LIM同源基因转录因子1，β；LMX1B
LMX1.2
HGNC 批准的基因符号：LMX1B
细胞遗传学定位：9q33.3 基因组坐标（GRCh38）：9:126,613,928-126,701,032（来自 NCBI）
▼ 说明
LMX1B 基因编码属于 LIM-同源域蛋白家族的转录因子。这些蛋白对于脊椎动物背肢结构、肾小球滤过屏障的组成部分和眼前节的正常发育具有病毒性（Isojima 等人，2014 年和 Hall 等人，2017 年总结）。
▼ 克隆与表达
LIM-同源结构域蛋白的特征是存在 2 个串联半胱氨酸/富含组氨酸、锌结合的 LIM 结构域。LMX1（600298）是一种在产生胰岛素的β细胞系中选择性表达的含有LIM同源结构域的蛋白质，已被证明可以激活胰岛素基因转录。Iannotti et al.（1997）利用仓鼠LMX1序列检索人类EST数据库，孤立出人类LMX1基因，用于物理作图和多态性标记的鉴定。他们获得了2个高度同源的序列，最初是通过人类染色体9的外显子捕获来鉴定的（Church et al., 1994），并表明ESTs代表一个密切相关但不同的基因，命名为LMX1.2或LMX1B。Iannotti et al.（1997）发现人LMX1B和相应仓鼠LMX1的482-bp RT-PCR产物序列在氨基酸水平上具有92%的一致性，并且DNA结合域是100%相同的在氨基酸水平上。他们利用人类染色体9 EST重新筛选仓鼠胰岛β细胞库并分离出仓鼠LMX1B。序列比对表明，人和仓鼠LMX1B和鸡LMX1（Vogel等，1995）是同一基因的同源物，与仓鼠LMX1密切相关。Iannotti等（1997）对11个成人组织的总RNA进行RT-PCR分析，发现LMX1B在大部分组织中表达，其中在睾丸、甲状腺、十二指肠、骨骼肌和胰岛中表达量最高。
Dreyer等人（1998）分离出LMX1B cDNA，并指出开放读码组编码372个氨基酸，包含2个N端锌结合LIM结构域、1个同源结构域和1个C端富含谷氨酰胺的结构域。小鼠和人类序列99%相同。对人类胎儿和成人组织 RNA 的 Northern 印迹分析揭示了胎儿和成人肾脏中丰富的主要 7.0-kb 转录本。
Dunston 等人（2004）在 LMX1B 基因中鉴定了一个上游起始密码子，该密码子与之前确定的开放解读码组符合读框，根据外显子 7 剪接位点的选择，将蛋白质延伸至 395 或 402 个氨基酸。该起始密码子的上游是 2 个额外的短开放解读码组。
▼ 基因功能
Dreyer et al.（2000）通过原位杂交发现Lmx1b在背侧间质组织（肌肉、肌腱、关节和髌骨的前体）以及小鼠肢体的前部结构中强烈表达，模拟关节的前后梯度指甲髌骨综合征（NPS；NPS；161200）。转染研究表明LIM结构域相互作用蛋白LDB1（603451）和螺旋-环-螺旋蛋白E47/shPan1（147141）均调节LMX1B的作用。虽然 E47/shPan1 与 LMX1B 共转染对报告基因活性产生协同效应，但 LDB1 下调 LMX1B 介导的反式激活，而与 E47/shPan1 无关。突变的 LMX1B 蛋白含有影响每个螺旋或同源结构域 N 端臂的人类突变，消除了反式激活，而 LIM B 结构域和截短突变保留了残余活性。在混合研究中，这些突变未能以显性失活的方式作用于野生型 LMX1B，从而进一步支持单倍体不足作为 NPS 发病机制的潜在机制。
Kania et al.（2000）表明Lim1（LHX1; 601999）和Lmx1b控制哺乳动物肢体发育中运动轴突的初始轨迹。一组外侧运动柱（LMC）神经元表达 Lim1，确保它们的轴突选择肢体的背侧轨迹。以互补的方式，背肢间充质细胞表达 Lmx1b 可以控制内侧和外侧 LMC 神经元的背侧和腹侧轴突轨迹。在缺乏这两种蛋白质的情况下，运动轴突似乎随机选择背侧和腹侧轨迹。因此，LIM 同源域蛋白在运动神经元和细胞内起作用，引导运动轴突建立轴突轨迹中二元选择的保真度。
