去氧肾上腺素；NPHS1
NPHN
肾小球特异性细胞粘附受体
HGNC 批准的基因符号：NPHS1
细胞遗传学定位：19q13.12 基因组坐标（GRCh38）：19:35,825,372-35,852,504（来自 NCBI）
▼ 说明
NPHS1 基因编码去氧肾上腺素，一种肾小球滤过屏障蛋白，是跨足细胞间缝隙隔膜的重要组成部分（Wartiovaara 等，2004）。
▼ 克隆与表达
通过定位克隆与芬兰型先天性肾病综合征（NPHS1;）染色体19q13.1有关的150 kb区域 256300），Kestila et al.（1998）分离出nephrin基因。预测的蛋白质有 1,241 个氨基酸残基，是细胞粘附分子免疫球蛋白家族的推定成员。它包含一个跨膜结构域、8 个 Ig 样模块和 1 个纤连蛋白 III 样模块。该基因在胚胎和成人肾脏中以 4.3 kb 的单一 mRNA 形式表达。通过Northern和原位杂交，显示其在肾小球中特异性表达。
Ihalmo et al.（2004）鉴定了源自小鼠肾病蛋白基因座的反义转录本。该转录物在脑、胸腺、外周淋巴结和胚胎干细胞中表达，但在肠系膜淋巴结、肾脏或胰腺中不表达。
Sohn等（2009）利用RT-PCR发现nephrin在正常成年小鼠骨骼肌中不表达，但在胚胎小鼠骨骼肌、急性损伤后的成熟小鼠骨骼肌和小鼠骨骼肌中表达。患有肌营养不良症的年轻小鼠的肌肉，表现出自发性肌肉退化/再生。在培养的人类胎儿骨骼成肌细胞进行融合时，去氧肾上腺素短暂上调。
Wagner等（2011）通过免疫组织化学分析发现，妊娠23周时人胚胎心脏的心外膜中有nephrin的表达。妊娠30周时，去氧肾上腺素主要在心肌血管内皮细胞中表达。在发育小鼠中，在胚胎第 12.5 天，去氧肾上腺素在心外膜和冠状血管中表达。在发育后期，在心外膜和冠状血管内皮层中检测到较弱的去氧肾上腺素表达。在成人小鼠心脏中，仅在心外膜的某些斑块和少数心内血管中检测到去氧肾上腺素。
▼ 基因结构
Kestila et al.（1998）确定NPHS1基因全长26 kb，包含29个外显子。
▼ 测绘
Kestila et al.（1998）将NPHS1基因定位到染色体19q31.1标记D19S1175和APLP1基因（104775）之间。
Stumpf（2022）根据NPHS1序列（GenBank BC156935）与基因组序列（GRCh38）的比对，将NPHS1基因定位到染色体19q13.12。
▼ 基因功能
Kestila等人（1998）的结果证明去氧肾上腺素在肾脏滤过屏障的发育或功能中起着至关重要的作用。
Ruotsalainen等（1999）证明，在免疫金染色的薄片中，在足细胞足突之间的缝隙处发现了nephrin标记。芬兰型先天性肾病综合征中，裂隙隔膜和足突缺失。Ruotsalainen 等人（1999）基于新的和以前的数据讨论了狭缝隔膜中去氧肾上腺素组装的拉链状模型。
遗传性肾病综合征是一种异质性疾病，以大量蛋白尿和肾功能衰竭为特征。编码nephrin和podocin的基因突变（NPHS2；604766）导致早期出现大量蛋白尿并快速进展为终末期肾病。Podocin 定位于足细胞裂隙隔膜的插入位点，足细胞是肾脏的内脏肾小球上皮细胞。Huber 等人（2003）表明野生型 podocin 靶向质膜并形成同源寡聚物。Podocin 与质膜的特殊脂筏微域的结合是将去氧肾上腺素募集到脂筏中的先决条件。相反，podocin的致病突变R138Q（604766.0001）和R138X（604766.0002）阻止了去氧肾上腺素招募到筏中，因为R138Q突变体保留在内质网中，而R138X突变体尽管存在筏却未能与筏结合在质膜中。两种突变体都增强了去氧肾上腺素信号传导，表明脂筏靶向可能促进去氧肾上腺素信号传导。
Wartiovaara等人（2004）利用电子断层扫描检查人类、大鼠和小鼠的肾小球，证明狭缝隔膜由缠绕的分子链网络组成，其孔径与白蛋白分子相同或更小。在偶尔分层的网络中，免疫金-去氧肾上腺素抗体标记为可单独检测的、35 nm 长的球状交叉链，内衬横向细长的孔。在其基部观察到与交叉链相关的较短链。转染细胞和玻璃化溶液中重组去氧肾上腺素分子的免疫标记证实了肾脏中的发现。NPHS1 缺乏去氧肾上腺素的蛋白尿患者和去氧肾上腺素敲除小鼠仅具有狭窄的过滤狭缝，缺乏狭缝隔膜网络和 35 nm 长的链，但包含较短的分子结构。Wartiovaara等（2004）提出nephrin分子直接参与构成高分子保留狭缝隔膜及其孔隙。
