光蛋白聚糖; LUM

LDC

HGNC 批准的基因符号：LUM

细胞遗传学位置：12q21.33 基因组坐标（GRCh38）：12:91,102,629-91,111,494（来自 NCBI）

▼ 说明

光蛋白是小间质蛋白聚糖基因（SIPG）家族的成员，是一种硫酸角质素蛋白聚糖，大量存在于角膜基质以及心脏、主动脉、骨骼肌、皮肤和椎间盘的间质胶原基质中（Chakravarti 和 Magnuson，1995）。其他 SIPG 成员包括核心蛋白聚糖（125255）、双糖链蛋白聚糖（301870）和纤维调节蛋白（600245）。

▼ 克隆与表达

查克拉瓦蒂等人（1995）从鸡、牛和人克隆的 cDNA 测序中推导出光蛋白酵母的一级结构，并证明光蛋白酵母显示出 SIPG 家族的所有特征，即 N-蛋白中的 4 个和 2 个半胱氨酸。和 C 端球状结构域 I 和 III，以及一个无半胱氨酸的中央结构域 II，具有 9 个形成 β 片层的亮氨酸基序。该人类核心蛋白在中心结构域中含有 4 个推定的 N-糖基化位点，其中全部或部分被硫酸角质素侧链取代。在氨基酸水平上，与牛核心蛋白相同90%，与鸡核心蛋白相同72%。通过免疫组织化学染色，Chakravarti 等人（1995）表明光蛋白不仅存在于角膜基质中，而且还存在于皮肤的真皮区域中。

格罗弗等人（1995）使用 PCR 技术从肠、胎盘和关节软骨中获得的 RNA 中衍生出人光表达酶 cDNA 序列。推导的光蛋白RNA序列有338个氨基酸，其中包括一个推定的18个残基信号肽。光琼脂糖信息在成年关节软骨细胞中高水平表达，但在幼年关节软骨细胞中低水平表达。它存在于所有年龄段的人类关节软骨的细胞外基质中，尽管其丰度在成人中要高得多。在成年软骨中，光蛋白聚糖主要以缺乏硫酸角质素的糖蛋白形式存在，而该分子的幼年形式是蛋白聚糖。

叶等人（2010）发现斑马鱼 Lum 在角膜基质中以硫酸角质素蛋白聚糖的形式存在，在巩膜中以未聚糖化的糖蛋白的形式存在。

▼ 基因结构

格罗弗等人（1995）表明LDC 基因分布在约7.5 kb 的基因组DNA 上，由3 个外显子组成，由2.2 和3.5 kb 的内含子隔开。

▼ 测绘

Chakravarti 和 Magnuson（1995）通过对重组近交（RI）小鼠品系的限制性片段长度变异（RFLV）进行分离分析，将小鼠光表达酶基因定位于远端染色体 10。

查克拉瓦蒂等人（1995）通过将 cDNA 探针与含有人/仓鼠单染色体作图组 DNA 的 Southern 印迹杂交，将光蛋白转录基因定位于人染色体 12。通过荧光原位杂交对 12q21.3-q22 进行亚定位。

Grover 等人通过 PCR 分析人类/仓鼠体细胞杂交体（1995）将 LDC 基因定位到染色体 12，并通过荧光原位杂交将其区域化到染色体 12q22。

▼ 基因功能

与核心蛋白聚糖一样，光蛋白聚糖与胶原蛋白相互作用并限制原纤维直径的生长（Chakravarti 和 Magnuson，1995）。在角膜中，光蛋白淀粉不仅与胶原蛋白分子相互作用以限制原纤维的生长，而且凭借其含有硫酸角质素的糖胺聚糖侧链，LDC在原纤维的规则间距和角膜透明度的获得中发挥着关键作用。

▼ 分子遗传学

与近视的关联

有关 LUM 基因变异与近视之间可能关联的讨论，请参阅 MYP3（603221）。

▼ 动物模型

光蛋白酵母和纤维调节蛋白（600245）调节结缔组织中胶原蛋白组装成高级原纤维。杰普森等人（2002）表明，缺乏这两种蛋白聚糖的小鼠表现出 Ehlers-Danlos 综合征的几个临床特征（参见 130000）。双无效 Lum -/- Fmod -/- 小鼠比其野生型同窝小鼠小，并表现出步态异常、关节松弛和年龄依赖性骨关节炎。髌骨错位、严重的膝关节畸形和肌腱极度无力是双零关节松弛的可能原因。仅纤维调节蛋白缺乏就会导致肌腱硬度显着降低，并且以 Lum 基因剂量依赖性方式进一步降低硬度。在蛋白质水平上，Jepsen 等人（2002）显示Fmod -/- 肌腱中的光蛋白酵母显着增加，这可能部分挽救该基因型中的肌腱表型。这些结果确立了纤维调节蛋白作为肌腱强度的关键调节剂和蛋白光糖作为肌腱强度的调节剂。 Fmod -/- 背景中小直径未成熟胶原纤维的不成比例增加和缺乏向成熟大直径纤维的进展构成了肌腱无力的根本原因，并表明纤维调节蛋白有助于纤维成熟。该研究表明，光蛋白酶和纤维调节蛋白可能是某些类型的埃勒斯-当洛斯综合征和其他结缔组织疾病发病机制的关键因素。

叶等人（2010）发现通过反义吗啉敲低斑马鱼 Lum 会导致类似轴性近视的眼部放大。突变斑马鱼还表现出心包增大和体型变形。眼睛增大是由于巩膜中胶原纤维排列的破坏导致巩膜变薄。给予毒蕈碱受体拮抗剂可抑制眼睛增大。