富含亮氨酸重复的 G 蛋白偶联受体 4；LGR4
G蛋白偶联受体48; GPR48
HGNC 批准的基因符号：LGR4
细胞遗传学定位：11p14.1 基因组坐标（GRCh38）：11:27,365,961-27,472,790（来自 NCBI）
▼ 说明
G蛋白偶联受体（GPCR）在多种生理功能中发挥着关键作用。富含亮氨酸的GPCR（LGR）家族的成员，例如GPR48，具有多个N端富含亮氨酸的重复序列（LRR）和7次跨膜结构域（Weng et al., 2008）。
▼ 克隆与表达
Hsu等人（1998）通过以已知GPCR作为查询的EST数据库检索，鉴定出编码人类GPR48跨膜结构域4和5的EST，他们将其称为LGR4。通过RT-PCR和对大鼠卵巢cDNA文库的重复筛选，孤立并鉴定了编码大鼠Lgr4的全长cDNA。预测的951个氨基酸的大鼠Lgr4蛋白含有信号肽；N 侧翼和 C 侧翼富含半胱氨酸的序列，由 17 个 LRR 分隔；5个潜在的N-糖基化位点；跨膜区；145个残基的胞质尾，具有多个磷酸化位点和一个保守的潜在蛋白激酶A（见176911）磷酸化位点。对人体组织的 Northern 印迹分析在多种类固醇生成组织和许多其他组织中检测到 5.5-kb LGR4 转录物。
Loh等人（2001）克隆了人类GPR48。与大鼠Lgr4一样，推导的人GPR48蛋白具有951个氨基酸和相似的结构。Northern 印迹分析检测到 GPR48 的广泛表达，在胰腺中表达最高。在大脑中，GPR48 的最高表达位于海马和杏仁核。Gpr48在小鼠胚胎中的表达早在胚胎第7天（E）就开始表达，并在E15达到高峰。
Mancini等人（2020）利用原位杂交技术在小鼠胚胎发育中检测到Lgr4在犁鼻器（VNO）、嗅上皮（OE）和腹侧下丘脑中显着表达。Lgr4 mRNA 在发育早期（E10.5）在 OE 的原基中被检测到。在 Lgr4 强阳性环境中，在 E14.5 处观察到促性腺激素释放激素（GnRH）神经元与 VNO 相邻，并且与 Lgr4 阳性腹侧下丘脑细胞一起迁移。在 E12.5，已离开 VNO 进入鼻间充质的 GnRH 神经元被发现不表达 Lgr4。在检测 Wnt 反应细胞的小鼠模型中，作者在 VNO 和 OE 中发现了强信号，与 Lgr4 的表达模式完全匹配。作者认为，LGR4 可能在 GnRH 神经元发育或 GnRH 神经元从 VNO 退出并开始迁移中发挥作用。
▼ 基因结构
Loh等（2001）通过基因组序列分析确定GPR48基因包含18个外显子，跨度超过60 kb。
▼ 测绘
Hsu et al.（1998）利用FISH将GPR48基因定位到染色体5q34-q35.1。然而，Loh等（2000）利用体细胞杂交、放射杂交和基因组序列分析，将GPR48基因定位到染色体11p14-p13，靠近WAGR综合征（194072）区域的BDNF基因（113505）。通过种间回交分析，他们将小鼠基因定位到染色体2的一个区域，该区域显示出与人类染色体11p14-p13同线性的同源性。
▼ 基因功能
Hsu et al.（1998）发现，由黄体生成素受体（152790）的胞外结构域与Lgr4的跨膜和胞质结构域组成的嵌合受体的表达导致hCG（118860）结合，但cAMP的基础产量没有增加，表明 LGR4 可能通过另一种机制发出信号。
