氯离子通道 4；CLCN4
氯离子通道，电压门控，4
HGNC 批准的基因符号：CLCN4
细胞遗传学定位：Xp22.2 基因组坐标（GRCh38）：X:10,156,975-10,237,660（来自 NCBI）
▼ 克隆与表达
在构建Xp22.3区域的综合转录图谱的过程中，Van Slegtenhorst等人（1994）鉴定了一个进化上保守的CpG岛并克隆了相应的基因。预测的 760 个氨基酸的蛋白质包含 12 个疏水结构域，并且与电压门控氯通道家族的所有先前分离的成员具有相同的序列和结构相似性。与大多数从 Xp22.3 区域分离的基因相比，CLCN4 与 Y 染色体不具有同源性，但在小鼠和仓鼠中是保守的。表达研究表明，7.5 kb 的转录物在骨骼肌中特别丰富，并且在大脑和心脏中也可检测到。因此，该基因编码新鉴定的电压门控氯离子通道。
▼ 基因结构
Nguyen et al.（2011）比较了8种哺乳动物的CLCN4外显子/内含子结构。在所有检测的物种中，ATG起始位点位于外显子3的开头，poly（A）尾位于外显子13内。外显子3至13的编码序列高度保守，总体保守性为80%至90%物种之间的同一性。
▼ 测绘
CLCN4 基因定位到染色体 Xp22.3（van Slegtenhorst et al., 1994）。
Rugarli et al.（1995）发现，在野生地中海小鼠 Mus spretus 中，Cln4 基因对应到 X 染色体，就像在人类中一样；然而，在实验室老鼠C57BL/6J的近交系中，他们发现它对应到染色体7。研究结果表明，在非常接近假常染色体区域（PAR）的老鼠性别染色体中发生了最近的进化重排。这些数据被认为是假常染色体区域附近存在重大分歧的分子证据，这与这些物种的杂交不育是由雄性减数分裂期间性染色体异常配对所致的假设相一致。他们发现 Cln4 是距 M. spretus 伪常染色体区域最近的克隆基因，也是最远端的基因座，在人类和该小鼠基因座之间显示出保守的位置。M. spretus 基因座的 X 失活状态通过以下发现得到证实：在 M. spretus 与携带 t（X;16）16H 平衡易位的近交衍生小鼠杂交的 F1 雌性中，它始终是正常的 M. spretus X 染色体在成体组织中不活跃。一旦可以区分亲本等位基因，这种完全倾斜的 X 失活提供了一个分析失活 X 染色体基因表达的系统。
Palmer et al.（1995）在种间回交中绘制 cDNA 小鼠 Cln4 的图谱过程中，同样发现了他们所谓的“违反大野定律”。这是第一个例子，该基因在一个真兽物种中是 X 染色体独有的，但在另一个物种中却是常染色体。这种染色体重排的结果是，在（C57BL/6 x Mus spretus）x Mus spretus 回交的雄性后代子代中，该基因因孟德尔分离而丢失。
▼ 分子遗传学
一名 14 个月大的雷诺-克拉斯综合征男孩（MRXSRC；Veeramah et al.（2013）在患有癫痫性脑病的患者（300114）中发现了 CLCN4 基因（G544R；G544R；302910.0001）。该突变是通过全外显子组测序发现的。非洲爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，该突变几乎消除了外向整流电流，这与功能丧失一致。该患者是接受全外显子组测序的 10 名具有相似表型的先证者之一。
在5个无亲缘关系的X染色体连锁智力障碍家系的男性成员中，包括Claes等（1997）报道的家系（MRX49）和Raynaud等（1996）报道的家系（MRX15），Hu等。 （2016）鉴定出CLCN4基因的半合子突变（302910.0002-302910.0006）。这些突变是通过X染色体外显子组测序发现的。其中一个突变导致蛋白质被截短，而另外 4 个突变则为错义突变。非洲爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，与野生型相比，所有错义突变均导致外向整流 CLCN4 电流显着减少。与对照组相比，小鼠海马神经元中 Clcn4 基因的敲除导致树突分支减少 30%，来自 Clcn4 缺失小鼠的原代神经元也显示出类似但更微妙的变化。研究结果与这些家庭中认知缺陷导致的功能丧失一致。
Palmer等人（2018）总结了来自16个患有综合征性智力障碍的家庭（包括6个先前报道的家庭）的52名个体的表型和分子遗传信息，以及CLCN4基因的突变。在 5 名受影响的女性（参见例如 302910.0007）和 2 名受影响的男性中，突变从头发生。突变谱包括移码、错义和剪接位点变异，以及一个单外显子缺失。
▼ 进化