Morello et al.（2001）报道，在Lmx1b -/- 小鼠中，肾小球基底膜中IV型胶原的α-3和α-4链的表达强烈减少，而α-1、α- 2、α-5 IV型胶原蛋白不变。此外，LMX1B 特异性结合 s 和人 COL4A4（120131）内含子 1 中的推定增强子序列，并上调含有该增强子样序列的报告构建体。这些数据表明，LMX1B直接调节正常GBM形态发生所需的α-3（IV）和α-4（IV）胶原的协调表达，并且其在肾小球基底膜中的失调导致指甲-髌骨的肾脏病理和肾病综合症。
Ding et al.（2003）提出的证据表明，Lmx1b是小鼠中枢神经系统5-HT（5-羟色胺）神经元发育所必需的，并且Lmx1b是Shh（600725）和Shh下游的关键介质。 Nkx2.2（604612）在信号级联中指导5-HT神经元的规范和/或分化。
Johnson 和 Tabin（1997）回顾了该基因（他们将其称为 LMX1）和其他基因在肢体发育中的作用。
Marini 等人（2005）使用直接酵母 2-杂交测定和免疫共沉淀研究证明了 LMX1B 和 PAX2 基因（167409）之间的相互作用。删除构建体的实验表明 LMX1B 同源结构域与 PAX2 同源结构域相互作用。Marini et al.（2005）提出PAX2可能是NPS的修饰基因。
Donovan 等人（2019）通过分析 Lmx1b 条件敲除小鼠，发现 Lmx1b 是 5-HT 轴突上行和下行投射通路形成所必需的，因为 5-HT 神经元中 Lmx1b 缺陷导致主要通路形成延迟，随后导致 5-HT 轴突投射通路的形成延迟。上升轴突无法选择性地进入先前存在的纤维束。在小鼠发育的不同出生后早期时间点对 Lmx1b 进行阶段特异性敲低表明，Lmx1b 在连续阶段暂时发挥作用，控制 5-HT 轴突初级生长、选择性路由和末端分枝。RNA测序分析表明，Lmx1b控制轴突相关转录组，并鉴定出一个上行特异性轴突Lmx1b-to-Pet1（FEV; 607150）监管级联。Lmx1b 在较长的出生后时期通过 Pet1 持续发挥作用，控制阶段特异性基因表达，并在不同前脑区域产生早期和晚期 5-HT 末端乔木模式。
▼ 基因结构
Vollrath等（1998）确定LMX1B基因在CG含量高的基因组区域至少含有8个外显子。
Dunston et al.（2004）确定LMX1B转录起始位点位于由4个CpG岛组成的簇内，并且与共有的TATA框无关。5-prime UTR包含CCAAT框（基本转录元件）以及SP1（189906）、OCT1（164175）和TCF（142410）/LEF1（153245）的结合位点。
▼ 测绘
Iannotti et al.（1997）通过对啮齿动物-人类体细胞杂交DNA的PCR分析，证实了LMX1基因与染色体1的定位，以及LMX1B基因与染色体9的定位。作者在P1基因组克隆中发现了简单的序列重复多态性。含有LMX1B并使用所得的多态性标记构建了将LMX1B定位于9q32-q34.1的遗传连锁图。
▼ 分子遗传学
指甲-髌骨综合症
Dreyer et al.（1998）在3名无关的指甲-髌骨综合征（NPS；NPS；161200）。功能研究表明，其中一个突变破坏了序列特异性 DNA 结合，而另外 2 个突变导致了转录的提前终止。所有 3 名患者均在儿童早期出现指甲发育不良，至少累及拇指、肘部僵硬且旋前和旋后受限，以及骨化不良、畸形的髌骨。它们还具有经典的放射学特征，包括髂骨扩张和髂角。
Vollrath et al.（1998）从4个甲髌综合征和开角型青光眼（OAG；OAG；参见 137760）并鉴定出 4 个突变：2 个终止密码子、导致移码的缺失以及功能重要残基中的错义突变。NPS 个体 DNA 中这些推定的功能丧失突变的存在表明 LMX1B 的单倍体不足是这种疾病的基础。这些结果有助于解释 NPS 表型的高度变异性，并表明 NPS 的骨骼缺陷是由于肢体发育过程中 LMX1B 蛋白的背腹侧模式活性减弱所致。结果进一步表明，所研究的家族中的 NPS 和 OAG 表型是由单个基因 LMX1B 的突变引起的。虽然伴随 NPS 的肾脏异常是众所周知的，但其他家族中开角型青光眼与 NPS 的共分离（Lichter et al., 1997）却鲜为人知。