De Lau等人（2011）发现小鼠肠道中LGR5（606667）和LGR4的条件性缺失会损害Wnt（见164820）靶基因的表达，导致肠隐窝的快速死亡，从而抑制Wnt通路。质谱分析表明 Lgr4 和 Lgr5 与 Frizzled/Lrp Wnt 受体复合物相关。4个R-spondins中的每一个（RSPO1, 609595; RSPO2，610575；RSPO3，610574；分泌型 Wnt 通路激动剂 RSPO4, 610573）可以与 Lgr4、Lgr5 和 Lgr6（606653）结合。在 HEK293 细胞中，RSPO1 增强了 WNT3A（606359）启动的经典 WNT 信号。去除 LGF4 不会影响 WNT3A 信号传导，但会消除 RSPO1 介导的信号增强，这种现象可以通过重新表达 LGR4、LGR5 或 LGR6 来挽救。小鼠肠隐窝培养物中 Lgr4/5 的基因缺失导致 Rspo1 的表型消失，并且可以通过 Wnt 通路激活来挽救。Lgr5 同源物是兼性 Wnt 受体成分，通过可溶性 R-spondin 蛋白介导 Wnt 信号增强。
▼ 分子遗传学
骨矿物质密度定量性状基因座 17
Styrkarsdottir等人（2013）通过对冰岛人的全基因组测序，发现了LGR4基因中罕见的无义突变（376C-T；606666.0001）与低骨密度和骨质疏松性骨折密切相关（BMND17; 615311）。Styrkarsdottir et al.（2013）指出，在Lgr4突变小鼠中已经报道了除与骨形成和重塑相关的异常之外的各种异常（参见动物模型）。他们确定了 376C-T 突变与几种非骨相关表型的关联，并得出结论，与 376C-T 突变相关的表型与 Lgr4 突变小鼠中报道的表型重叠。
自限性青春期延迟
对67个自限性青春期延迟（DPSL；Mancini et al.（2020）鉴定了6个家族，其中LGR4基因杂合错义突变（606666.0002-606666.0004）与疾病分离。LGR4 突变蛋白表现出 Wnt/β-catenin（参见 116806）信号传导受损，这是由蛋白表达、运输和降解缺陷引起的。
▼ 动物模型
Mazerbourg et al.（2004）获得的Lgr4 -/- 和Lgr4 +/- 小鼠出生时的数量低于预期，并且大多数Lgr4 -/- 出生的动物在2天内死亡。与野生型小鼠相比，Lgr4 -/- 小鼠出生时总体体重下降了 14%，肾脏和肝脏分别下降了 30% 和 40%。Lgr4 -/- 新生儿未发现大体形态异常，组织学分析显示 Lgr4 -/- 肾脏和肝脏明显正常。Mazerbourg et al.（2004）利用β-半乳糖苷酶报告基因，在胚胎第19.5天的转基因胚胎小鼠中发现Lgr4广泛表达，在脑、鼻腔、脊柱、胸腔、心脏、肠、肾脏、肾上腺中高表达、胃、膀胱、骨和软骨。成年转基因小鼠表现出相似的表达模式，但在心脏中表达较弱，在肝脏中表达较强。
Mendive 等人（2006）使用与 Mazerbourg 等人（2004）使用的混合遗传背景不同的小鼠，发现 Lgr4 表达敲除后没有子宫内或围产期死亡。出生后第 7 天，Lgr4 -/- 小鼠明显小于野生型或 Lgr4 +/- 小鼠，并且它们在成年后仍然较小。仅在睾丸和附睾中发现器官质量不成比例地减少。这些器官的细胞增殖显着减少，管伸长出现多种异常，不同睾丸和附睾结构出现堵塞、回旋减少和囊肿形成。
Kato et al.（2007）报道，除了胚胎/新生儿完全死亡之外，Lgr4敲除小鼠还会导致肾脏发育不全和“出生时睁眼”表型。角质形成细胞特异性 Lgr4 敲除也导致高比例的出生时睁眼表型。在体外，Lgr4 -/- 角质形成细胞显示出运动性降低。