Jones et al.（2006）表明，nephrin 选择性结合含有 Src 同源-2（SH2）/SH3 结构域的 Nck 转换因子蛋白（参见 NCK1, 600508 和 NCK2, 604930），从而控制体内足细胞的细胞骨架。去氧肾上腺素的细胞质尾部具有多个 YDxV 位点，一旦被 Src 家族激酶磷酸化，这些位点就会形成 Nck SH2 结构域的首选结合基序。Jones 等人（2006）表明，这种 Nck-去氧肾上腺素相互作用是去氧肾上腺素依赖性肌动蛋白重组所必需的。转基因小鼠足细胞中 Nck 的选择性缺失会导致足突形成缺陷和先天性肾病综合征。Jones 等人（2006）得出结论，他们的发现确定了一条生理信号传导途径，其中去氧肾上腺素通过基于磷酸酪氨酸的相互作用与 Nck 转换因子相连，从而与足细胞中潜在的肌动蛋白细胞骨架相连。因此，简单且广泛表达的 SH2/SH3 转换因子蛋白可以指导体内特殊细胞形态的形成。
Li等人（2012）表明，不同的合成多价大分子（包括多域蛋白和RNA）之间的相互作用会产生急剧的液-液-分层相分离，在水溶液中产生微米大小的液滴。这种宏观转变对应于小型复合物和大型动态超分子聚合物之间的分子转变。相变所需的浓度与相互作用物质的化合价直接相关。在肌动蛋白调节蛋白 N-WASP（605056）与其已建立的生物伙伴 NCK 和磷酸化去氧肾上腺素相互作用的情况下，相变对应于肌动蛋白成核因子 ARP2/3 复合物的活性急剧增加（参见 604221） ）。这种转变由去氧肾上腺素的磷酸化程度控制，这解释了如何通过激酶控制系统的这一特性以达到调节作用。Li等人（2012）得出的结论是，多价系统的广泛存在表明相变可用于在整个生物学中空间组织和生化调节信息。
▼ 分子遗传学
芬兰型先天性肾病综合征（NPHS1；256300）是一种常染色体隐性遗传疾病，其特征是子宫内大量蛋白尿和出生时肾病。Kestila 等人（1998）证明了 NPHS1 患者中与去氧肾上腺素基因分离的 4 种不同突变。芬兰患者中最常见的突变是外显子2（602716.0001）中的2个核苷酸缺失，导致移码和截短的蛋白质。在研究的 49 名芬兰 NPHS1 患者中，32 名患者的这种突变是纯合的。
Lenkkeri等人（1999）在对35名NPHS1患者进行的突变筛查中，发现nephrin基因共有32个新突变。突变包括缺失；插入；无义、错义和剪接突变；和2个常见的多态性。只有 2 名瑞典患者和 4 名芬兰患者具有典型的芬兰突变：外显子 2 中的 2 bp 缺失，称为 Fin（主要），或外显子 26 中的无义突变，称为 Fin（次要）（602716.0002）。在 7 个病例中，去氧肾上腺素基因的编码区或紧邻的 5 素侧翼区未发现突变。
Bolk等人（1999）观察到宾夕法尼亚州兰开斯特县旧教派门诺派教徒中NPHS1的发病率很高。他们发现了 26 个案例，可追溯到 20 世纪 50 年代。除 1 例外，所有病例均发生在称为格罗夫代尔会议门诺派 (Groffdale Conference Mennonites) 的小组中，该小组是由于 1927 年韦弗兰会议门诺派 (Weaverland Conference Mennonites) 分裂而形成的。Bolk 等人 (1999) 估计频率为每 500 名活产中 1 例，其发病率是芬兰观察到的发病率的 20 倍，并预测大约 8% 的格罗夫代尔门诺派教徒是 NPHS1 致病等位基因的携带者。没有已知的芬兰血统。Bolk等人（1999）证实了nephrin在NPHS1中的作用，表明一个主要突变（602716.0005）是Groffdale会议上肾病家族所共有的，并表明该突变很可能是最近起源的，由近亲繁殖并通过遗传漂变而扩增。数据表明，门诺派的主要突变可能早于韦弗兰会议的分裂，因为前一组中的 1 个先证者是双杂合子，具有 1 个主要去氧肾上腺素突变的拷贝和第二个新突变（602716.0006），可能是通过非- 门诺派血统。
