大圆盘 MAGUK 支架蛋白 4；DLG4
大圆盘，果蝇，同源物，4
突触后密度 95；PSD95
突触相关蛋白 90；SAP90
HGNC 批准的基因符号：DLG4
细胞遗传学定位：17p13.1 基因组坐标（GRCh38）：17:7,187,187-7,220,050（来自 NCBI）
▼ 说明
DLG4属于膜相关鸟苷酸激酶（MAGUK）家族的盘大（DLG）亚家族（参见DLG1；601014）。DLG4与N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体（见138249）和Shaker型钾通道（见176260）相互作用，并在突触连接的形成和维持中发挥重要作用（Zhou and Blumberg, 2003）。
▼ 克隆与表达
与果蝇“大圆盘”（Dlg）相关的蛋白质与皮质肌动蛋白细胞骨架相关，似乎具有结构和功能作用。通过筛选与大鼠 Psd95（也称为 Sap90）同源的人乳腺 cDNA 文库（Kistner et al., 1993），Stathakis 等（1997）克隆了编码 DLG4 的 cDNA，他们将其命名为 PSD95 。预测的 723 个氨基酸的 DLG4 蛋白在其 N 端半部具有 3 个 PSD95-DLG-Z01（PDZ）结构域、一个中心 src 同源-3（SH3）基序和一个 C 端鸟苷酸激酶（GUK）同源结构域。人类 DLG4 蛋白与大鼠和小鼠 Psd95 蛋白有 99% 的同一性，与果蝇 Dlg 蛋白有 56% 的同一性。Northern 印迹分析检测到 6 个具有不同表达模式的 DLG4 转录本，其中包括一个 4.2 kb 的转录本，该转录本在所检查的所有 17 个人体组织中都有不同的表达。使用抗 DLG4 抗体进行蛋白质印迹分析，检测到多种具有复杂分布模式的蛋白质，包括普遍存在的 85-kD 和组织特异性变体。
通过检查人脑、乳腺、胰腺和睾丸 cDNA 文库，Stathakis 等人（1999）鉴定了 DLG4 的 3 个剪接变体。在大脑中检测到缺乏外显子 3 的转录本，但在其他组织中未检测到。该变体引入了早期移码并编码了预测的 45 个氨基酸肽。然而，从外显子 4 到 22 的下游 ORF 有可能编码包含 DLG4 所有功能域的 664 个氨基酸的蛋白质，在第一个 PDZ 域之前有一个残基。在乳腺和睾丸中检测到缺乏外显子 20 的变异，但在大脑或胰腺中未检测到。该变体编码推导的 670 个氨基酸的蛋白质，该蛋白质缺少部分 C 端 GUK 结构域。在睾丸中检测到含有外显子4（外显子4b）99个核苷酸延伸的变体，但在其他组织中未检测到。该变体编码推导的 803 个氨基酸的蛋白质，并在第一个 PDZ 结构域之前插入了 33 个额外的氨基酸。
Zhou和Blumberg（2003）指出DLG4的N末端被硫酯连接的棕榈酸酯修饰，其将蛋白质靶向细胞膜。棕榈酰化也是受体与 DLG4 相互作用的关键调节机制。实时RT-PCR检测到DLG4在所有检查组织中表达，其中脑中表达最高，其次是心脏、胎盘、肺、胰腺、脾、胸腺、睾丸、卵巢和小肠。
▼ 基因功能
电压门控和配体门控离子通道在神经元表面的正确分布对于神经元中电信号的处理和传输至关重要。Kim et al.（1995）和Kim et al.（1996）证明PSD95和chapsyn-110（603583）介导NMDA受体和钾通道的聚集。Chapsyn-110 和 PSD95 彼此异源多聚化，并被招募到相同的 NMDA 受体和钾通道簇中。Kim等人（1996）提出，这两种蛋白质可能在突触后位点相互作用，形成受体、离子通道和相关信号蛋白聚集的多聚体支架。
在培养的皮层神经元中，Sattler 等人（1999）抑制了 NMDA 受体支架蛋白 PSD95 的表达，并观察到由 NMDA 受体触发的兴奋性毒性选择性减弱，但其他谷氨酸或钙离子通道则没有。NMDA 受体功能不受影响，因为受体表达、NMDA 电流和钙 45 负载未改变。抑制 PSD95 可选择性阻止 NMDA 受体产生钙激活的一氧化氮，而不影响神经元一氧化氮合酶的表达或功能。因此，PSD95 是 NMDAR 活性与一氧化氮毒性有效偶联所必需的，并赋予兴奋毒性钙信号传导特异性。
