钾通道，内向整流，亚家族 J，成员 1； KCNJ1

肾外髓钾通道；ROMK; ROMK1
KIR1.1

HGNC 批准的基因符号：KCNJ1

细胞遗传学位置：11q24.3 基因组坐标（GRCh38）：11:128,838,020-128,867,296（来自 NCBI）

▼ 说明

钾通道的内向整流类控制静息电位和膜兴奋性。 KCNJ1 是一种内向整流性顶端钾通道，在 Henle 升支厚层和整个肾脏远端肾单位中表达（Lorenz 等人总结，2002）。

▼ 克隆与表达

何等人（1993）从肾脏克隆了大鼠 Romk1 cDNA，并表明预测的蛋白质只有 2 个跨膜结构域，而其他钾通道中有 6 个跨膜结构域。

矢野等人（1994）使用基于大鼠 Romk1 序列的 PCR 引物从人肾 cDNA 文库中创建探针。然后筛选文库并分离出 2 类 cDNA。 KCNJ1 的两种亚型，他们称为 ROMK1A（有 389 个密码子）和 ROMK1B（有 372 个密码子），由于选择性剪接的结果，它们的 5 素末端有所不同。 KCNJ1 的两种同工型均在肾脏中检测到，但其他组织仅显示 A 型。 ROMK1A 与大鼠同源物有 93% 的相似性。

舒克等人（1994）使用大鼠肾 Romk1 钾通道 cDNA 从人肾中克隆同源物。除了大鼠基因的人类同源物之外，还对单个人类基因的选择性剪接形成的 4 个额外转录本进行了表征。所有 5 个转录本共享一个共同的 3-prime 外显子，该外显子编码大部分通道蛋白，并且在 3 个亚型中，转录起始于该外显子中包含的起始密码子。

克里希南等人（1995）从人大脑皮层 mRNA 中鉴定出一种新的 308 bp PCR 产物，通过探测人多组织 Northern 印迹，发现其表达仅限于肾脏中的 3.0 kb 条带。

▼ 基因功能

内向整流钾（Kir）通道是静息膜电位和细胞兴奋性的重要调节因子。 Kir 通道的活性很大程度上取决于通道与磷脂酰肌醇 4,5-二磷酸（PIP2）相互作用的完整性。 Lopes 等人利用 KCNJ2（600681）和 KCNJ1 中的靶向突变（作者将其称为 Kir2.1 和 Kir1.1）（2002）鉴定了对 PIP2 相互作用重要的残基。与 Andersen 综合征（170390）和 Bartter 综合征（241200）相关的残基突变降低了通道-PIP2 相互作用的强度。洛佩斯等人（2002）得出结论，当患者体内存在这些突变时，通道-PIP2 相互作用的减少是 Andersen 和 Bartter 综合征的分子机制的基础。

林等人（2005）发现从大鼠肾皮质和外髓质免疫沉淀的 Romk1 是单泛素化的。突变分析表明lys22是修饰残基。林等人（2005）提出的证据表明，ROMK1 的单泛素化通过减少细胞表面 ROMK1 的表达来调节通道活性。

他等人（2007）表明哺乳动物 Wnk1（605232）和 Wnk4（601844）与内吞支架蛋白 intersectin-1（ITSN1; 602442）相互作用，并且这些相互作用对于刺激 Romk1 内吞作用至关重要。 Wnk1 和 Wnk4 刺激 Romk1 内吞作用需要它们富含脯氨酸的基序，但不需要它们的激酶活性。假性醛固酮增多症 II（PHA2B；614491）引起的 Wnk4 突变增强了 Wnk4 与 Itn1 和 Romk1 的相互作用，导致 Romk1 的内吞作用增加。

▼ 测绘

矢野等人（1994）使用荧光原位杂交将 ROMK1 基因定位到染色体 11q24。 Krishnan 等人利用荧光原位杂交检测人类中期染色体（1995）证实了 KCNJ1 基因到 11q 的定位。

▼ 分子遗传学

钠/钾/氯转运蛋白 2 基因（SLC12A1；600839）（肾盐重吸收介质）的突变会导致产前 Bartter 综合征 1 型（BARTS1；601678），其特征为盐消耗、低钾性碱中毒、高钙尿和低血压力。 SLC12A1 突变已在一些 Bartter 家族中被排除，促使人们对协同转运蛋白活性的调节因子进行检查。 ROMK 被认为是这样的监管机构之一；它是一种 ATP 敏感的钾通道，可以“回收”钾通道。重吸收的钾回到肾小管腔。在 4 个亲属中，西蒙等人（1996）发现 ROMK 基因中的突变与产前 Bartter 综合征共分离并破坏了 ROMK 功能（600359.0001-600359.0006）。此后，该疾病被指定为 2 型产前 Bartter 综合征（BARTS2；241200）。

