LUNAPARK; LNPK

LNP1；LNP
KIAA1715

HGNC 批准的基因符号：LNPK

细胞遗传学位置：2q31.1 基因组坐标（GRCh38）：2:175,923,882-176,002,820（来自 NCBI）

▼ 说明

LNPK 基因编码一种跨膜蛋白，该蛋白被认为在内质网（ER）管状三路连接内充当曲率稳定蛋白。它包含一个独特的锌指结构域，提议在寡聚化中发挥作用（Breuss 等人总结，2018）。

▼ 克隆与表达

Nagase 等人通过对从按大小分级的成人脑 cDNA 文库获得的克隆进行测序，（2000）克隆了KIAA1715。3素UTR包含多个重复元件，推导的蛋白质包含429个氨基酸。RT-PCR ELISA 检测到脑、骨骼肌、胎儿肝脏和胎儿脑中高表达，而在所有其他检查组织中检测到中等水平。在所有受检查的特定成人大脑区域中均检测到中等到高水平。

Spitz等人通过在小鼠和人类中寻找HOXD（参见HOXD1；142987）基因簇附近的基因，（2003）根据推导蛋白中的保守肽 LNPARK 鉴定了一个基因，他们将其命名为 Lunapark。小鼠胚胎的原位杂交检测到肢体和生殖芽的染色强，而所有其他组织的染色弱。在胚胎第 10.5 天首次观察到表达。在鸡胚中也观察到了发育中手指的类似染色。

陈等人（2012）克隆了酿酒酵母Lnpk，他们将其称为Lnp1，并通过数据库分析在人类、小鼠、斑马鱼、果蝇和线虫中鉴定了其直系同源物。所有 LNP1 蛋白均包含 2 个 N 端跨膜结构域和一个 C 端锌指基序。在动物直向同源物中，与锌指相邻的是序列 LNPARK。使用酵母和人类 LNP1 进行的定位实验表明，LNP1 位于 ER 网络的三路连接处。

赵等人（2016）报道，人 LNPK 在靠近 N 末端有一个长的疏水片段，预计会在内质网膜上形成发夹，导致 N 和 C 末端都面向细胞质。C 端胞质结构域在锌指基序两侧具有富含脯氨酸的片段。

布劳斯等人（2018）指出，LNPK 基因在成人组织以及人类和小鼠大脑发育中普遍表达。在胚胎小鼠大脑中，Lnpk 在背侧和腹侧皮质中表达，表明它存在于祖细胞和有丝分裂后神经元中。LNPK 在人神经前体细胞中表达，并在生长锥样结构和神经突样突起的分支部位积累，与管状 ER 的位置一致。

▼ 基因结构

斯皮茨等人（2003）确定人类和小鼠 LNP 基因包含 13 个外显子。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Spitz 等人（2003）将 LNP 基因对应到染色体 2q31。它位于距 HOXD 基因簇 5-prime 末端约 80 kb 处，从相反链转录。小鼠 Lnp 基因对应到染色体 2 的一个区域，该区域与人类染色体 2q31 具有同线性。斯皮茨等人（2003）确定LNP是哺乳动物中的单拷贝基因。

▼ 基因功能

Chen 等人利用酵母突变分析（2012）发现 Lnp1 的锌指基序对于维持 ER 形态是必需的，因为当 Lnp1 在锌指结构域中发生突变时，皮质 ER 变得更加密集的网状结构。Lnp1 和 Rtn1（600865）的联合缺失会导致酵母生长缺陷。该缺陷通过额外删除 Yop1（125265）得到增强，并通过额外删除 Sey1（atlastin 的酵母直系同源物）强烈抑制（参见 ATL1, 606439）。这些结果表明，Lnp1 与 Rtn1 协同作用来构建皮质 ER，并与 Sey1 拮抗。Lnp1 不具有定位于高度弯曲的膜域的内在能力，需要 Sey1 将其限制于 ER 小管连接处。进一步分析表明，Lnp1 与 Rtn1、Sey1 或 Yop1 特异性相互作用，并且 Sey1 负向调节 Lnp1 与 Rtn1 的相互作用。作者还证明 Sey1（而非 Lnp1）负责酵母中皮质 ER 和核 ER 的融合。

Chen 等人通过耗尽 COS-7 细胞中的 Lnp1（2015）表明 Lnp1 在塑造或维持 ER 网络形态方面发挥着作用。转染的人 LNP1 和内源性 Lnp1 位于 COS-7 细胞 ER 网络的三路连接处，但 LNP1 并不存在于所有连接处。活细胞成像和免疫荧光分析表明，ER 连接处的大多数 LNP1 是静止的，只有一小部分 LNP1 点在连接处表现出移动行为。与缺乏 LNP1 的连接点相比，具有 LNP1 的连接点在 ER 网络内的移动性更差且更稳定。对新生连接的检查表明，LNP1 的存在降低了活动性并提高了存活概率，从而促进了新生连接的维持。