McIntosh等人（1998）筛选了41个NPS家族的LMX1B突变。在37个家族中总共鉴定出25个突变。突变的性质支持了 NPS 是 LMX1B 单倍体不足的结果的假设。没有证据表明 NPS 表型与特定突变之间存在相关性。
Clough等人（1999）指出，LMX1B基因中总共报道了64个点突变和小缺失或插入，并且它们集中在LIM或同源域内。在编码序列的 C 端三分之一内没有观察到指甲-髌骨综合征突变，这表明该区域的突变并未失活。这些发现支持这样的假设：NPS 是由于 LMX1B 合成减少、二级结构破坏或无法结合 DNA 导致 LMX1B 功能减少 50% 所致。
Dunston et al.（2004）在LMX1B基因的编码区内发现了47个额外的突变，以及该基因大部分的9个缺失。在启动子或高度保守的内含子序列中没有发现突变。
Bongers等人（2008）利用多重连接探针扩增（MLPA）分析，在2名无关的指甲-髌骨综合征患者中发现了整个LMX1B基因（602575.0013）的杂合性缺失。该表型与其他报道的点突变或截短突变病例相似。研究结果证实LMX1B单倍体不足是指甲-髌骨综合征的致病机制。
局灶节段性肾小球硬化 10
患有局灶节段性肾小球硬化症-10（FSGS10；FSGS10；Boyer et al.（256020），Boyer et al.（2013）鉴定出LMX1B基因杂合错义突变（R246Q；602575.0014）。通过连锁分析和外显子组测序相结合发现的突变与该家族中的疾病分离。对 73 个具有相似表型的无关家庭的 LMX1B 基因进行直接测序，在受影响的母亲和女儿（家族 V）中发现杂合 R246Q 突变，在受影响的父亲和女儿（家族 B）中发现杂合 R246P（602575.0015）突变。 。这两种变体都不存在于外显子组测序项目中。尚未进行变异体的功能研究和患者细胞的研究，但Boyer et al.（2013）指出，残基R246高度保守，位于同源基因结构域中，这对于DNA结合和转录激活很重要。
Isojima 等人（2014）在一名患有 FSGS10 的 6 岁日本女孩中发现了 LMX1B 基因中的从头杂合 R246Q 取代。该突变是通过 LMX1B 基因直接测序发现的，在 dbSNP 数据库或日本对照中不存在。体外功能表达研究表明，与对照相比，该突变部分损害了 LMX1B 的转录活性，但程度不及与 NPS 相关的突变。没有证据表明显性负效应，作者假设单倍体不足。患者肾活检显示足细胞消失，由于 III 型胶原异常沉积导致肾小球基底膜（GBM）增厚，CD2AP（604241）表达改变，CD2AP 在足细胞发育和细胞骨架重塑中发挥作用。
Hall 等人（2017）在来自 2 个大型多代家族（DUK35705 和 DUK34319）的 18 名 FSGS10 受影响成员中，发现了 LMX1B 基因中的杂合 R246Q 突变。该突变是通过连锁分析和全外显子组测序相结合发现的，并通过桑格测序证实，在两个家族中都与该疾病分离。转染该突变的人足细胞系的体外功能表达研究显示，某些关键足细胞基因的表达发生改变，表明该突变可能对这些基因的转录调控产生单倍体不足效应。然而，更多研究表明，R246Q突变对某些WT1（607102）亚型产生显性失活效应，这也可能导致足细胞相关基因表达的改变。Hall et al.（2017）指出，在这些患者中观察到的肾小球表型包括多种光镜表现，包括局灶节段性肾小球硬化、微小病变、膜性肾病，甚至免疫复合物肾小球肾炎。
Lei 等人（2020）和 Pinto e Vairo 等人（2020）在 FSGS10 患者中发现了杂合 R246Q 突变。
▼ 基因型/表型相关性
