抗体。蛋白质印迹分析表明，正常个体的成纤维细胞中存在 105 kD 的单一蛋白，而缺乏 OCRL 转录本的 OCRL 患者的成纤维细胞中则不存在该蛋白。通过Western分析在各种人类培养的细胞系中发现具有相同电泳迁移率的单一蛋白质，并且在测试的所有小鼠组织中发现了大致相同大小的蛋白质。对人类和小鼠组织的 Northern 分析表明，该 mRNA 在几乎所有检查的组织中都有表达。通过免疫荧光，该抗体对正常成纤维细胞的核旁区域进行染色，而在不产生转录物的 OCRL 患者中没有明显的特异性染色。使用针对高尔基体特异性外壳蛋白 β-COP（COPB; 600959） 的单克隆抗体，Olivos-Glander 等人（1995） 证明 OCRL1 定位于高尔基复合体。

Suchy 和 Nussbaum（2002） 在 Lowe 综合征患者的成纤维细胞中发现了肌动蛋白细胞骨架的细胞异常，其特征是长肌动蛋白应力纤维减少、对肌动蛋白解聚剂的敏感性增强以及点状 F-肌动蛋白染色增加。细胞中心明显异常分布。他们还证明了凝溶胶蛋白（137350） 和 α-肌动蛋白（参见 102575） 的异常分布，肌动蛋白结合蛋白受磷脂酰肌醇 4,5-二磷酸和钙的调节，预计在 Lowe 细胞中会发生改变。肌动蛋白聚合在紧密连接和粘附连接的形成、维持和正常功能中起着关键作用，这对于肾近曲小管功能和晶状体的分化至关重要。作者得出的结论是，他们的发现指出了解释这种磷脂酰肌醇 4,5-二磷酸 5-磷酸酶缺乏症如何产生 Lowe 综合征表型的一般机制。

福谢尔等人（2003） 证明了 OCRL1 的 RhoGAP 结构域与 Rho GTPase Rac（RAC1; 602048） 的相互作用。体外激活与 OCRL1 RhoGAP 结构域相关的 Rac GTPase，并与内源性 OCRL1 共免疫沉淀。 OCRL1 RhoGAP 在体外与 GDP 结合的 Rac 表现出显着的相互作用。免疫荧光研究和高尔基体扰动测定表明，一部分内源性 Rac 与 OCRL1 和 γ-适应素（603533） 在反高尔基体网络中共定位。作者得出结论，OCRL1 是一种双功能蛋白，除了具有 PIP2 5-磷酸酶活性外，还与 Rac GTPase 结合。

福谢尔等人（2005） 表明 Ocrl1 的 C 端 RhoGAP 结构域与细胞内激活的 Rac 形成稳定的复合物。在 COS-7 细胞中，Egf（131530） 诱导 Rac 激活后，一部分 Ocrl1 从跨高尔基体网络转移到质膜，并集中在膜皱褶中。免疫荧光分析表明，与对照成纤维细胞相比，Lowe 综合征患者的成纤维细胞中 PIP2 在 PDGF（参见 173430）诱导的褶皱中积累。福谢尔等人（2005）提出Ocrl1可能是Rac诱导的膜皱褶中的PIP2 5-磷酸酶，这反过来可能影响细胞迁移和细胞-细胞接触的建立。

库恩等人（2009）表明OCRL1对于已建立的细胞系和人真皮成纤维细胞中的适当细胞迁移、扩散和液相摄取是必需的。两名 Lowe 综合征患者的原代成纤维细胞在这些细胞过程中表现出缺陷。这些异常可通过表达野生型 OCRL1 来抑制，但不能通过磷酸酶缺陷突变体来抑制。同源人 PI5 磷酸酶 INPP5B（147264） 无法弥补 OCRL1 依赖性细胞迁移缺陷。无法结合内吞转换因子 AP2（AP2A1；601026）或网格蛋白（参见 118955）的 OCRL1 变体（如 INPP5B）不太容易挽救迁移表型。然而，未检测到患者细胞的 AP2/网格蛋白膜募集或转铁蛋白内吞作用缺陷。库恩等人（2009） 表明 OCRL1 而不是 INPP5B 可能参与皱褶介导的膜重塑。