Beltcheva等（2001）发现，全世界先天性肾病综合征患者中总共报告了30种nephrin基因突变。两种无义突变占芬兰所有突变的 94% 以上。在非芬兰患者中发现的大多数突变是错义突变，但也包括无义突变和剪接位点突变，以及缺失和插入。他们添加了实验室发现的 20 个新突变。
Liu et al.（2001）研究了 NPHS1 患者中 21 个错义突变的生化后果。对表达去氧肾上腺素突变体的稳定转染细胞的免疫染色表明，大多数突变体仅表现出内质网（ER）染色，而没有可检测到的细胞表面定位。表达野生型和突变型去氧肾上腺素的细胞的免疫电镜进一步证实，突变型去氧肾上腺素在内质网中大量存在，但在质膜上却没有。野生型和突变细胞系的亚细胞分级清楚地显示突变去氧肾上腺素的亚细胞分布和分子迁移率发生了改变。作者得出的结论是，细胞内去氧肾上腺素转运缺陷（可能是由于错误折叠所致）可能是 NPHS1 错义突变的最常见后果。
Koziell et al.（2002）在 37 名先天性肾病综合征患者中的 29 名患者中发现了 23 种不同的 NPHS1 基因突变。全部以纯合或复合杂合状态发生。最常见的突变是R1160X（602716.0010），它被确定为马耳他患者的创始人等位基因。
Frishberg et al.（2007）在耶路撒冷附近一个村庄的 12 名患有先天性肾病综合征的儿童中鉴定出 NPHS1 基因中 3 个新突变的纯合性或复合杂合性。他们都是 1 个近亲结婚家庭的后裔。最初，单倍型分析揭示了几种不同的单倍型，导致Frishberg等人（2007）错误地假设先天性肾病综合征存在遗传异质性。由于一名患者的肾组织中完全不存在去氧肾上腺素，因此进行了直接测序，检测到了突变。
Kitamura等人（2007）在一对患有轻度复发性肾病综合征的日本兄妹中鉴定出nephrin基因错义突变的复合杂合性（602716.0008和602716.0009）。
▼ 基因型/表型相关性
Koziell et al.（2002）分析了 41 名非芬兰 NPHS1（芬兰先天性肾病）患者、4 名基于组织学的所谓先天性局灶节段性肾小球硬化症患者和 5 名可能患有 NPHS2 的患者的 NPHS1/NPHS2 基因型/表型关系。类固醇抵抗性常染色体隐性肾病综合征；600995）。他们在 NPHS1 患者的 NPHS1 编码序列中检测到突变热点，并在一些未发现 NPHS1 突变的 NPHS1 患者中发现了 NPHS2 突变。作者提出 NPHS1/NPHS2 突变谱与 NPHS1 和 NPHS2 突变的独特双基因遗传特征存在重叠，从而导致三基因命中，并且似乎将表型从 NPHS1 修改为先天性局灶节段性肾小球硬化症之一。
▼ 动物模型
Putaala等（2001）通过同源重组使胚胎干细胞中的nephrin基因失活，建立了先天性肾病综合征的小鼠模型。灭活 Nphs1 纯合小鼠的出生频率预计为 25%。尽管出生时看似正常，但他们立即出现大量蛋白尿和水肿，并在 24 小时内死亡。无效小鼠的肾脏表现出扩大的鲍曼空间、扩张的肾小管、足细胞足突的消失以及裂隙隔膜的缺失，基本上与人类 NPHS1 患者中的情况相同。除了在肾小球足细胞中表达外，报告基因还在+/-和-/-小鼠的大脑、脊髓和胰腺中表达。在无效小鼠的大脑中没有观察到解剖学和形态学异常。
Hamano et al.（2002）也发现Nphs1缺失的小鼠在出生后不久就死亡。死亡与大量肾小球血管渗漏和肾小球上皮裂隙隔膜（GESDs）的缺失有关。电镜下肾小球基底膜正常，多种基底膜蛋白和足细胞特异性蛋白表达正常。与 GESD 相关的去氧肾上腺素缺乏是唯一发现的分子缺陷。
Liu et al.（2003）利用免疫金电子显微镜将Neph1（607428）的表达定位于啮齿类动物的肾小球裂隙隔膜。免疫共沉淀实验证明 Neph1 与狭缝隔膜的其他 2 个成分、去氧肾上腺素和 ZO1（TJP1；601009）。体内 Neph1-nephrin 相互作用的破坏导致补体和白细胞孤立的蛋白尿，且足突得以保留。Liu等（2003）得出结论，nephrin和Neph1之间的相互作用是肾小球通透性的重要决定因素。
