骨形态发生蛋白 15; BMP15
生长/分化因子 9B；GDF9B
HGNC 批准的基因符号：BMP15
细胞遗传学定位：Xp11.22 基因组坐标（GRCh38）：X:50,910,735-50,916,641（来自 NCBI）
▼ 克隆与表达
骨形态发生蛋白（BMP）家族是转化生长因子-β超家族的一部分（参见TGFB1，190180），该家族包括生长和分化因子的大家族。这些蛋白质被合成为前肽原，被切割，然后加工成二聚体蛋白质。除了少数例外，TGFB 超家族的成员由 7 个空间保守的半胱氨酸残基定义。Dube等人（1998）通过对TGFB超家族的BMP/Vg1/DPP亚组的保守氨基酸使用退化寡核苷酸，在小鼠和人类中鉴定了BMP家族的另一个成员，BMP15。392 个氨基酸的前原肽表现出 63% 的总体氨基酸同一性，并且都具有 5 个潜在的 N 连接糖基化位点，其中 3 个在物种之间空间保守。Dube et al.（1998）通过Northern blot分析表明，小鼠Bmp15仅在卵巢中表达。原位杂交表明，在原始卵泡募集后不久，Bmp15 仅在卵母细胞中表达，并且这种表达一直维持到排卵后。人和小鼠蛋白含有 7 个保守半胱氨酸残基中的 6 个；链间二硫键形成所必需的半胱氨酸缺失。Bmp15 的近亲 Gdf9（601908）也缺少这个半胱氨酸残基，Gdf9 是卵母细胞特异性生长因子，是卵泡发生和生育所需的。Bmp15 和 Gdf9 的时空模式是相同的。Dube et al.（1998）认为BMP15可能以同源二聚体或与Gdf9形成异源二聚体参与卵母细胞成熟和卵泡发育。
▼ 基因功能
Aaltonen等人（1999）通过原位杂交和免疫组织化学分析确定了GDF9 mRNA和蛋白在人类卵泡发生过程中的定位，并与GDF9B进行了比较。在腹腔镜手术中获得的卵巢皮质组织材料的冷冻切片中，在原始卵泡中未检测到 GDF9 转录本，但在初级卵泡中大量表达。通过 RT-PCR 分析只能在性腺中检测到人 GDF9B 转录本，原位杂交研究表明 GDF9B 不在小型初级卵泡中表达，而是在晚期初级卵泡的卵母细胞中表达。作者得出结论：（1）GDF9 mRNA和蛋白在人卵巢初级卵泡的卵母细胞中大量表达，表明GDF9转录本在卵泡发生的早期阶段被翻译；（2）人GDF9B在性腺中特异性表达水平较低。 （3）在卵泡发育过程中，人卵母细胞中GDF9 mRNA的表达开始稍早于GDF9B；(4)该结果与GDF9和GDF9B可能以卵巢特异的方式调节人类卵泡发生的观点一致。
Otsuka et al.（2000）利用原位杂交和免疫组织化学分析证明了在卵泡发育过程中卵母细胞中BMP15的选择性表达和增加。免疫印迹分析检测到 16-kD 和 50-kD 蛋白质。功能分析表明，向大鼠颗粒细胞添加BMP15可增加增殖和DNA合成，而不受FSH影响（见136530）。BMP15 使 FSH 诱导的孕酮产生显着减少，但对 FSH 刺激的雌二醇产生没有影响，表明 BMP15 是 FSH 功能的选择性调节剂。
▼ 基因结构
Dube et al.（1998）确定小鼠和人类的BMP15蛋白均由2个外显子编码；第一个外显子编码 17 个氨基酸信号肽和前肽区域的第一部分，第二个外显子编码前肽区域的其余部分和整个预测的 125 个氨基酸成熟结构域。
▼ 测绘
Dube et al.（1998）通过FISH将人类BMP15基因定位到Xp11.2。Aaltonen et al.（1999）利用 FISH 证实了这种定位。通过使用种间回交面板，Dube等人（1998）将小鼠Bmp15基因定位到X染色体的着丝粒，该区域与人类Xp11表现出同线性同源性。
▼ 分子遗传学
卵巢发育不全2
Di Pasquale等（2004）描述了2位核型正常的姐妹因卵巢发育不全而患有高促性腺激素性卵巢功能衰竭（ODG2；300510）。BMT15前肽区杂合非保守取代（Y235C；300247.0001）在两姐妹身上都被鉴定出来。这种突变遗传自父亲。突变体BMP15似乎加工异常，与颗粒细胞生长减少有关，并拮抗野生型蛋白对颗粒细胞增殖的刺激活性。这个家族代表了X染色体连锁人类疾病的一个特殊例子，该疾病专门影响杂合女性，她们从未受影响的父亲那里继承了遗传改变。
卵巢早衰4