Swan 等人在 COS-7 细胞和大鼠脑提取物中使用免疫共沉淀和 Pull-down 实验（2010） 发现人类 FAM109A（614239） 和 FAM109B（614240） 的 C 末端（他们称之为 SES1 和 SES2）与 OCRL 和 INPP5B 的 ASH-RhoGAP 样结构域相互作用。突变分析表明，SES 蛋白通过保守的 C 端基序（称为 F&H 基序）与 OCRL 相互作用，类似于另一种 OCRL 结合蛋白 APPL1（604299）。在小鼠大脑提取物和转染的 COS-7 细胞中进行的下拉实验表明，OPRL 中的错义突变破坏了 Lowe 综合征或 Dent 病 2（300555） 患者与 APPL1 的结合，也消除了 OCRL 与 SES1 和 SES2 的结合。此外，APPL1 和 SES 蛋白不能同时结合 OCRL。转染的 COS-7 细胞的免疫荧光显微镜检查表明，在内体和表达 EEA1（605070） 和 WDFY2（610418） 的较大囊泡中，人 SES1 和 SES2 与人 OCRL 共定位。共聚焦显微镜表明 APPL1 和 SES 蛋白依次与内体相关，并且 SES 蛋白定位于磷脂酰肌醇 3-磷酸阳性囊泡。斯旺等人（2010） 提出 Lowe 综合征和 Dent 病 2 是由内吞途径内多个位点的扰动引起的。

Noakes 等人通过 HeLa 细胞中的酵母 2-杂交分析、下拉分析和天然共免疫沉淀实验（2011） 证实 FAM109A 和 FAM109B 的 C 末端（他们称之为 IPIP27A 和 IPIP27B）与 OCRL1 和 INPP5B 的 C 末端 ASH 和 RhoGAP 样结构域结合。与 Swan 等人的结果类似（2010），诺克斯等人（2011） 发现与 Lowe 综合征相关的 OCRL1 突变消除了与 IPIP27A 和 IPIP27B 的相互作用。 HeLa 细胞中通过 RNA 干扰消除 IPIP27A 和/或 IPIP27B 导致早期内涵体增大，破坏转铁蛋白受体（TFRC; 190010） 的循环，损害 CIMPR（IGF2R; 147280） 从内涵体到 TGN 的转移，并导致溶酶体水解酶。诺克斯等人（2011） 提出 IPIP27A 和 IPIP27B 是内吞转移的关键参与者，该过程中的缺陷是造成 Lowe 综合征和 Dent 病 2 的病理学原因。

▼ 分子遗传学

洛氏眼脑肾综合征

贝利等人（1992） 在 Lowe 综合征患者中发现了 OCRL 基因的点突变，包括导致 1 个外显子 178 个氨基酸缺失的剪接突变（OCRL; 309000）。

林等人（1997） 在 12 名无关的 OCRL 患者中发现了 11 种不同的突变。 6 个是无义突变，1 个是导致提前终止的移码缺失。 1 中鉴定出外显子 14 的 1.2-kb 基因组缺失。在另外 4 中，发现错义突变或单个密码子的缺失涉及已知在具有磷脂酰肌醇二磷酸 5-磷酸酶活性的蛋白质中高度保守的氨基酸残基。

河野等人（1998） 指出在 OCRL 基因中至少发现了 13 个不同的突变。他们描述了在智力迟钝和肌肉骨骼异常程度方面具有严重或中度表型的患者的 OCRL 中的 1 个剪接位点突变和 2 个错义突变。