Bongers等（2005）对来自32个NPS家族的106名受试者进行LMX1B突变分析和综合检查，发现位于同源域的LMXB1突变个体比在同源域突变的个体表现出更频繁和更高的肾病和蛋白尿值。 LIM 域。肾外表现没有明显的基因型-表型关联。
▼ 动物模型
脊椎动物的背腹侧肢体模式由 LIM 同源域蛋白 Lmx1b 控制，该蛋白沿着背腹侧肢体轴以空间和时间受限的方式表达（Vogel 等，1995）。Chen et al.（1998）描述了小鼠体内 Lmx1b 的靶向破坏所产生的表型。结果表明，Lmx1b 对于足足和自足水平的背肢命运规范至关重要，具有突出的表型，包括缺乏指甲和髌骨。Pilz等人（1994）利用种间回交面板，将Lmx1b基因定位到小鼠染色体2的远端部分，该区域与人类9q34同线，即甲髌综合征基因所在的区域。此外，Lmx1b 突变小鼠的肾脏表现出与指甲-髌骨综合征相似的病理变化。
Hamano 等人（2002）描述了 Lmx1b 缺陷小鼠的肾缺陷，Lmx1b 控制着几种肾小球特异性蛋白的表达。Lmx1b缺失小鼠在出生后立即因大量肾小球血管渗漏而死亡。这些小鼠的肾小球基底膜结构发生改变，IV型胶原α-3（120070）和α-4（COL4A4）表达减少，裂隙隔膜蛋白nephrin（602716）和podocin（604766）表达改变。
▼ 等位基因变异体（15个选例）：
.0001 指甲-髌骨综合症
LMX1B、ASN269LYS
指甲-髌骨综合征（NPS；Dreyer 等人（161200）在 5 岁时出现肘部挛缩，但没有眼部或肾脏异常的证据，Dreyer 等人（1998）发现 LMX1B 基因中存在 C-A 颠换，导致氨基酸位点上的赖氨酸取代了天冬酰胺位置 246。
Dunston et al.（2004）在已发表的LMX1B基因开放读码组中鉴定了一个上游起始密码子，揭示了与所报道的起始密码子同框的另外23个氨基酸；因此，该突变导致 asn269 替换为 lys（N269K）。
.0002 指甲-髌骨综合症
LMX1B、ARG221TER
典型指甲-髌骨综合征（NPS；Dreyer 等人（161200）在 6 岁时出现关节僵硬和虹膜色素不规则，但没有肾功能障碍的证据，Dreyer 等人（1998）发现 LMX1B 基因中存在 C 到 T 的转变，导致 arg198-预计 to-ter 取代会导致多肽过早终止，同时消除同源结构域和推定的富含谷氨酰胺的激活结构域。
Dunston et al.（2004）在已发表的LMX1B基因开放读码组中鉴定了一个上游起始密码子，揭示了与所报道的起始密码子同框的另外23个氨基酸；因此，该突变导致 arg221-to-ter（R221X） 替换。
.0003 指甲-髌骨综合症
LMX1B、1-BP INS、713A
一名具有典型指甲-髌骨综合征特征的患者（NPS；Dreyer 等人（161200）在婴儿期出现蛋白尿并最终发展为肾病综合征，Dreyer 等人（1998）在 LMX1B 基因中发现了一个单核苷酸 A 插入，导致移码突变破坏了同源域中密码子 233 处的阅读框，并预测了终止于富含谷氨酰胺的C端结构域的密码子327（713insA）。该患者肾活检的光学显微镜分析显示仅轻度间质纤维化；超微结构研究显示，肾小球基底膜增厚和分裂，足突融合和增生，与 Lmx1b -/- 小鼠中发现的情况类似。
.0004 指甲-髌骨综合症
LMX1B、CYS95PHE
Vollrath等（1998）在一个德国血统的4代家庭（UM：47）中发现了甲髌综合征（NPS；NPS；161200）在所有患有开角型青光眼的会员以及没有 POAG 的会员中。不存在蛋白尿。青光眼发病年龄18～41岁（平均32岁）。发现先证者的 LMX1B 基因外显子 3 中的 G 到 T 颠换是杂合的，导致该蛋白的 LIM2 结构域中的 cys95 氨基酸替换为 phe。
.0005 指甲-髌骨综合症
LMX1B、2-BP DEL、233TG
