LEM 域包含蛋白 2；LEMD2

核膜跨膜蛋白 25; NET25
LEM2

HGNC 批准的基因符号：LEMD2

细胞遗传学定位：6p21.31 基因组坐标（GRCh38）：6:33,771,213-33,789,130（来自 NCBI）

▼ 说明

LEMD2是内核膜的跨膜蛋白，参与核结构组织（Brachner et al., 2005）。它还在细胞信号传导和分化中发挥作用（Huber et al., 2009）。

▼ 克隆与表达

通过数据库检索新型LAP2（TMPO；188380）-艾默林（EMD；300384）-MAN1（LEMD3; 607844）（LEM）含有结构域的蛋白质，Brachner et al.（2005）鉴定了小鼠和人类LEMD2，他们将其称为LEM2。推导的 503 个氨基酸的人类蛋白质的计算分子量为 56 kD。它是高度碱性的，在其N端有一个LEM结构域，随后是2个跨膜结构域和一个C端MAN1-Src1 C端（MSC）结构域。人类和小鼠 LEM2 具有 83% 的氨基酸同一性。半定量 RT-PCR 分析检测到所有人类和小鼠组织中 LEM2 的表达相当。Lem2也在胚胎发育的后期阶段表达。共聚焦免疫荧光分析仅在人类和其他哺乳动物细胞的核膜上检测到表位标记的 LEM2。差异透化和生化分析表明，LEM2 是一种与内核膜核骨架层网络相关的跨膜蛋白。数据库分析确定了大鼠、狗、鸡和线虫中 LEM2 的直系同源物。

Huber等人（2009）通过对人FGM胰腺癌细胞进行PCR，克隆了LEMD2，他们将其命名为NET25。在转染的 C2C12 小鼠成肌细胞中，表位标记的 NET25 定位于核边缘，并且也在细胞质聚集体中发现。

Boone等人（2016）通过RT-PCR观察到2个品系（FVB/NJ和B57/6J）在产前和产后不同时间点的小鼠晶状体中Lemd2的表达一致。此外，RT-PCR 证明 LEMD2 在人整个晶状体和 2 个晶状体区室以及 FHL124 晶状体上皮细胞系中表达。

▼ 基因结构

Brachner et al.（2005）确定LEMD2基因有9个外显子。

▼ 测绘

Brachner et al.（2005）报道LEMD2基因定位于染色体6p21.31。Hartz（2015）根据LEMD2序列（GenBank AK024858）与基因组序列（GRCh38）的比对，证实LEMD2基因定位于染色体6p21.31。

▼ 基因功能

Brachner et al.（2005）发现，LEM2 与核纤层蛋白 A 和 C（150330）结合，并且需要与 A 型核纤层蛋白结合才能正确保留在人和其他哺乳动物细胞系的核膜上。核膜处核纤层蛋白 A/C 的丢失使 LEM2 不稳定，并导致其从内核膜重新定位到内质网。删除分析确定了 LEM2 N 末端内的一个区域，该区域是与核纤层蛋白 A/C 的 C 末端区域相互作用所必需的。LEM2 在 HeLa 细胞或 C2C12 成肌细胞中的过度表达导致 LEM2 在细胞核中的点状结构中积累，并侵入核膜，并招募 A 型核纤层蛋白及其结合蛋白。过度表达还阻碍胞质分裂，导致 2 至 4 个子细胞通过长管状结构连接。Brachner et al.（2005）得出结论，LEM2在细胞周期中的膜组装和核膜的动态组织中具有功能。

Huber等人（2009）利用RNA干扰技术发现，C2C12小鼠成肌细胞中Net25或emerin的敲低可抑制转移至分化培养基后的肌原性分化。Net25或emerin的敲低也导致Erk1（MAPK3；601795）激活。Erk 激活的药理学抑制可挽救 Net25 或 emerin 敲除培养物中的肌原性分化。人NET25在小鼠Net25和emerin双敲低培养物中的表达也挽救了分化，这表明Net25和emerin在C2C12细胞分化中的冗余作用。截短分析表明 Net25 的 N 末端核质结构域是 Erk1 激活所必需的。

Von Appen et al.（2020）表明，LEM2在微管上凝结的能力控制着ESCRT的激活和协调纺锤体的解体。LEM2的LEM基序结合BAF（603811），赋予LEM2对染色质的亲和力，而相邻的低复杂性结构域促进LEM2相分离。低复杂性结构域内富含脯氨酸-精氨酸的序列与微管结合，并将 LEM2 凝结到穿过新生核膜的纺锤体微管上。此外，LEM2的翼状螺旋结构域激活ESCRT-II/ESCRT-III杂合蛋白CHMP7（611130）形成共寡聚环。人类细胞中这些事件的破坏阻止了下游 ESCRT 的招募，损害了纺锤体的分解，并导致核完整性缺陷和 DNA 损伤。Von Appen等人（2020）提出，在核重组过程中，LEM2凝结成类液相，并与CHMP7共组装，在膜、染色质和纺锤体之间的汇合处形成大分子O型环密封。他们描述的 LEM2 特性以及相关内核膜蛋白的同源结构表明相分离可能有助于其他关键的包膜功能，包括间期修复和染色质组织。

▼ 分子遗传学

青少年发病的 Cataract-46 伴或不伴心律失常性心肌病

在 4 个 Lehrerleut Hutterite 家族的 17 名受影响成员中，孤立出常染色体隐性青少年白内障，对应到 6p21.32-p21.31（CTRCT46；Boone et al.（212500），Boone et al.（2016）鉴定出LEMD2基因错义突变的纯合性（L13R；616312.0001）在来自4个家族的总共84个个体中分离出白内障，并且在公共变异数据库中没有发现。