Bartter 样综合征国际合作研究小组（1997）报告了 3 个亲属和 5 例 2 型产前 Bartter 综合征病例中 KCNJ1 基因（600359.0007-600359.0009）的突变。ROMK 和管腔 Na-K-2Cl 的功能耦合协同转运蛋白对于 NaCl 重吸收至关重要。因此，ROMK 以及 NKCC2 的功能丧失预计会破坏亨利环的髓质厚升肢中的生电氯化物重吸收。

施瓦尔贝等人（1998）将 4 个与产前 Bartter 综合征相关的突变引入大鼠 Kcnj1 中，并表征了 Sf9 昆虫细胞中表达的通道。其中三个突变产生的通道 K（+）通量显着降低；然而，每种情况的机制都不同，包括磷酸化、蛋白水解加工和蛋白质转移的异常。

杰克等人（2001）评估了 ROMK 基因中 9 种不同突变的功能后果，按位置分类：核心区域内、胞质 C 末端截短以及推定的启动子元件内。尽管大多数核心突变表现出显性失活效应，但对通道电导有不同的影响，表明涉及通道功能丧失的一系列机制。

奥唐纳等人（2017）在酵母和 HEK293 细胞中表达了 4 个 ROMK 突变，所有这些突变都会导致 II 型 Bartter 综合征，并且已知都会影响蛋白质转移。预测突变落在 C 端细胞质免疫球蛋白样结构域的 β 链内。所有 4 种突变蛋白均保留在内质网（ER）中，并遭受 ER 相关降解（ERAD）。降解是蛋白酶体依赖性的，依赖于 AAA+ ATPase Cdc48（VCP; 601023），并由分子伴侣 Hsp70 介导（参见 140550）。奥唐纳等人（2017）得出结论，免疫球蛋白样结构域的突变以 ERAD 的 ROMK 为目标。

▼ 动物模型

洛伦兹等人（2002）开发了 Kcnj1 缺失小鼠。年轻的无效突变体患有肾积水，严重脱水，大约 95% 在 3 周龄前死亡。那些在断奶后存活下来的人长大到了成年；但存在代谢性酸中毒、血Na（+）、Cl（-）浓度升高、血压降低、烦渴、多尿、尿浓缩能力差等。全肾肾小球滤过率降低，显然是肾积水的结果，电解质排泄分数升高。微穿刺分析显示单个肾单位肾小球滤过率相对正常，Henle粗升肢对NaCl的吸收减少，肾小管肾小球反馈受损。

卢等人（2002）从 Lorenz 等人报道的工作中培育出幸存的无效雄性（2002）与杂合女性一起提高生存率。这些 Kcnj1 缺失小鼠的成年存活率为 25%。那些死亡的小鼠表现出明显的肾积水，而幸存的无效小鼠则没有。突变小鼠多尿、尿钠排泄，血细胞比容升高，与轻度细胞外容量减少一致。对野生型小鼠皮质集合管和粗升肢的膜片钳分析揭示了突变型小鼠中缺失的小电导 K（+）通道活性的存在。尽管 Kcnj1 表达缺失，但血钾正常的小鼠表现出显着增加的血钾排泄，表明肾单位中 K（+）吸收/分泌的替代机制。

▼ 等位基因变异体（10 个精选示例）：

.0001 巴特综合症，2 型，产前
KCNJ1、TYR60TER

Simon 等人在一个患有 2 型产前 Bartter 综合征（BARTS2; 241200）的家庭中，其中与 NKCC2 基因的连锁被排除（1996）在 KCNJ1 基因中发现了 tyr60-to-ter 无义突变。该突变在第一个跨膜结构域之前截断了蛋白质。在这个有表亲父母的家庭中，有 2 名受影响的孩子是该突变的纯合子。

.0002 巴特综合症，2 型，产前
KCNJ1、1-BP INS、密码子 15

Simon 等人在一个患有产前 Bartter 综合征（BARTS2；241200）的近亲家庭中排除了 NKCC2 基因的连锁（1996）发现将单个 T 插入跨越 KCNJ1 基因密码子 13 和 14 的 6 个连续 T 残基序列中存在纯合性，导致移码突变，改变从氨基酸 15 开始编码的蛋白质，并导致密码子过早终止54.

.0003 巴特综合症，2 型，产前
KCNJ1、SER200ARG

Simon 等人在患有 2 型产前巴特综合征（BARTS2; 241200）的 BAR208 家族受影响成员中（1996）鉴定了 NKCC2 基因中的复合杂合突变。一个突变在密码子 200 处用精氨酸取代了丝氨酸。另一个突变是在密码子 58 处提前终止（W58X; 600359.0004），在第一个跨膜结构域之前截断了编码的蛋白质。

施瓦尔贝等人（1998）在 Sf9 昆虫细胞中表达的大鼠 Kcnj1 中表征了这种突变。膜片钳记录表明缺乏全细胞电流，蛋白质印迹分析显示 2 种蛋白质的表观分子质量显着降低。施瓦尔贝等人（1998）提出，在该位点引入精氨酸为胰蛋白酶样蛋白酶创建了一个潜在的切割位点。