Weng et al.（2008）发现小鼠Gpr48缺失会阻碍胚胎生长。大约 60% 的 Gpr48 -/- 小鼠在围产期死亡。幸存的 Gpr48 -/- 小鼠表现出广泛的眼前节发育不全，包括小眼球、虹膜发育不全、虹膜角膜角畸形、角膜发育不全和白内障。Gpr48 -/- 小鼠在出生后早期阶段就检测到虹膜肌生成和眼细胞外基质稳态缺陷，而在 6 个月大时检测到神经节细胞丢失、内核层变薄和青光眼早发。基因表达分析显示 Gpr48 -/- 小鼠中 Pitx2（601542）的显着下调。对具有组成型活性的 Gpr48 的体外研究表明，Pitx2 是 Gpr48 介导的 cAMP-CREB 的直接靶点（参见 CREB1；123810）调节眼前节发育的信号通路。
Luo et al.（2009）发现Gpr48 -/- 小鼠在胚胎发育和出生后的成骨细胞分化和矿化方面表现出显着的延迟，但软骨细胞的增殖和成熟却没有显着延迟。对培养的 Gpr48 -/- 成骨细胞以及小鼠成骨细胞和软骨细胞系的分析表明，Gpr48 通过 cAMP-PKA 调节骨形成和重塑（参见 PRKA1A；188830）-ATF4（604064）信号通路。
Wang等（2012）发现，尽管血浆醛固酮（见124080）水平升高，但Gpr48亚型突变小鼠仍存在高钾血症、失水和盐排泄增加，提示醛固酮抵抗。当突变小鼠接受低钠饮食的挑战时，这些特征变得更加明显。突变小鼠还出现低钠血症，肾素（179820）表达和活性增加，类似于I型假性醛固酮增多症（PHA1；见177735）。肾脏盐皮质激素受体显着下调（MR；600983）及其下游目标。野生型 Gpr48 通过 Mr 启动子中的非典型 cAMP 响应元件，通过 cAMP-PKA 途径上调 Mr 表达。
AGR 综合征是 WAGR 综合征（194072）的一个亚组，患者不会发生肾母细胞瘤，并且与 LGR4 基因所在的染色体 11p14.1-p13 缺失有关。Yi等（2014）发现，缺乏Lgr4的小鼠出现无虹膜、多囊肾、泌尿生殖系统异常和智力低下，与AGR综合征的病理缺陷类似。Lgr4 失活显着增加细胞凋亡并减少参与 WAGR 综合征相关器官发育的多个基因的表达。Yi等（2014）提出LGR4是AGR综合征发病机制的候选基因。
Mancini 等人（2020）生成了 Lgr4 +/- 小鼠，并观察到与野生型雌性相比，杂合雌性突变体的阴道开放延迟，这是小鼠青春期开始的一个替代指标。然而，雄性和雌性 Lgr4 +/- 小鼠的生育能力似乎正常，并且雌性杂合子和野生型雌性之间的性腺大小相似。相比之下，Lgr4 -/- 小鼠未能完全进入青春期，并且表现出性腺尺寸大幅减小。这些发现表明，与人类表型一致，Lgr4 单倍体不足会延迟青春期，而不会影响成人的生育能力。对胚胎早期鼻基板区、胚胎后期下丘脑以及出生后小鼠鼻基板区促性腺激素释放激素（GnRH）神经元数量的分析表明，Lgr4 -/- 小鼠的 GnRH 神经元数量明显减少。至野生型小鼠。Lgr4 +/- 小鼠显示出中间的 GnRH 神经元数量。发育中的斑马鱼中 lgr4 的敲低也会导致 GnRH 神经元发育和形态的显着缺陷。
▼ 等位基因变异体（4个精选例子）：
.0001 骨矿物质密度定量性状基因座 17
LGR4、ARG126TER
Styrkarsdottir等（2013）通过对2230名冰岛人的全基因组测序，发现LGR4基因的外显子4中存在一个罕见的SNP，引入了无义密码子（c.367C-T；arg126 至 ter；R126X）与低骨密度密切相关（BMND17；615311）（OR = 6.45, p = 5.2 x 10（-8）），伴有骨质疏松性骨折（OR = 3.12, p = 0.00013），并符合骨质疏松症的 BMD 定义（OR = 3.27, p = 0.000050）。在重复测量 BMD 的 5,835 名个体中，367C-T 突变与年龄相关的 BMD 变化没有关联，这表明该突变的作用是降低峰值骨量，而不是增加与年龄相关的骨丢失率。预计该突变会完全破坏 LGR4 蛋白的功能。在杂合子携带者的白细胞和脂肪组织中检测到突变的 LGR4 mRNA 水平降低，这与无义介导的衰退一致。