Dixit et al.（2006）对 133 名经促性腺激素证实卵巢早衰（参见 POF4, 300510）、60 名原发性闭经、9 名继发性闭经和 197 名对照印度女性的 BMP15 基因进行了测序，并鉴定出 11 个错义突变。仅在卵巢早衰或原发性闭经的情况下（参见例如300247.0002-300247.0004）。三种常见变体（-9C-G, rs3810682; 308A-G；选择（852C-T，rs17003221）进行单倍型分析，发现所谓的GGC单倍型与卵巢功能衰竭显着相关（p = 0.0075）。Dixit et al.（2006）得出结论，BMP15基因与卵巢功能衰竭的病因高度相关。
在 166 名无关的特发性卵巢早衰（POF）患者和白种人对照患者群体中，Di Pasquale 等人（2006）在 6 名患者中发现了 2 个新的错义改变。1例发现R68W替换（300247.0005），5例发现A180T替换（300247.0006）。在所有对照中均未发现这两种变异。这些新的突变是在继发性闭经的病例中发现的。作者描述了杂合 BMP15 基因变异与 POF 表型的显着相关性（7/166 例患者：4.2%；与对照相比，P 小于 0.003）。
Rossetti等人（2009）对300名无血缘关系的白人女性进行了特发性明显原发性卵巢功能不全（POI）筛查，其中45名女性患有原发性闭经，255名女性患有继发性闭经。作者在 29 名女性中发现了 5 个杂合 BMP15 错义变异，而在 216 名对照者中未发现这些变异。体外研究表明，包括 R68W 在内的 3 种错义变体的成熟蛋白分泌量显着减少，而包括 A180T 在内的其他 2 种错义变体的分泌量与野生型相似；荧光素酶报告基因检测证实前 3 个变体的活性大幅降低，而其他 2 个变体的活性则保留或略有降低。作者观察到 BMP15 突变没有明确的基因型/表型相关性，并指出他们研究的最有害突变发现于 20 岁和 30 岁出现 POI 的女性中，而携带者中 POI 发生在 20 岁之前2 个不太有害的突变。Rossetti et al.（2009）提出BMP15变异可能导致POI的发生，并与其他改变一起导致卵巢缺陷。
▼ 动物模型
多次排卵在人类、牛和许多品种的羊中并不常见。垂体促性腺激素和卵巢因子精确调节卵泡发育，因此通常只选择 1 个卵泡进行排卵。然而，因弗代尔羊携带自然发生的 X染色体连锁突变，导致杂合子的排卵率增加以及双胞胎和三胞胎的出生，但纯合子的原发性卵巢功能衰竭。纯合突变羊的生殖细胞发育、卵泡形成和卵泡生长的最早阶段是正常的，但初级阶段之后的卵泡发育受到损害。与因弗代尔羊无关的第二个羊科汉纳羊被发现具有相同的 X染色体连锁表型。这两只动物杂交产生了杂合的、双突变的、不育的雌性，其表型与纯合的 Inverdale 雌性没有区别。Galloway et al.（2000）报道，突变位点定位到与人类Xp11.4-p11.2同线性的染色体区域，其中包含BMP15基因。Galloway et al.（2000）表明Inverdale 和Hanna 羊中存在孤立的种系点突变。这些发现证实，BMP15 对于女性生育能力至关重要，并且卵巢衍生因子的自然突变可以以剂量敏感的方式导致排卵率增加和不孕表型。与X染色体缺陷相关的卵巢发育不全是众所周知的，X0小鼠和人类都会发生卵巢早衰（特纳综合征）。尽管一些 X染色体连锁基因已被提议作为这些疾病中不孕效应的候选基因，但其机制仍然不清楚。Galloway等人（2000）的研究结果提出了BMP15突变可能是相关机制之一的可能性。
Hashimoto等人（2005）比较了多排卵小鼠和单排卵人类BMP15的分子特征。他们确定，老鼠Bmp15的前区抵抗切割，导致成熟老鼠蛋白的产生出现缺陷。含有与成熟人BMP15序列融合的小鼠原区的嵌合蛋白也没有在转染细胞中加工成成熟的分泌蛋白。Hashimoto et al.（2005）得出结论，小鼠 Bmp15 的产生缺陷与小鼠中观察到的高排卵配额和产仔数有关。
Bmp15和Gdf9（601918）的杂合和纯合错义突变分别导致母羊生育力升高和不育。Liao等人（2004）使用重组人BMP15和GDF9，其突变与绵羊中鉴定的突变相对应，发现2个BMP15点突变减少了BMP15和GDF9的分泌。GDF9点突变本身对GDF9功能影响不大，但增强了BMP15突变对BMP15和GDF9分泌的影响。