Ohno（1967）在他的经典专着《性染色体和性连锁基因》中，根据众多X染色体连锁基因守恒的例子，颁布了他的著名定律，巩固了胎盘哺乳动物中X染色体作为一个基因的概念。不可变元素（Ellis，1995）。大野的大部分论文的动机是令人信服但复杂的进化论，即哺乳动物的异形性染色体最初是从一对同态常染色体进化而来的。其中1个染色体（原Y染色体）上的2个（或更多）基因发生突变，但导致这些基因成为雄性性别分化的因素。这些基因必须分离在一起；因此，早期性染色体之间的重组受到抑制。由于重组抑制，原Y染色体逐渐遭受遗传退化，最终成为“虚拟染色体”。与此同时，剂量补偿机制的进化使X染色体连锁基因的产物产出率翻倍（因为单体性是有害的）并导致雌性中额外的X染色体失活。X染色体失活机制成为X染色体和常染色体之间基因改组的进化障碍，因为正如之前所表明的，这种重排破坏了补偿机制。大野定律中的松弛性先前被发现与伪常染色体区域有关，在该区域中，X 和 Y 的 DNA 片段配对并显示交叉，通常认为这对于 X 和 Y 染色体的正确分离是必要的。PAR 中的基因逃避了 X 失活，这使它们脱离了将它们保留在 X 染色体上的进化力量。PAR中已知的基因包括ASMT（300015）和ASMTY（402500）；第一个被发现的此类基因，MIC2（313470）和MIC2Y（450000）；XG血型基因（300879和XGPY）；IL3RA（308385）和IL3RAY（430000）；AMELX（300391）和AMELY（410000）；CSF2RA（306250）和CSF2RY（425000）；以及ANT3（300151）和ANT3Y（403000）。与这种宽松性相一致，PAR 中基因的同线性保守并不是一个硬性规定。例如，CSF2RA和IL3RA在人类中是假常染色体，在小鼠中是常染色体；分别参见 Disteche 等人（1992）和 Milatovich 等人（1993）。类固醇硫酸酯酶基因（STS；300747），它在人类和小鼠中都逃脱了X失活，但在人类中是X染色体连锁，而在小鼠中是假常染色体。PAR 与小鼠以及其他物种有关，为 Haldane 规则（Haldane，1922）提供了解释，即在种间杂种中，F1 后代的异配性是不存在的、罕见的或不育的。在M. spretus 和M. musculus 的杂交中，雄性F1 后代是不育的。它们的睾丸很小，可能是由于减数分裂 1 后精子发生的崩溃。几乎所有 XY 二价体都通过终变分裂，可能是因为两个不同物种的性染色体未能正确配对和重组。PAR 之间缺乏同源性可能是根本原因。
▼ 历史
Schnur and Wick（1995）在CLCN4基因内检测到TaqI RFLP，该基因位于眼白化病位点（OA1；OA1）之间。300500）和伴有线状皮肤缺损的小眼症（MLS；309801）。在 3 个信息丰富的家族中，未观察到 RFLP 和 OA1 突变之间的重组，表明该标记可用于 OA1 的遗传咨询。
▼ 等位基因变异体（7个精选示例）：
.0001 雷诺-克拉斯综合症
CLCN4、GLY544ARG
一名 14 个月大的雷诺-克拉斯综合征男孩（MRXSRC；300114）患有癫痫性脑病，Veeramah等人（2013）在CLCN4基因中发现了一个从头半合子的c.1630G-A转变，导致在一个高度保守的残基上发生gly544到arg（G544R）的取代。连接膜内螺旋 P 和 Q 的膜内 4 残基环。该突变是通过全外显子组测序发现的，在 1000 基因组计划或外显子组测序计划数据库中不存在。患者在 4 个月大时出现难治性复杂部分性癫痫发作并继发全身性发作。他患有小头畸形、精神运动发育迟缓、肌张力低下和肌张力障碍。将突变转染到 HeLa 细胞中表明突变蛋白能够正常定位到类似于 ER 膜的结构。然而，非洲爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，该突变几乎消除了外向整流电流，这与功能丧失一致。该患者是接受全外显子组测序的 10 名具有相似表型的先证者之一。
Palmer等人（2018）在一名患有严重智力障碍和癫痫症的10岁荷兰男孩（O家庭）的CLCN4基因中发现了G-to-C颠换（chrX:10181774G-C），导致在跨膜结构域中，gly544 被替换为 arg。该男孩不会说话，表现出冷漠和社交抑制解除，并在 3 岁时诊断出对拉莫三嗪有反应的失神和强直阵挛性癫痫发作。他有一张圆脸，下斜的睑裂，张着嘴。他的生长参数较低，头围低于第二百分位，体重和身高低于第一百分位（-3.4 SD）。他在婴儿期并没有低渗。他表现出进行性痉挛、步态不稳、抽搐和刻板印象。7 岁时的脑部 MRI 检查结果正常。
.0002 雷诺-克拉斯综合症
CLCN4，13-BP DEL