Vollrath等人（1998）在一个法国和爱尔兰血统的4代家庭（UM：65）中发现先证者和其他6名青光眼患者也患有指甲髌骨综合征（NPS；NPS；161200）。青光眼的发病年龄为出生至54岁（平均24岁）。接受筛查的家庭成员中未发现蛋白尿，但医疗记录显示先证者的母亲患有蛋白尿和肾脏疾病。UM:65家族的先证者在LMX1B基因的外显子2（233delTG）中存在2-bp缺失的杂合子，预测该蛋白是一种严重截短的蛋白，缺乏部分LIM1结构域以及全部LIM2和同源结构域，并且包含一段序列由不正确的阅读框生成的 44 个 N 端氨基酸残基。
.0006 指甲-髌骨综合症
LMX1B、GLN59TER
Vollrath等（1998）报道UM:68家族成员患有指甲-髌骨综合征（NPS；161200）和开角型青光眼具有 NPS 特征，据说这些特征来自切罗基印第安人祖先。OAG发病年龄40～77岁（平均56岁）。与 Vollrath 等人（1998）研究的其他 3 个家族相反，UM:68 中所有具有 NPS 的个体均报告有蛋白尿。UM:68的先证者在LMX1B基因的外显子2中存在C到T转变的杂合子，该转变产生了提前终止密码子（gln59到ter）。
.0007 指甲-髌骨综合症
LMX1B、ARG208TER
Vollrath等人（1998）描述了LMX1B突变，从arg208到ter，是指甲-髌骨综合征（NPS；NPS；161200）和白种人家族的开角型青光眼（UM:310）。家族中未发现蛋白尿。与 Vollrath 等人（1998）研究的其他家族一样，指甲异常的严重程度从轻微起皱到发育不全和发育不全。肘部活动度同样是可变的。青光眼发病年龄40～50岁（平均45岁）。
.0008 指甲-髌骨综合症
LMX1B、ARG200GLN
McIntosh 等人（1998）描述了 LM1B gne 中的 599G-A 转变，导致同源域中的 arg200 到 gln 氨基酸取代，在 5 个可能不相关的甲髌综合征家族中（NPS；161200）。该突变消除了 MspI 限制性位点。推测该基因对 DNA 结合有影响。这种突变的复发并不出人意料，因为它是 CpG 二核苷酸转变的结果。
.0009 指甲-髌骨综合症
LMX1B，672，GA，+1
一个家庭中有3名成员患有指甲髌骨综合征（NPS；161200），McIntosh等人（1998）证明了LMX1B基因同源域中的剪接位点突变672+1G-A，导致外显子4丢失、移码和过早终止密码子。该突变与另一个剪接突变（602575.0010）发生在同一密码子中。
.0010 指甲-髌骨综合症
LMX1B、672、GT、+1
在一个有 2 名成员患有指甲髌骨综合征的家族中（161200），McIntosh 等人（1998）在 LMX1B 基因的同源域中发现了剪接位点突变 672+1G-T，导致外显子 4 丢失、移码和过早终止密码子。与另一个剪接突变672+1G-A（602575.0009）中涉及相同的核苷酸。
.0011 指甲-髌骨综合症
LMX1B、ARG226TER
家庭中有 2 名受影响成员患有指甲-髌骨综合征（NPS；161200），McIntosh 等人（1998）在 LMX1B 基因中发现了一个 676C-T 转变，导致同源结构域中的 arg226 到 ter 取代。
.0012 指甲-髌骨综合症
LMX1B，17-BP DEL
Hamlington等（2000）发现指甲-髌骨综合征（NPS；NPS；161200）在一个广泛受影响的亲属中，LMX1B基因外显子2上游37 bp处的内含子1中有17 bp缺失。该缺失删除了限制性内切酶 EagI 的识别序列；对 14 名受影响成员和 11 名未受影响成员的 PCR 扩增 DNA 进行限制性消化表明，仅在患有 NPS 的人中发现了该缺失，而在来自未受影响对照人群的 50 名无关个体中未发现该缺失。该删除包含共有分支点序列。RNA 分析表明，分支点序列的删除导致下游外显子的跳过。Hamlington et al.（2000）提出了一种机制来解释这种现象。
.0013 指甲-髌骨综合症
LMX1B、删除