.0002 青春期延迟，自我限制
LGR4、GLY363CYS（rs117543292）
4个家系（B家、C家、D家、E家）8名受影响个体中出现自限性青春期延迟（DPSL；619613），Mancini et al.（2020）鉴定了LGR4基因中c.1087G-T颠换（c.1087G-T, NM_018490.3）的杂合性，导致gly363到cys（G363C）的取代胞外域LRR12可变区内高度保守的残基。该突变经桑格测序证实，在家族中与疾病完全分离，并且也存在于 3 个“未知”表型的家族成员中。在瞬时转染的 HEK293T 细胞中，与野生型蛋白相比，G363C 突变体显示激活经典 Wnt（参见 164820）/β-catenin（参见 116806）信号传导的能力显着降低。蛋白质印迹和光密度分析表明 G363C 突变体水平降低，表明蛋白质生产存在缺陷。对 HEK293T 细胞表面表达的流式细胞术分析证实了这一发现，显示与野生型相比，中位荧光强度降低。此外，在放线菌酮处理的转染HEK293T细胞中进行的实验表明，G363C突变体的半衰期明显短于野生型蛋白。
.0003 青春期延迟，自我限制
LGR4、ILE96VAL（rs757351670）
一个家庭（A家庭）2代以上的5名受影响个体中出现自限性青春期延迟（DPSL；619613），Mancini et al.（2020）鉴定了LGR4基因中c.286A-G转换（c.286A-G, NM_018490.3）的杂合性，导致在a处发生ile96到val（I96V）的取代胞外域LRR2可变区内高度保守的残基。桑格测序证实了这种突变，该突变与家族中的疾病完全分离，并且也存在于 1 个“未知”表型的家族成员中。在瞬时转染的 HEK293T 细胞中，与野生型蛋白相比，I96V 突变体表现出激活经典 Wnt（参见 164820）/β-catenin（参见 116806）信号传导的能力显着降低。蛋白质印迹和光密度分析表明 I96V 突变体水平降低，表明蛋白质生产存在缺陷。对 HEK293T 细胞表面表达的流式细胞术分析证实了这一发现，显示与野生型相比，中位荧光强度降低。此外，在放线菌酮处理的转染HEK293T细胞中的实验表明，I96V突变体的半衰期明显短于野生型蛋白。
.0004 青春期延迟，自我限制
LGR4、ASP844GLY（rs34804482）
2名兄弟和1名受影响的儿子（家庭F）患有自限性青春期延迟（DPSL；619613），Mancini et al.（2020）鉴定了LGR4基因中c.2531A-G转换（c.2531A-G, NM_018490.3）的杂合性，导致asp844到gly（D844G）的取代胞内结构域内高度保守的残基。桑格测序证实了家族中存在疾病的突变和分离；该变异也存在于 1 个“未知”表型的家族成员中。在瞬时转染的 HEK293T 细胞中，与野生型蛋白相比，D844G 突变体显示激活经典 Wnt（参见 164820）/β-catenin（参见 116806）信号传导的能力显着降低。蛋白质印迹和光密度分析表明 D844G 突变体的水平降低，表明蛋白质生产存在缺陷。对 HEK293T 细胞表面表达的流式细胞术分析证实了这一发现，显示与野生型相比，中位荧光强度降低。