Sohn等人（2009）发现，吗啉介导的斑马鱼胚胎中去氧肾上腺素的敲低会导致胚胎稍微弯曲，无法正常游泳并下沉。与野生型小鼠成肌细胞相比，新生去氧肾上腺素敲除小鼠的骨骼肌成肌细胞融合成大肌管的能力降低。共培养实验表明，正常人和野生型小鼠成肌细胞有效地形成新生肌管，并将额外的人类或小鼠成肌细胞累积成成熟的次级肌管。来自去氧肾上腺素敲除小鼠的成肌细胞与人类成肌细胞有效地形成新生肌管，但它们对成熟肌管的形成没有贡献。Sohn等（2009）得出结论，在骨骼肌成熟和修复过程中，去氧肾上腺素在骨骼肌成肌细胞的融合中发挥作用。
Wagner et al.（2011）观察到胚胎nephrin -/- 小鼠心脏缺陷，大约25%的nephrin -/- 胚胎在胚胎第12.5天到15.5天之间死亡。在胚胎第 12.5 天，nephrin -/- 心外膜细胞呈现球状外观，而不是正常的扁平形态，细胞间接触中断，主要间隙连接蛋白 connexin-43（GJA1；GJA1；121014）。胚胎15.5天时，nephrin-/-胚胎冠状血管数量减少，细胞凋亡增加，凋亡调节因子p75Ntr（NGFR；NGFR）表达上调。162010）。Nephrin -/- 肾细胞凋亡也增加，p75Ntr 上调。到胚胎第 18.5 天，去氧肾上腺素 -/- 心脏出现心脏纤维化，并且心脏与体重的比率增加。免疫共沉淀和哺乳动物 2 杂交分析揭示了去氧肾上腺素和 p75Ntr 之间的直接相互作用。p75Ntr 的沉默减少了去氧肾上腺素 -/- 心脏中凋亡细胞的数量。
▼ 等位基因变异体（10个精选例子）：
.0001 肾病综合征，1 型
NPHS1、2-BP DEL、121CT
Kestila等（1998）在许多芬兰类固醇抵抗性先天性肾病综合征（NPHS1；NPHS1；256300）。在研究的 49 名患者中，32 名是该突变的纯合子，8 名是复合杂合子。该突变导致移码和截短的蛋白质。所有患者都有一个共同的多态性位点创始人单倍型。这种突变被称为Fin（major）。
.0002 肾病综合征，1 型
NPHS1、ARG1109TER
在芬兰患有类固醇抵抗性先天性肾病综合征（256300）的患者中，Kestila等人（1998）在nephrin基因的外显子26中发现了C到T的转变，导致arg1109到ter（R1109X）的取代。在研究的 49 名患者中，4 名是突变纯合子，并且所有人都具有相同的多态性位点单倍型。这种突变被称为Fin（minor）。
Koziell 等人（2002）在一名患有典型严重 NPHS1 的土耳其患者中鉴定出 R1109X Fin（次要）突变的纯合性。作者表示，这是芬兰境外首次报告出现 Fin（小）现象。
.0003 肾病综合征，1 型
NPHS1、2-BP INS、1306AC
Kestila等人（1998）在北美先天性肾病综合征患者（256300）中发现nephrin基因第10号外显子出现纯合2-bp插入（1306_1308insAC），导致移码和提前终止。
.0004 肾病综合征，1 型
NPHS1，1-BP INS，3250G
在一名北美先天性肾病综合征患者（256300）中，Kestila等人（1998）在nephrin基因的外显子24中发现了一个杂合的1-bp插入（3250insG），导致移码和提前终止。另一个等位基因携带Fin（轻微）突变（602716.0002）。
.0005 肾病综合征，1 型
NPHS1，1-BP DEL，1481C