Abdelfatah 等人（2019）在 2 个哈特派家族的 19 名患有青少年白内障（伴或不伴心律失常性心肌病）的成员中，鉴定出了 LEMD2 基因中 L13R 突变的纯合性。在 1 名明显未受影响的携带者中也发现了 L13R 纯合性，她是一名没有白内障的 13 岁女孩，据信她没有出现症状。对 Schmiedeleut Hutterite 个体（包括 98 名完全测序的个体和 1,317 名推算基因型的个体）的遗传数据库进行分析，得出整个队列中携带者频率的估计值为 0.125，表明这种疾病可能对该人群产生非常大的影响。

马尔巴赫-鲁斯塔早衰综合症

2名无血缘关系的男孩患有Marbach-Rustad早衰综合症（MARUPS；Marbach et al.（2019）在LEMD2蛋白中发现了相同的杂合从头错义突变（S479F；619322）。616312.0002）。与对照组相比，患者成纤维细胞中出现的核异常数量增加，主要是核膜内陷。其他研究表明突变 LEMD2 蛋白在核纤层内错误定位。

▼ 动物模型

Tapia等人（2015）利用基因陷阱策略培育出Lemd2基因敲除小鼠。在杂合基因敲除小鼠中没有观察到明显的表型缺陷，尽管与野生型相比，心脏毒素诱导的肌肉再生有所延迟。相反，纯合基因敲除小鼠在胚胎第11.5天（E）死亡。E10.5时，纯合敲除胚胎比野生型小，心脏和神经管异常；大多数其他器官的尺寸只是缩小了。纯合敲除胚胎提取物显示多种MAP激酶的激活，包括Erk1、Erk2（MAPK1; 176948）、Jnk（见601158）和p38（MAPK14；600289）。C2C12 细胞中 Lemd2 的敲低也会导致 MAP 激酶和 Akt 的激活（参见 164730）。Tapia et al.（2015）得出结论，LEMD2 在细胞信号传导中发挥作用。

▼ 等位基因变异体（2个精选例子）：

.0001 白内障 46，青少年发病，伴或不伴心律失常性心肌病

LEMD2、LEU13ARG

在 4 个 Lehrerleut Hutterite 家族的 17 名受影响成员中，孤立出常染色体隐性青少年白内障，对应到 6p22.2-p21.31（CTRCT46；212500），Boone et al.（2016）鉴定了 LEMD2 基因中 c.38T-G 颠换（c.38T-G, NM_181336.3）的纯合性，导致 leu13 到 arg（L13R）的取代LEM 结构域内的保守残基。该突变在 4 个家族的 84 名个体中与白内障完全分离，并且在 BHCMG、ExAC、1000 基因组计划或外显子组测序计划数据库中未发现。其中2个家族中，6名青少年白内障患者也经历了心源性猝死（SCD），这与DSC2基因（Q554X）的无义突变无关；125645.0005），之前由 Gerull 等人（2013）在 1 个 SCD 同胞（亲属 AR-900，同胞 2）中发现，他们将该同胞报告为“family L.”Boone 等（2016））表明青少年白内障和心源性猝死可能都是由LEMD2基因突变引起的。

在患有幼年白内障伴或不伴心律失常性心肌病的 2 个哈特派家族的 19 名成员中，其中一名是之前由 Shokeir 和 Lowry（1985）和 Boone 等人（2016）（家族 600）研究过的 Lehrerleut 家族，另一个是 Schmiedeleut 家族（ family 290），Abdelfatah et al.（2019）鉴定了 LEMD2 基因中 L13R 突变的纯合性。在 1 名明显未受影响的携带者中也发现了 L13R 纯合性，她是一名没有白内障的 13 岁女孩，据信她没有出现症状。在不同传代次数（P）的活细胞计数中，与 P2 时的年龄匹配和年轻对照相比，患者成纤维细胞的增殖率显着降低。在 P15 时，与对照组相比，患者细胞没有增殖，但在培养物中仍然存活，这是过早衰老的一个特征。细胞衰老标志物 β-半乳糖苷酶（参见 611458）染色显示，与对照组相比，患者细胞中 P6 和 P15 时 β-半乳糖苷酶阳性的细胞数量显着增加。细胞周期时相分布分析显示，较大比例的患者细胞和老年对照细胞无法从G1期进展到S期，导致G1期延长，表明突变的LEMD2可能诱导G1期停滞。此外，患者心肌细胞显示出异常形状的细胞核，并形成浓缩的异染色质。作者得出结论，LEMD2 可能在染色质重塑和过早衰老中发挥作用。

.0002 马尔巴赫-拉斯塔早衰综合症

LEMD2、SER479PHE

2名无血缘关系的男孩患有Marbach-Rustad早衰综合症（MARUPS；619322），Marbach et al.（2019）在 LEMD2 基因中发现了相同的杂合突变，外显子 9 中的 c.1436C-T 转换（c.1436C-T, NM_181336.3）导致 ser479 到 phe（ S479F）C端核质结构域内的取代。该突变在这两种情况下均被证明是从头发生的，并且 ExAC 和 gnomAD 数据库中不存在该突变。免疫荧光分析显示，与对照组相比，患者成纤维细胞的核异常数量增加，主要是核膜内陷。突变体和野生型构建体的瞬时过表达揭示了突变体LEMD2在核周边内不规则、斑片状的积累，而野生型构建体在核纤层内显示出均匀分布。突变型和野生型 LEMD2 蛋白与核纤层相关蛋白 emerin（300384）和 BANF1（603811）的共定位证实突变型 LEMD2 与核纤层直接接触积累。Marbach等人（2019）得出结论，MARUPS是细胞水平上的核包膜病。