2名无血缘关系的指甲-髌骨综合征患者（NPS；161200），Bongers et al.（2008）鉴定出整个 LMX1B 基因的杂合缺失。一名患者的缺失是从头开始的，仅限于 LMX1B 基因，而另一名患者的缺失是遗传性的，包括一些侧翼区域。该表型与其他报道的点突变或截短突变病例相似。研究结果证实LMX1B单倍体不足是指甲-髌骨综合征的致病机制。
.0014 局灶节段性肾小球硬化症 10
LMX1B、ARG246GLN
欧洲血统的多代大家庭（家族 F）的 5 名受影响成员患有局灶节段性肾小球硬化症 10（FSGS10；256020），Boyer et al.（2013）在LMX1B基因的外显子4中发现了一个杂合的c.737G-A转换，导致同源结构域中高度保守的残基处arg246到gln（R246Q）的取代，即对于 DNA 结合很重要，并且对于转录激活是必需的。通过连锁分析和外显子组测序相结合发现的突变与该家族中的疾病分离。该变体不存在于外显子组测序项目数据库中。另一个具有相同表型的欧洲家族（V家族）的两名受影响成员也被发现携带杂合的R246Q突变。尚未进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但 Boyer 等人（2013）推测该突变可能会干扰 DNA 结合。
Isojima等人（2014）在一名患有FSGS10的6岁日本女孩中发现LMX1B基因中存在从头杂合的arg246-to-gln（R246Q）取代。该突变是通过 LMX1B 基因直接测序发现的，在 dbSNP 数据库或日本对照中不存在。体外功能表达研究表明，与对照相比，该突变部分损害了 LMX1B 的转录活性，但程度不及与 NPS 相关的突变。没有证据表明显性负效应，作者假设单倍体不足。患者肾活检显示足细胞消失，由于 III 型胶原异常沉积导致肾小球基底膜（GBM）增厚，CD2AP（604241）表达改变，CD2AP 在足细胞发育和细胞骨架重塑中发挥作用。
Hall 等人（2017）在 2 个大型多代家族（DUK35705 和 DUK34319）的 18 名 FSGS10 受影响成员中，发现了 LMX1B 基因中的杂合 R246Q 突变。该突变是通过连锁分析和全外显子组测序相结合发现的，并通过桑格测序证实，在两个家族中都与该疾病分离。转染该突变的人足细胞系的体外功能表达研究显示，某些关键足细胞基因的表达发生改变，表明该突变可能对这些基因的转录调控产生单倍体不足效应。然而，更多研究表明，R246Q突变对某些WT1（607102）亚型产生显性失活效应，这也可能导致足细胞相关基因表达的改变。Hall et al.（2017）指出，在这些患者中观察到的肾小球表型包括多种光镜表现，包括局灶节段性肾小球硬化、微小病变、膜性肾病，甚至免疫复合物肾小球肾炎。
Pinto e Vairo et al.（2020）在一名患有 FSGS10 的 65 岁女性中发现了 LMX1B 基因中的杂合 c.737G-A 转换（c.737G-A, NM_002316.3），导致 R246Q 取代以及慢性肾脏病家族史。
Lei et al.（2020）鉴定了来自 2 个 FSGS10 家族患者的 R246Q 突变杂合性。
.0015 局灶节段性肾小球硬化症 10
LMX1B、ARG246PRO
一对欧洲血统（B族）父女患有局灶节段性肾小球硬化症10（FSGS10；Boyer et al.（256020），Boyer et al.（2013）在LMX1B基因的外显子4中发现杂合的c.737G-C颠换，导致同源结构域中高度保守的残基处arg246-to-pro（R246P）取代，即对于 DNA 结合很重要，并且对于转录激活是必需的。该突变是通过对 LMX1B 基因直接测序发现的，但外显子组测序项目数据库中不存在该突变。该家族是从 73 个具有相似表型的无关家族组成的队列中确定的。尚未进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但 Boyer 等人（2013）推测该突变可能会干扰 DNA 结合。