Lin 等人回顾了 25 名 Lowe 综合征患者或家族的总共 21 个突变（1998） 指出这些只发生在 OCRL 基因 24 个外显子中的 9 个中。错义突变仅发生在磷脂酰肌醇4,5-二磷酸中高度保守的残基中的外显子12至15中。这些观察结果为 Lowe 综合征突变筛查提出了有用的策略。

萨特等人（1999） 检查了 8 名不相关的 OCRL 患者的 OCRL 基因，发现了 7 个新突变和 1 个反复出现的框内缺失。总共，70% 的错义突变位于外显子 15，所有突变的 52% 聚集在外显子 11 至 15。他们鉴定了 OCRL 基因座的 2 个新的微卫星标记，并在 1 个家系中观察到种系嵌合。通过微卫星标记，他们证明 HPRT1 基因座（308000） 位于 OCRL 基因座端粒 4 cM 处。外祖母患有明显性腺嵌合症的法国家庭由已故受影响的叔叔和孙子组成。祖母似乎将 3 种类型的 X 染色体遗传给了她的后代。萨特等人（1999）表明这并不纯粹是种系嵌合体；在尿细胞中发现了携带突变的细胞，但在祖母的口腔拭子或发根中却没有发现。

通过单倍型分析，Monnier 等人（2000） 发现了女性携带者中另一个镶嵌现象的例子。在总共 44 个受 Lowe 综合征影响的无关家庭中，他们发现了 2 例生发嵌合体。

Roschinger 等人对 6 名不相关的 Lowe 综合征患者及其家人进行了一项研究（2000）在 OCRL 基因中发现了 6 个突变，其中 4 个是新的。对所有患者和 14 名女性亲属进行了眼科检查。所有经基因型证实的女性携带者均表现出特征性晶状体混浊，而所有经证实的非携带者均缺乏这种表型发现。

Dumic 等人对一名患有 Lowe 综合征的 4.5 岁男孩进行了研究（2020） 发现了 OCRL 基因中的无义突变（Q215X; 300535.0010）。该突变是通过全外显子组测序鉴定的。患者的母亲和妹妹被证明是突变携带者。母亲的眼科检查正常，但妹妹患有双侧先天性白内障。

凹痕病2

胡普斯等人（2005） 报道了 13 个患有 Dent 病 2（DENT2; 300555） 的家庭成员，其中 CLCN5（300008） 的突变被排除，表明遗传异质性。在这 13 个家族中的 5 个家族中，他们鉴定出了 OCRL 基因的突变（参见例如 300535.0005 和 300535.0006）。所有 5 名先证者在儿童期或成年期进行的裂隙灯检查均显示正常结果。与典型的劳氏综合征患者不同，没有人患有代谢性酸中毒。 5 人中有 3 人有轻度智力障碍，而 2 人没有发育迟缓或行为障碍。

博肯豪尔等人（2012） 在 12 个家庭中 6 个家庭的 8 个男孩中发现了 6 个不同的 OCRL 基因突变（例如，参见 300535.0006-300535.0009），这些男孩的表型类似于 Dent 病，但 CLCN5 基因没有突变。结合其他报告，作者指出，在 72 个具有 Dent 病表型的家庭中，有 43 个（59.7%） 发现了 OCRL 突变。 Bockenhauer 等人报告的所有患者（2012） 患有低分子量蛋白尿和高钙尿症，但没有人患有肾小管性酸中毒。大约一半患有肾钙质沉着症。 8 名患者中有 2 名认知功能受损，其中 1 名还出现早期眼核密度。其他更多变化的肾外特征包括乳酸脱氢酶增加、肌酸激酶增加、身材矮小和脐疝，其中一些让人想起洛氏综合征。博肯豪尔等人（2012） 得出结论，OCRL 突变具有广泛的表型谱，表明 Dent 病 2 可能是 Lowe 综合征的轻度变异体（Levin-Iaina 和 Dinour, 2012）。