El-Husseini et al.（2000）发现海马神经元中PSD95的过度表达可以驱动谷氨酸能突触的成熟。PSD95 表达增强了谷氨酸受体的突触后聚集和活性。PSD95 的突触后表达也增强了突触前末梢的成熟。这些效应需要 PSD95 的突触聚类，但不依赖于其鸟苷酸激酶结构域。PSD95 表达还增加了树突棘的数量和大小。El-Husseini et al.（2000）得出结论，PSD95可以协调突触发育，并提出PSD95在突触稳定和可塑性中发挥作用。
神经调节蛋白及其受体 ERBB 蛋白酪氨酸激酶对于神经元发育至关重要，但它们在成人中枢神经系统中的功能尚不清楚。Huang等（2000）报道ERBB4（600543）在突触后密度中富集并与PSD95相关。PSD95的异源表达增强了NRG（142445）对ERBB4和MAP激酶的激活（见176948）。相反，抑制神经元中 PSD95 的表达会减弱 NRG 介导的 MAP 激酶激活。PSD95 与 2 个 ERBB4 分子形成三元复合物，表明 PSD95 促进 ERBB4 二聚化。最后，NRG 抑制了海马 CA1 区长时程增强的诱导，而不影响基础突触传递。因此，NRG 信号传导可能是突触信号并受 PSD95 调节。Huang等（2000）得出结论，NRG信号在成人中枢神经系统中的作用可能是调节突触可塑性。
Garcia等人（2000）发现Erbb4和Psd95从大鼠前脑裂解物中免疫共沉淀，并且直接相互作用是通过Erbb4的C末端介导的。对培养的大鼠海马细胞的免疫荧光研究表明，Erbb4 与 Psd95 和 NMDA 受体共定位于神经元突触后位点。研究结果表明，某些 ERBB 受体与其他受体相互作用，并且可能在活动依赖性突触可塑性中发挥重要作用。
El-Husseini 等人（2002）鉴定了突触 PSD95 上的棕榈酸循环，并发现 PSD95 上的棕榈酸周转受到谷氨酸受体活性的调节。急性阻断棕榈酰化会分散 PSD95 的突触簇，并导致突触 AMPA 受体（例如 GRIA1；138248）。作者还发现，谷氨酸介导的 AMPA 受体快速内化需要 PSD95 的去棕榈酰化。在非神经元模型系统中，PSD95、stargazin（602911）和 AMPA 受体的聚集也受到质膜上 PSD95 持续棕榈酰化的调节。El-Husseini et al.（2002）得出结论，PSD95 上的棕榈酸循环可以调节突触强度和活动依赖性可塑性。
为了在不阻断 NMDA 受体的情况下治疗中风，Aarts 等人（2002）用肽转导神经元，破坏 NMDA 受体与突触后密度蛋白 PSD95 的相互作用。该过程将 NMDA 受体与下游神经毒性信号分离，而不阻断突触活动或钙流入。这些肽在损伤前或损伤后 1 小时使用，可以保护培养的神经元免受兴奋性毒性，减少大鼠的局灶性缺血性脑损伤，并改善其神经功能。Aarts 等人（2002）得出的结论是，他们的方法避免了与阻断 NMDA 受体相关的负面后果，并且可能构成一种实用的中风治疗方法。
Tanemoto等人（2002）在共转染实验中发现Kir5.1（KCNJ16; 605722）通过与PSD95相互作用组装形成功能性同聚钾通道。作者观察到单独表达的Kir5.1主要分布在细胞质中，而与PSD95共表达的Kir5.1则以簇状方式位于质膜上。Tanemoto 等人（2002）利用 GST Pull-down 研究确定了负责 Kir5.1/PSD95 相互作用的域。他们报道蛋白激酶A（PKA）介导的Kir5.1磷酸化破坏了Kir5.1与PSD95的结合。Tanemoto等人（2002）假设Kir5.1/PSD95形成功能性脑钾通道，可能是PKA介导的信号传导的生理目标。他们得出结论，PSD95 介导大脑中功能性钾通道的形成。
Conroy等人（2003）表明，胚胎鸡睫状神经节中功能性烟碱突触的成熟需要含有Psd95家族的PDZ蛋白。这些蛋白质还有助于介导转录因子的下游激活。
Colledge et al.（2003）发现Psd95与E3连接酶Mdm2（164785）相互作用并被其泛素化。在培养的大鼠海马神经元中，响应 NMDA 受体激活，Psd95 被泛素化，并通过蛋白酶体依赖性降解从突触位点快速去除。阻断 Psd95 泛素化的突变阻止了 NMDA 诱导的 AMPA 受体内吞作用。同样，酪体抑制剂可阻止 NMDA 诱导的 AMPA 受体内化和突触诱导的长期抑制。Colledge et al.（2003）得出结论，PSD95 通过 MDM2 介导的途径泛素化，在突触可塑性过程中调节 AMPA 受体表面表达。