Bolk等（1999）发现宾夕法尼亚州兰开斯特县的门诺派信徒中1型肾病综合征（256300）的发病率很高。提供了研究时幸存的 2 名患者的临床详细信息。一名患者在 18 个月大时接受了肾切除术，随后每晚进行腹膜透析，并在 3.5 岁时接受了肾移植。在肾切除术之前，孩子患有一系列危及生命的问题，包括反复肾静脉血栓、严重高血压、脑炎、甲状腺功能减退、难治性贫血、高胆固醇血症、水肿、腹水和营养不良。第二名幸存儿童在研究时已 30 个月大。她直到 2 岁时才接受最少的医疗干预，此时她开始接受芬兰方案，包括依那普利、甲状腺替代品、维生素 D 和促红细胞生成素（Guez 等，1998）。开始依那普利治疗后 4 周内，她的血清白蛋白从 0.6 g/dL 增加至 2.1 g/dL，全身水肿得到缓解。当她的体重达到10至12公斤时，她才重新考虑肾移植。对 1 个先证者的所有 NPHS1 外显子的序列分析显示，外显子 12 内的核苷酸 1481 处有 1-bp 缺失（C）。该突变导致移码和蛋白质提前终止至 547 个残基；去氧肾上腺素是一种含有 1,241 个残基的蛋白质，预计是一种细胞粘附受体和/或信号蛋白。对两名幸存患者中第一名患者的分子研究表明，1481C 缺失和第二个移码突变（第 3250 个核苷酸（602716.0006）处的 1-bp 缺失（G））存在复合杂合性。后一种突变似乎很可能是非门诺派起源的。
.0006 肾病综合征，1 型
NPHS1，1-BP DEL，3250G
参见 602716.0005 和 Bolk 等人（1999）。
.0007 肾病综合征，1 型
NPHS1、GLU447LYS 和 ASP819VAL
在健康但近亲结婚的父母的后代日本男性中，Aya 等人（2000）描述了 2 个纯合形式的错义突变。一种突变，即 GAG 到 AAG 的转变，导致 glu447 到 lys（E447K）取代，被认为不太可能影响去氧肾上腺素功能。另一种突变，GAC-GTC 颠换，预测去氧肾上腺素蛋白中由 asp819-to-val（D819V）取代，被认为是芬兰型先天性肾病综合征（256300）的原因。这可能不是复合杂合性，因为在母亲中发现了相同的 2 个杂合碱基变化。没有报道有关父亲的数据。本例中的胎盘重780克。出生后不久就出现紫绀和呼吸急促。由于肾功能衰竭，7个月时需要进行腹膜透析。一位哥哥在 7 个月大时因肾衰竭去世。二哥在8岁时就因胚胎性横纹肌肉瘤去世，该瘤起源于右背肌肉，未浸润肾脏。该兄弟的 DNA 中不存在错义突变。
.0008 肾病综合征，1 型
NPHS1、CYS265ARG
一对患有芬兰先天性肾病轻度变异型的日本兄妹（NPHS1；256300），Kitamura et al.（2007）鉴定了 NPHS1 基因中 793T-C 转变的复合杂合性，导致 Ig 结构域 3 中的 cys265-to-arg（C265R） 取代，以及 NPHS1 中的 2464G-A 转变基因，产生val822-to-met（V822M; 602716.0009）Ig 结构域 7 和 8 之间间隔区的替换。没有泌尿系统异常的父母各自分别有 1 个错义突变杂合，而这些突变在 74 个对照染色体中未发现。COS-7 细胞中的表达研究表明，C265R 突变破坏了第三个 Ig 结构域内二硫键的形成，导致突变蛋白主要被捕获在内质网（ER）内。相比之下，尽管观察到部分 ER 滞留，但 V822M 变异蛋白到达质膜。抗体交联实验显示，与野生型去氧肾上腺素所见的明显大点状染色相比，V822M变体质膜上有细颗粒状的点状图案，表明V822M突变蛋白的横向寡聚化受损。
Shono et al.（2009）报道了去氧肾上腺素变体C265R和V822M复合杂合性的生化效应。当异源表达时，这些变体表现出正常的代谢半衰期和筏结合。V822M 突变蛋白的聚集未能引起最大程度的酪氨酸磷酸化和肌动蛋白重组，表明无法组装成功能性膜微结构域。Shono等人（2009）提出，C265R和V822M突变体可能组成功能失调的狭缝隔膜复合体，因为它们的混合缺陷包括细胞表面靶向性降低和信号微域组装无效。有缺陷的裂隙隔膜可能会导致对免疫原性刺激的敏感性和复发表型的倾向。
.0009 肾病综合征，1 型
NPHS1、VAL822MET
参见 602716.0008 和 Kitamura 等人（2007）。
.0010 肾病综合征，1 型
NPHS1、ARG1160TER
Koziell等人（2002）在16例1型肾病综合征患者中（256300）在NPHS1基因的外显子27中发现了纯合的3478C-T转变，导致arg1160到ter（R1160X）的取代。其中 13 名患者来自马耳他，单倍型分析表明存在创始人效应。10 名患者患有严重疾病并过早死亡，而 6 名患者患有较轻微的疾病。