.0004 巴特综合症，2 型，产前
KCNJ1、TRP58TER

Simon 等人讨论了 KCNJ1 基因中的 trp58-to-ter（W58X）突变，该突变在产前 Bartter 综合征（BARTS2; 241200）个体的复合杂合状态下发现（1996），参见 600359.0003。

.0005 巴特综合症，2 型，产前
KCNJ1、ALA195VAL

在非近亲结婚家庭 BAR206 中，Simon 等人（1996）在受产前 Bartter 综合征（BARTS2; 241200）影响的成员中发现 KCNJ1 基因突变的复合杂合性。一种变体代表 4 bp 缺失，跨越密码子 313 的最后一个碱基和所有密码子 314，导致移码突变并改变编码的蛋白质从氨基酸 315 开始，并在位置 350 处以新的终止密码子结束。该家族中的变异源于ROMK细胞质C端区域第195位氨基酸的缬氨酸取代丙氨酸。

施瓦尔贝等人（1998）在大鼠 Kcnj1 中研究了这种突变，并确定它阻碍了附近丝氨酸的磷酸化并导致通道快速关闭。

.0006 巴特综合症，2 型，产前
KCNJ1、MET338THR

Simon 等人在近交 Bartter 综合征（BARTS2; 241200）近亲 BAR139 中未发现 NKCC2 变异（1996）鉴定了一个 ROMK 变体，用苏氨酸取代了第 338 位氨基酸的蛋氨酸；在未受影响受试者的 80 个染色体上未发现这种变异。受影响患者的其他 ROMK 等位基因未发现突变。

.0007 巴特综合症，2 型，产前
KCNJ1、ALA198THR

在巴黎研究的一个患有产前 Bartter 综合征（BARTS2; 241200）的北非家庭中，Bartter 样综合征国际合作研究小组（1997）发现 KCNJ1 基因的核苷酸 1153 处存在 G 到 A 的转变，从而导致ala198 至 thr 氨基酸取代。

.0008 巴特综合症，2 型，产前
KCNJ1、GLY167GLU

在德国马尔堡研究的一个印度血统家庭中，Bartter 样综合征国际合作研究小组（1997）发现，产前 Bartter 综合征（BARTS2; 241200）的原因是 1062 位核苷酸的 G 到 A 的转变。 KCNJ1 基因，导致 gly167 氨基酸替换为 glu。

.0009 巴特综合症，2 型，产前
KCNJ1、ASP108HIS

在德国马尔堡研究的一个患有产前 Bartter 综合征（BARTS2; 241200）的土耳其家庭中，Bartter 样综合征国际合作研究小组（1997）发现 KCNJ1 基因的 883 位核苷酸处存在 G 到 C 的颠换，从而导致asp108 替换为 his（D108H）氨基酸，是产前 Bartter 综合征的原因。

德斯特等人（1997）分析了该 D108H ROMK 通道突变和其他 4 个突变的电生理功能：val72glu（V72E）、pro110leu（P110L）、ala198-to-thr（A198T; 600359.0007）和 val315gly（V315G）。在全细胞膜片钳记录中，转染到 COS-7 肾细胞中的突变 ROMK1 cDNA 没有显示或仅显示很少的小电流。肾小管钾通道功能的丧失可能会阻碍心尖膜钾的再循环，并继发性抑制亨利袢厚升肢（TALH）中的 Na-K-2Cl 共转运。德斯特等人（1997）得出结论，钾通道 ROMK 的突变是导致 Bartter 综合征产前变异患者子集肾盐消耗的主要事件。

.0010 巴特综合症，2 型，产前
KCNJ1、LYS124ASN

在散发性高前列腺素 E 综合征（BARTS2; 241200）病例中，Derst 等人（1998）描述了位于 KCNJ1 基因胞外 M1-H5 连接区的 lys124 至 asn（K124N）错义突变。当在非洲爪蟾卵母细胞和哺乳动物细胞中异源表达时，突变型 Kir1.1a 通道的电流幅度与野生型相比降低了约 12 倍。等效位置处的赖氨酸仅存在于 1 个已知的 Kir 子单元中，即新鉴定的 Kir1.3，它也在重组系统中完全表达。当从基因组文库分离的豚鼠Kir1.3中的赖氨酸残基改变为天冬酰胺时，突变体通道产生了振幅增加6倍的宏观电流。从单通道分析可以看出，突变型Kir1.1通道的减少和豚鼠Kir1.3宏观电流的增加主要是由于表达的功能通道的数量所致。共表达实验表明，当与野生型 Kir1.1a 完全表达时，突变体 Kir1.1a 对宏观电流振幅具有显性负效应。因此，德斯特等人（1998）假设在 Kir1.3 通道中，细胞外带正电的赖氨酸具有至关重要的功能。人类高前列腺素 E 综合征表型可以通过 Kir1.1a 单位功能通道的表达降低来解释。