▼ 等位基因变异体（6个精选例子）：
.0001 卵巢发育不全2（1家）
BMP15、TYR235CYS
Di Pasquale等（2004）报道了一个意大利家庭，其中2个姐妹因卵巢发育不全而患有高促性腺激素性卵巢功能衰竭（ODG2；300510）。23岁时，先证者出现原发性闭经和轻度多毛症。17岁时，在阑尾切除术中，腹腔镜检查显示卵巢呈条纹状，子宫发育不全。她的妹妹也患有类似的月经缺陷，并在 13 岁时出现过一次点滴出血。这些患者的表型与卵泡刺激素完全抵抗的患者中观察到的表型相似（见233300）。姐妹中 BMP15 的杂合突变是 BMP15 基因 704 碱基对处的 A 到 G 转变，导致 tyr235 到 cys（Y235C）氨基酸取代。父亲是半合子携带者，而母亲则具有野生型 BMP15 编码序列。该突变发现于第二个外显子，即编码前肽区域的 BMP15 基因高度保守的部分。在 120 个种族匹配对照的 210 个等位基因中未发现该突变。Di Pasquale et al.（2004）证明了突变蛋白对野生型的显性失活效应，并预测该突变会引起BMP15前体构象的相关改变，可能导致加工改变和潜在形式或蛋白的激活受损。异常二聚化。
.0002 卵巢早衰 4
BMP15、ARG76CYS
在 5 名患有 POF4 的印度女性中（参见 300510），其中 2 名患有原发性闭经，Dixit 等人（2006）鉴定出 BMP15 基因外显子 1 中 226C-T 转变的杂合性，导致 arg76 到 cys（ R76C）替代。1 名患有 POF 的女性的卵巢未显现，另一名女性的卵巢呈条纹状；其中1例原发性闭经患者苗勒管发育不全、双侧盆腔肾、第二性征缺陷。
.0003 卵巢早衰 4
BMP15、ALA180THR
在 3 名患有 POF4 的印度女性中（参见 300510），其中 2 名患有原发性闭经，Dixit 等人（2006）鉴定出 BMP15 基因外显子 2 中 538G-A 转变的杂合性，导致 ala180-to-thr（ A180T）替代。其中一名原发性闭经患者也被发现身材矮小。
.0004 卵巢早衰 4
BMP15、GLU211TER
在一名患有 POF4 的 28 岁印度女性中（参见 300510），Dixit 等人（2006）鉴定了 BMP15 基因外显子 2 中 631C-T 转变的纯合性，导致 glu211-to-ter（E211X）代换。该患者卵巢严重发育不全，完全不孕，从未初潮，且促性腺激素水平较高。她还患有面瘫，下颌骨歪斜。Dixit et al.（2006）认为这可能表明 BMP15 基因的发育作用。
.0005 卵巢早衰 4
BMP15、ARG68TRP
16岁卵巢早衰患者（POF4；Di Pasquale et al.（2006）发现BMP15基因第202位核苷酸处存在杂合性C-T转变，导致第68位密码子（R68W）处的arg-to-trp取代（见300510）。预计该突变会导致前体结构发生重大改变，碱性带正电的精氨酸被芳香族中性色氨酸取代。患者的母亲、祖母和 6 个表兄弟姐妹在 28 岁之前就经历了更年期提前。
Rossetti et al.（2009）在原发性卵巢功能不全的白人患者中鉴定出 BMP15 基因 R68W 突变的杂合性。HEK293 细胞的转染研究显示，分泌的成熟蛋白显着减少，估计比野生型低 8 倍。荧光素酶报告基因检测显示，与野生型相比，活性降低了 25% 至 33%。
.0006 卵巢早衰 4
BMP15、ALA180THR
5例卵巢早衰（POF4；见300510）表现为继发性闭经，Di Pasquale et al.（2006）发现BMP15基因第538位核苷酸处存在杂合G-A转换，导致ala180-to-thr（A180T）取代。A180T 变异导致引入了容易改变该区域电荷的极性残基。卵巢衰竭的发病年龄为 21 至 29 ，之前有一段时期的月经不调。
Rossetti et al.（2009）在原发性卵巢功能不全的白人患者中鉴定出 BMP15 基因 A180T 突变的杂合性。用 A180T 变体对 HEK293 细胞进行的转染研究表明，成熟蛋白的分泌量与野生型相似，并且荧光素酶报告基因测定显示出保守的刺激活性。