赵等人使用下拉和质谱分析（2016）发现人类 LNP 与 ER 相关蛋白降解（ERAD）泛素连接酶 GP78（AMFR; 603243）相互作用。突变分析表明，当锚定到内质网膜上时，LNP 的 N 端胞质结构域与 GP78 相互作用较弱，但与 C 端胞质结构域一起，即使没有正确定位到内质网膜上，它也能结合 GP78。从 HEK293T 细胞纯化的人 LNP 表现出 UBE2D1（602961）依赖性泛素连接酶活性，尽管缺乏已知的泛素连接酶基序。在大肠杆菌中表达截短蛋白的重组 LNP 构建体证实，LNP 的 N 端 45 个残基含有能够刺激泛素链合成的泛素连接酶活性。对瞬时表达全长 LNP 或截短的 LNP 片段的 COS-7 细胞的检查表明，LNP C 端结构域是 LNP ER 保留所必需的，而 N 端结构域促进三路连接定位并包含 ER 塑造活性。LNP 和 GP78 在 ERAD 中的功能协作分析表明，LNP 不是必要的 ERAD 调节因子。

▼ 分子遗传学

Breuss 等人对来自 2 个不相关的近亲家庭的 3 名患有神经发育障碍、癫痫和胼胝体发育不全的患者（NEDEHCC; 618090）进行了研究（2018）鉴定了 LNPK 基因的纯合突变（610236.0001 和 610236.0002）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，在两个家族中都与疾病分离。这两种突变，即剪接位点突变和无义突变，预计都会导致功能丧失。对其中 1 名患者的成纤维细胞进行的电子显微镜分析显示，与对照组及其杂合母亲相比，异常 ER 结构的数量有所增加。观察到的异常表型包括内质网的外观更加呈片状、不太紧凑以及管腔质量增加。布劳斯等人（2018）认为，鉴于 LNPK 定位于延伸的神经元过程，ER 形状的这些缺陷可能会对轴突生长产生不利影响，并导致神经发育障碍。

▼ 动物模型

小鼠的无尺（Ul）突变是 X 射线诱导的半显性突变。杂合子小鼠表现出异常的足足动物，尺骨几乎完全缺失。斯皮茨等人（2003）确定 U1 是由染色体 2 的平衡同心倒位引起的，着丝粒断点位于 Lnp 中，端粒断点位于 770 kb 之外。反向 DNA 包括 Evx2（142991）、Hoxd 复合体、Mtx2（608555）和一些假基因。保守的全局增强子簇位于 Lnp 断点的着丝粒处，倒位破坏了增强子与其靶基因之间的拓扑关系，从而改变了该染色体片段的表达谱。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 伴有癫痫和胼胝体发育不全的神经发育障碍
LNPK，1-BP DEL，726A

Breuss 等人的 2 名兄弟，由埃及近亲父母（A 族）所生，患有神经发育障碍，伴有癫痫和胼胝体发育不全（NEDEHCC；618090）（2018）在 LNPK 基因的外显子 10 中发现了纯合 1-bp 缺失（c.726delA, NM_030650.2），导致移码和提前终止（Pro243LeufsTer2）。预计该突变会导致跨膜结构域之后、锌指结构域之前的基因产物截断。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。在 ExAC 或 gnomAD 数据库或 5,000 名内部控制人员中未发现该病毒。HEK293 细胞中突变的表达显示出让人想起野生型的点状模式，并且与野生型相比，截短的蛋白质具有增加的稳定性。布劳斯等人（2018）表明蛋白质功能丧失是最可能的致病机制，但不能排除截短蛋白质的贡献。

.0002 伴有癫痫和胼胝体发育不全的神经发育障碍
LNPK，ARG251TER

Breuss 等人在一名 13.5 岁女孩中，出生于巴基斯坦近亲父母（B 家庭），患有神经发育障碍，伴有癫痫和胼胝体发育不全（NEDEHCC；618090）（2018）在 LNPK 基因的外显子 10 中鉴定出纯合 c.751C-T 转换（c.751C-T, NM_030650.2），导致 arg251 到 ter（R251X）取代。预计该突变会导致跨膜结构域之后、锌指结构域之前的基因产物截断。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。在 ExAC 或 gnomAD 数据库或 5,000 名内部控制人员中未发现该病毒。患者成纤维细胞显示 LNPK mRNA 减少，并且没有全长或截短蛋白的证据。然而，HEK293 细胞中突变的表达显示出让人想起野生型的点状模式，并且与野生型相比，截短的蛋白质具有增加的稳定性。布劳斯等人（2018）表明蛋白质功能丧失是最可能的致病机制，但不能排除截短蛋白质的贡献。