▼ 动物模型

费斯塔等人（2019） 研究了 Lowe 综合征和 Dent 病 2 的人源化小鼠模型，其中 Ocrl Y/- Inpp5b -/- 小鼠表达人类 INPP5B，以避免因删除 Inpp5b 导致的致死性，Inpp5b 是一种 Ocrl 旁系同源物，可以补偿 Ocrl 缺失老鼠。这些小鼠被称为 Ocrl Y/- 小鼠，以预期的孟德尔比例出生，并且具有活力和生育能力。然而，它们表现出生长迟缓和肾范可尼综合征，如登特病和洛伊综合征中所见。 Ocrl Y/- 小鼠的肾范可尼综合征是部分性的，肾近曲小管（PT）功能障碍仅以蛋白尿和低分子量（LMW）蛋白尿为特征，没有其他肾脏缺陷。对 LMW 蛋白丢失的检查显示，受体介导的内吞作用有缺陷，这是由 Lrp2（600073） 蛋白水平降低以及磷脂酰肌醇 4,5-二磷酸（PI（4,5）P2） 水平升高和亚细胞分布改变引起的。 PI（4,5）P2 在溶酶体膜上的重排改变了溶酶体动力学和功能，并导致 PI（4,5）P2 在内溶酶体中积累。 PI（4,5）P2 的溶酶体积累导致异常的 F-肌动蛋白聚合，进而损害 Lrp2 循环并降低其在肾 PT 细胞中的水平。行为研究表明，Ocrl Y/- 小鼠具有与肌肉缺陷相关的运动功能障碍，但在 Lowe 综合征中没有发现其他行为缺陷。

▼ 等位基因变异体（10 个精选示例）：

.0001 低眼脑肾综合征
OCRL、112-BP DEL

在一名 Lowe 综合征患者（309000） 中，Leahey 等人（1992, 1993） 证明了 OCRL cDNA 中的 112 bp 缺失（核苷酸 2686-2797），导致移码和下游 9 个密码子的过早终止，其中 CGA（arg） 转换为 UGA（ter）。他们使用单链构象多态性（SSCP）分析，然后进行测序来识别突变。

.0002 低眼脑肾综合征
OCRL、ARG-TER

Leahey 等人在 2 名不相关的 Lowe 综合征患者（309000） 中（1992, 1993） 在其序列的核苷酸 2746 处鉴定出 C 到 T 的转变，导致精氨酸密码子转换为终止密码子。

.0003 低眼脑肾综合征
OCRL，ARG577GLN

Kawano 等人在一名患有严重 Lowe 综合征表型的患者（309000） 中（1998） 描述了核苷酸 1739 处的 G 到 A 转变，导致 arg577 到 gln（R577Q） 氨基酸取代。患者是一名16岁的日本男孩，出生时因发育迟缓而住院两周。 28 天时，他因脱水接受治疗；双侧白内障、蛋白尿和轻度代谢性酸中毒明显。白内障被摘除。一项家庭研究显示，他的母亲和两个姐姐患有点状白内障。患者患有近端肾小管酸中毒、全身性氨基酸尿和高磷酸盐尿。用碳酸氢钠和维生素 D 治疗代谢性酸中毒和佝偻病。他有多处骨折。脑CT扫描显示脑室轻度扩张。他的发育迟缓，直到16个月大时才能抬起头；他4岁时的发育商数估计为21。他至少有 8 次全身强直阵挛性惊厥。 16岁时，他无法独自站立、行走、进食或与他人交流。他身材矮小。

.0004 低眼脑肾综合征
OCRL、HIS601GLN

Kawano 等人在一位患有中度严重 Lowe 综合征表型的患者（309000） 中（1998） 发现了由 OCRL 基因中核苷酸 1812 处的 C-to-G 颠换引起的 his601-to-gln（H601Q） 错义突变的纯合性。