Bao et al.（2004）发现，声音诱导的小鼠耳蜗突触活动增加了核神经调节蛋白-1胞内结构域（Nrg-ICD）的水平，并上调了突触后螺旋神经节神经元中的PSD95。Nrg-ICD通过与锌指转录因子Eos（606239）结合增强PSD95启动子的转录活性。研究结果确定了活动依赖性突触可塑性的分子基础。
Li等（2006）通过对小鼠脑cDNA文库进行酵母2-杂交分析，发现Gng13（607298）与Psd95存在相互作用。突变分析表明，相互作用涉及 Psd95 的第三个 PDZ 结构域和 Gng13 的 C 端 CAAX 基序。Gng13与其G蛋白伴侣Gnb1（139380）的共表达不会干扰相互作用。免疫共沉淀分析证实了 Psd95 和 Gng13 之间的相互作用。
Aartsen et al.（2006）发现Mpp4 -/- 小鼠视网膜表现出Psd95的下调以及Psd95和Veli3的错误定位（LIN7C；612332）位于光感受器突触前膜。他们提出 MPP4 可能作为招募因子来组织感光突触处的信号传感器。
Kim等人（2007）表明，大鼠海马神经元中Psd95的磷酸化增强了Psd95突触的积累以及Psd95募集表面AMPA受体和增强兴奋性突触后电流的能力。他们确定Rac1（602048）-Jnk1（MAPK8；601158）信号通路介导了这种磷酸化。Psd95 的磷酸模拟突变体的过度表达抑制 NMDA 诱导的 AMPA 受体内化并阻止长期抑郁的诱导。
Cook 等人（2012）在环脑非人灵长类动物（食蟹猴）中使用 PSD95 抑制剂，将突触后密度蛋白 PSD95 与神经毒性信号通路解偶联，结果表明，在临床相关的中风发作后给予 PSD95 抑制剂，可以预防中风损伤。情况。该治疗减少了通过 MRI 和组织学测量的梗塞体积，在缺血脑组织的全基因组筛选中保留了缺血细胞维持基因转录的能力，并在神经行为测定中显着保留了神经功能。MRI 对组织神经保护的程度与神经功能的保存密切相关，支持了直观但未经证实的观点，即脑组织的完整性可以反映功能结果。Cook 等人（2012）得出的结论是，他们的研究结果表明，在使用 PSD95 抑制剂治疗的环脑非人灵长类动物中，中风后的组织神经保护和功能结果的改善是可以明确实现的。
▼ 基因结构
Stathakis et al.（1999）确定DLG4基因包含22个外显子，跨度约30 kb。所有剪接位点均符合 GT-AG 规则，但内含子 5 的剪接受体位点除外，该位点是 TG 而不是 AG。启动子区域不包含 TATA 或 CAAT 框，但具有一个富含 GC 的大结构域，具有 CpG 岛的特征。
张等人（2003）指出，VLCAD（609575）和DLG4基因在染色体17p上以头对头的方向定位。2个基因的转录区域重叠约220bp。在报告基因测定中使用连续启动子部分缺失构建体，他们发现DLG4的基本启动子活性位于约400 bp的区域内，并覆盖了整个VLCAD最小启动子，该启动子跨度约270 bp。邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）处理的 HepG2 细胞的结果表明，最小的 VLCAD 启动子可以响应 DEHP 处理而上调 VLCAD 的表达。定点诱变实验表明，突变的AP2（107580）结合位点显着降低了VLCAD和DLG4启动子的转录活性，并消除了VLCAD启动子对DEHP处理的最小反应。
Zhou 和 Blumberg（2003）孤立地确定 VLCAD 和 DLG4 基因重叠。这2个基因的5-prime末端共有245个核苷酸，DLG4的转录起始位点延伸到VLCAD外显子1的编码区。VLCAD和DLG4基因的上游区域，包括重叠区域，包含2个潜在的TATA-具有几种常见转录因子潜在结合位点的启动子较少。RT-PCR 检测到 VLCAD 和 DLG4 的独特表达模式，表明虽然它们具有共同的调控元件，但 VLCAD 和 DLG4 也具有不同的组织特异性元件。小鼠 Dlg4 和 Vlcad 基因以头对头的方式定向，但它们不重叠并且相距近 3.5 kb。
▼ 测绘