家系中4例男性患者（MRX49）存在X染色体连锁智力障碍（MRXSRC；300114）最初由Claes et al.（1997）报道，Hu et al.（2016）在CLCN4基因中发现了一个半合子13-bp缺失（chrX.101,531,111-101,531,123del13, GRCh37），导致移码和提前终止（ Asp15SerfsTer18）。该突变是通过X-染色体外显子组测序发现的，并根据dbSNP（build 135）、外显子组变异服务器、1000基因组计划数据库以及200个丹麦外显子组进行筛选。
.0003 雷诺-克拉斯综合症
CLCN4、GLY731ARG
家系中2例男性患者（MRX15）存在X染色体连锁智力障碍（MRXSRC；300114）最初由Raynaud et al.（1996）报道，Hu et al.（2016）在CLCN4基因中发现了一个半合子G-to-A转换（chrX.10,188,916GA, GRCh37），导致gly731-to-arg （G731R）取代胞质胱硫醚-β-合酶结构域。该突变是通过X-染色体外显子组测序发现的，并根据dbSNP（build 135）、外显子组变异服务器、1000基因组计划数据库以及200个丹麦外显子组进行筛选。非洲爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，与野生型相比，该突变导致外向整流 CLCN4 电流显着减少。
.0004 雷诺-克拉斯综合症
CLCN4、GLY78SER
X染色体连锁智力障碍男性患者（N70家系）（MRXSRC；Hu et al. (2016) 在 CLCN4 基因中发现了一个半合子 G 到 A 的转换（chrX.10,155,642GA, GRCh37），导致跨膜结构域中的 gly78 到 Ser（G78S）取代。该患者已去世，并且有一个已故的类似患病兄弟，但该兄弟没有接受突变检测。该突变是通过X-染色体外显子组测序发现的，并根据dbSNP（build 135）、外显子组变异服务器、1000基因组计划数据库以及200个丹麦外显子组进行筛选。非洲爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，与野生型相比，该突变导致外向整流 CLCN4 电流显着减少。
.0005 雷诺-克拉斯综合症
CLCN4、LEU221VAL
家系（AU27）的2名受影响男性患有X染色体连锁智力障碍（MRXSRC；Hu et al.（2016）在 CLCN4 基因中发现了半合子 C-to-G 颠换（chrX.10,174,503CG, GRCh37），导致跨膜结构域中由 leu221 变为 val（L221V）。 300114）。该突变是通过X-染色体外显子组测序发现的，并根据dbSNP（build 135）、外显子组变异服务器、1000基因组计划数据库以及200个丹麦外显子组进行筛选。非洲爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，与野生型相比，该突变导致外向整流 CLCN4 电流显着减少。家族中还有另外 2 名男性患者患有类似疾病，但他们没有接受突变检测。一名未受影响的女性被确认为携带者。
.0006 雷诺-克拉斯综合症
CLCN4、VAL536MET
在来自 X染色体连锁智力障碍家庭的 2 名受影响男性中（MRXSRC；Hu et al. (2016) 在 CLCN4 基因中发现了一个半合子 G-to-A 转换（chrX.10,181,750GA, GRCh37），导致跨膜结构域中 val536-to-met（V536M）取代。该突变是通过X-染色体外显子组测序发现的，并根据dbSNP（build 135）、外显子组变异服务器、1000基因组计划数据库以及200个丹麦外显子组进行筛选。非洲爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，与野生型相比，该突变导致外向整流 CLCN4 电流显着减少。家族中还有 5 名男性患者和 1 名女性患者患有类似疾病，但他们没有接受突变检测。一名未受影响的女性被确认为携带者。（在胡等人（2016）的文章中，该家族在图1和补充表7中被指定为家族AU4，但在表2中被指定为家族AU9。）
.0007 雷诺-克拉斯综合症
CLCN4、ARG718TRP
一名 15 岁苏格兰女孩（M 家庭），患有严重智力障碍，有短暂失神癫痫病史（MRXSRC；300114），Palmer et al.（2018）在CLCN4基因中发现了从头C到T的转变（chrX:10188877C-T），导致第二个胞质胱硫醚-中arg718到trp（R718W）的取代β-合酶结构域。患者不说话、流口水，并表现出自虐行为。没有进行 X 失活研究。与野生型相比，非洲爪蟾卵母细胞中的变体表达显示稳态电流降低。