.0005 凹痕病 2
OCRL，TYR462CYS

Hoopes 等人在一名患有 Dent 病（DENT2; 300555） 的 9 岁男孩中（2005） 鉴定了 OCRL 基因外显子 14 中的 1385A-G 转变，导致 tyr462 到 cys（Y462C） 氨基酸变化。裂隙灯检查未见异常，也不存在代谢性酸中毒。

.0006 牙齿疾病 2
OCRL，ARG301CYS

Hoopes 等人在其 24 个家族中，有多位男性患有 Dent 病（DENT2；300555），该疾病对应到 Xq25-q27.1（2005） 鉴定了 OCRL 基因外显子 11 中的 901C-T 转变，导致 arg301 到 cys（R301C） 氨基酸取代。突变分析中研究的先证者是 2 名年龄分别为 22 岁和 27 岁的兄弟。该谱系包含通过携带者女性连接的 3 代 4 个同胞中的 7 名受影响个体。

博肯豪尔等人（2012） 在 2 名患有 Dent 病 2 的兄弟中发现了 R301C 突变。两人均患有低分子量蛋白尿、高钙尿症和肾钙质沉着症，但没有肾小管酸中毒或肾结石。他们的认知能力正常，没有眼部异常，但肌酸激酶和乳酸脱氢酶均升高。一名患有脐疝，另一名身材矮小，其特征让人想起劳氏综合症（309000）。未受影响的母亲是突变携带者。博肯豪尔等人（2012）指出，R301C 取代发生在核酸外切酶-核酸内切酶-磷酸酶结构域中高度保守的残基中。

.0007 牙齿疾病 2
OCRL、ARG476TRP

Bockenhauer 等人在 2 名患有 Dent 病 2（DENT2; 300555） 的兄弟中（2012） 在 OCRL 基因的外显子 15 中发现了 1426C-T 转变，导致外切核酸酶-内切核酸酶-磷酸酶结构域中高度保守的残基中的 arg476 到-trp（R476W） 取代。未受影响的母亲是突变携带者。患者有低分子量蛋白尿、高钙尿和肾钙质沉着症，但没有肾小管酸中毒或结石。一名患有轻度氨基酸尿症。一名患者出现一些肾外症状，包括智力受损、肌酸激酶升高、身材矮小和轻度单侧听力损失。

.0008 凹痕病 2
OCRL、ILE526THR

Bockenhauer 等人在一名患有 Dent 病 2（DENT2; 300555） 的男孩中（2012） 在 OCRL 基因的外显子 15 中发现了 1547T-C 转换，导致外切核酸酶-内切核酸酶-磷酸酶结构域中高度保守的残基发生 ile526 到 thr（I526T） 取代。未受影响的母亲是突变携带者。患者有低分子蛋白尿和高钙尿，但无肾小管性酸中毒。肾外检查结果包括身材矮小、肥胖、脐疝、乳酸脱氢酶升高和肌酸激酶升高。

.0009 凹痕病 2
OCRL、2-BP DEL、166TT

Bockenhauer 等人在一名患有 Dent 病 2（DENT2; 300555） 的男孩中（2012） 在 OCRL 基因的外显子 4 中发现了 2 bp 缺失（166delTT），导致移码。患者有低分子量蛋白尿、高钙尿和轻度氨基酸尿，但没有其他肾外异常。他未受影响的母亲携带了这种突变。

.0010 低眼脑肾综合征
OCRL、GLN215TER

在一名患有 Lowe 眼脑肾综合征（OCRL; 309000） 的男孩中，Dumic 等人（2020） 在 OCRL 基因的外显子 10 中发现了 c.643C-T 转换（c.643C-T，NM_000276.4），导致 gln215 到 ter（Q215X） 的替换。该突变是通过全外显子组测序发现的。患者的母亲和妹妹被证明是突变携带者。该突变不存在于千人基因组计划、ExAC、gnomAD 或 dbSNP 数据库中。未进行功能研究。