Stathakis等（1997）通过辐射杂交作图将DLG4基因定位于染色体17p13.1。
▼ 分子遗传学
3例无血缘关系的常染色体显性智力发育障碍-62（MRD62; Lelieveld et al.（2016）在DLG4基因中鉴定出3个不同的从头杂合移码或无义突变（602887.0001-602887.0003）。这些突变是通过基于三重组的外显子组测序发现并经Sanger测序证实的，但在dbSNP（build 137）数据库中未发现。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但预计所有变体都会导致单倍体不足。这些患者是从 820 名智力障碍患者中确定的，他们接受了基于三组的外显子组测序。
Moutton等人（2018）在3名不相关的MRD62成年男性中鉴定出DLG4基因杂合性功能丧失突变（602887.0004-602887.0006）。这些突变是通过外显子组测序发现并通过桑格测序证实的，但在包括 gnomAD 在内的公共数据库中并未发现这些突变。突变发生在 2 名患者身上；第三名患者的父亲 DNA 无法获得。对 2 名患者细胞的分析显示 mRNA 减少了 50%，表明突变导致无义介导的 mRNA 衰减。来自第三位患者的细胞存在剪接位点突变，表明产生了异常 mRNA，从而导致蛋白质过早终止。这些患者是从 64 名患有智力障碍的人中确定的，他们也具有一些临床 marfanoid 特征。
▼ 动物模型
神经元放电的特定模式会引起突触强度的变化，这可能有助于学习和记忆。如果突触后NMDA受体被阻断，突触传递的长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）以及空间信息的学习就会受到阻碍。NMDA 受体可以结合 PSD95，PSD95 可以调节受体的定位和/或信号传导。Migaud et al.（1998）发现，在缺乏Psd95的突变小鼠中，NMDA依赖性LTP和LTD的频率函数发生转变，在不同频率的突触刺激下产生显着增强的LTP。与包含双向学习规则的神经网络模型保持一致，这种频率变化伴随着严重受损的空间学习。突变小鼠的突触 NMDA 受体电流、子单元表达、定位和突触形态均不受影响。因此，PSD95 在将 NMDA 受体与控制双向突触可塑性和学习的通路耦合方面似乎很重要。
Yao et al.（2004）通过微阵列分析，在Dat（SLC6A3；SLC6A3；SLC6A3；126455） -/- 小鼠，网络（SLC6A2; 163970）-/-小鼠，和Vmat2（SLC18A2；193001）+/-小鼠，所有这些都是多巴胺超敏模型，以及长期接受可卡因治疗的小鼠。在所有 4 个模型中，伏隔核和尾壳核中的 Psd95 mRNA 和蛋白质水平均下调。在接受可卡因处理的动物的纹状体中，Psd95 蛋白也明显减少，但在皮层和海马体中则没有。在所有 4 个模型中，额皮质累积谷氨酸突触的长期增强增强与 Psd95 水平降低相关。Yao et al.（2004）还发现Psd95 -/- 小鼠对可卡因超级敏感，缺乏慢性可卡因诱导的行为可塑性。
Beique et al.（2006）发现Psd95缺失小鼠谷氨酸AMPA受体介导的突触传递减少，但NMDA受体不受影响。尽管大多数受影响的突触位于形态成熟的树突棘上，但大量突触似乎未受 Psd95 耗尽的影响，这表明 Psd95 的功能作用表现出突触特异性。
Feyder et al.（2010）发现，与对照组相比，Dlg4缺失小鼠表现出重复行为增加、沟通和社交行为异常、运动协调受损、应激反应和焦虑相关反应增加。突变小鼠的基底外侧杏仁核也有细微的形态学树突状异常，并且各种突触基因的前脑表达发生了改变。表型发现让人想起自闭症谱系障碍。
▼ 等位基因变异体（6个精选例子）：
.0001 智力发育障碍，常染色体显性遗传 62
DLG4，1-BP DUP，277A
常染色体显性遗传性智力发育障碍-62（MRD62；MRD62）患者（77号患者）618793），Lelieveld et al.（2016）在DLG4基因中发现了一个从头杂合的1-bp重复（c.277dupA，NM_001365.3），预计会导致移码和提前终止（Y93fs）。该突变是通过基于三重组的外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在dbSNP（build 137）数据库中未发现。没有进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该变异会导致单倍体不足。
.0002 智力发育障碍，常染色体显性遗传 62
DLG4、ARG411TER
常染色体显性遗传性智力发育障碍-62（MRD62；706号患者）患者 Lelieveld et al.（2016）在DLG4基因中发现了一个从头杂合的c.1231C-T转换（c.1231C-T, NM_001365.3），导致arg411到ter（R411X）的取代。该突变是通过基于三重组的外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在dbSNP（build 137）数据库中未发现。没有进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该变异会导致单倍体不足。
.0003 智力发育障碍，常染色体显性遗传 62
DLG4、ARG352TER
常染色体显性遗传性智力发育障碍-62（MRD62；MRD62）患者（747号患者）Lelieveld et al.（2016）在DLG4基因中发现了一个从头杂合的c.1054C-T转换（c.1054C-T, NM_001365.3），导致arg352到ter（R352X）的取代。该突变是通过基于三重组的外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在dbSNP（build 137）数据库中未发现。没有进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该变异会导致单倍体不足。
.0004 智力发育障碍，常染色体显性遗传 62
DLG4、1-BP DEL、1843G
一名23岁法国男性（患者1）患有常染色体显性智力发育障碍-62（MRD62；618793），Moutton et al.（2018）在DLG4基因的外显子19中发现了一个从头杂合的1-bp缺失（c.1843delG, NM_001365.3），导致移码和提前终止（Glu615SerfsTer4）。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在包括 gnomAD 在内的公共数据库中并未发现该突变。对患者细胞的分析显示 mRNA 减少了 50%，表明突变导致了无义介导的 mRNA 衰减。研究结果与单倍体不足一致。
.0005 智力发育障碍，常染色体显性遗传 62
DLG4、8-BP DEL、NT1147
一名 21 岁男性（患者 2），法国和葡萄牙血统，患有常染色体显性智力发育障碍-62（MRD62；618793），Moutton et al.（2018）在DLG4基因的外显子11中发现了一个从头杂合的8-bp缺失（c.1147_1154del，NM_001365.3），导致PDZ3结构域中的移码和提前终止（Phe383GlyfsTer31） 。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在包括 gnomAD 在内的公共数据库中并未发现该突变。对患者细胞的分析显示 mRNA 减少了 50%，表明突变导致了无义介导的 mRNA 衰减。研究结果与单倍体不足一致。
.0006 智力发育障碍，常染色体显性遗传 62
DLG4、IVS16DS、TC、+2
一名35岁男性（患者3）患有常染色体显性智力发育障碍-62（MRD62；618793），Moutton et al.（2018）在DLG4基因的内含子16中发现了一个杂合的T-to-C转变（c.1672+2T-C, NM_001365.3）。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在包括 gnomAD 在内的公共数据库中并未发现该突变。在母亲身上没有发现这种变异；无法获得父亲的 DNA。对患者细胞的分析表明，该突变导致异常剪接，预计会导致移码和提前终止（Gly558ProfsTer37）。这种变化会导致鸟苷酸激酶结构域的破坏。
