Ген SLC24A4
Ген SLC24A4 (Solute Carrier Family 24 Member 4) - Кодирует белок, относящийся к семейству калий-зависимых натрий-кальциевых обменников (NCKX), которые участвуют в транспорте ионов через клеточные мембраны.
Ген SLC24A4 играет важную роль в регуляции ионного гомеостаза, особенно в процессах, связанных с кальцием, натрием и калием, и ассоциирован с несколькими физиологическими и патологическими процессами.
Локализация:
- Ген SLC24A4 расположен на хромосоме 14 человека в локусе 14q32.12.(https://www.sinobiological.com/resource/slc24a4/cdna-clones)
Структура:
- Ген состоит из нескольких экзонов, и альтернативный сплайсинг приводит к образованию множества транскрипционных вариантов.(https://ghr.nlm.nih.gov/gene/SLC24A4)
Тканевая экспрессия:
- Ген экспрессируется в различных тканях, включая мозг (все регионы), аорту, легкие, тимус, печень и спинной мозг.(https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=SLC24A4)
- Наиболее высокая экспрессия наблюдается в печени и спинном мозге.(https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=SLC24A4)
1. Функции белка NCKX4
Белок NCKX4 выполняет следующие ключевые функции:
Ионный транспорт:
- NCKX4 регулирует концентрацию кальция в клетках, что критически важно для сигнальных путей и гомеостаза.(https://ghr.nlm.nih.gov/gene/SLC24A4)
- NCKX4 транспортирует Ca²⁺ и K⁺ из клетки в обмен на Na⁺, поддерживая низкий уровень внутриклеточного кальция.(https://ghr.nlm.nih.gov/gene/SLC24A4)
Роль в обонянии:
- В обонятельных сенсорных нейронах (OSNs) NCKX4 участвует в быстрой терминации ответа на стимул и регуляции адаптации, что влияет на кодирование и восприятие запахов.(https://ghr.nlm.nih.gov/gene/SLC24A4)
Участие в амелогенезе:
- NCKX4 играет важную роль в формировании зубной эмали, регулируя транспорт кальция в амелобластах во время амелогенеза (процесса формирования эмали).(https://ghr.nlm.nih.gov/gene/SLC24A4)(https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=SLC24A4)
Пигментация:
- Варианты гена SLC24A4 ассоциированы с вариациями пигментации кожи, волос и глаз, что указывает на его роль в меланогенезе.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)(https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=SLC24A4)
2. Ассоциированные заболевания и фенотипы
Ген SLC24A4 связан с рядом патологических состояний и фенотипических вариаций:
Амелогенез несовершенный (Amelogenesis Imperfecta, AI), гипоматурационный тип 2A5 (AI2A5):
- Генетическое нарушение формирования зубной эмали, при котором эмаль имеет мягкую текстуру и желеобразный вид, часто с коричневой пигментацией в средних слоях.(https://ghr.nlm.nih.gov/gene/SLC24A4)
- Мутации в SLC24A4, включая нонсенс-варианты, идентифицированы у пациентов с этим заболеванием, например, в пакистанской семье.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Исследования на мышах с флюорозом показали сниженную экспрессию SLC24A4 в апикальных мембранах амелобластов, что подтверждает его роль в патологии эмали.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
Вариации пигментации кожи, волос и глаз:
- Полиморфизмы в SLC24A4 ассоциированы с различиями в пигментации, включая цвет волос (блонд/коричневый) и глаз, что подтверждено геномно-ассоциативными исследованиями (GWAS) в европейских популяциях.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)(https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=SLC24A4)
Другие ассоциации:
- Исследования показали связь полиморфизмов SLC24A4 с риском меланомы и других видов рака кожи у европейцев.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Отсутствие ассоциации с поздней формой болезни Альцгеймера у китайской популяции, несмотря на гипотезу о возможной роли в нейродегенеративных процессах.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
Редкие фенотипы:
- Ген участвует в кальциевом гомеостазе и сигнальных путях, что может влиять на другие физиологические процессы, такие как кальциевая сигнализация в нейронах и сердечно-сосудистой системе.(https://rgd.mcw.edu/rgdweb/report/gene/main.html?id=1305926)
3. Ключевые исследования и материалы
Основные исследования, связанные с геном SLC24A4:
1. Молекулярная характеристика и клонирование:
- Li XF, Kraev AS, Lytton J. (2002). Molecular cloning of a fourth member of the potassium-dependent sodium-calcium exchanger gene family, NCKX4. J Biol Chem. PMID: 12379639.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Описано клонирование гена SLC24A4 и его принадлежность к семейству NCKX.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/) Подтверждена экспрессия в мозге, легких и других тканях.
2. Амелогенез несовершенный:
- Khan SA, et al. (2020). A novel nonsense variant in SLC24A4 causing a rare form of amelogenesis imperfecta in a Pakistani family. BMC Med Genet. PMID: 32380970.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Идентифицирован новый нонсенс-вариант в SLC24A4, вызывающий редкую форму гипоматурационного амелогенеза.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Bronckers AL, et al. (2017). Reduced Protein Expression of the Na+/Ca2++K+-Exchanger (SLC24A4) in Apical Plasma Membranes of Maturation Ameloblasts of Fluorotic Mice. Calcif Tissue Int. PMID: 27752731.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Показано, что снижение экспрессии SLC24A4 связано с нарушением формирования эмали при флюорозе.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
3. Пигментация:
- Sulem P, et al. (2008). A genome-wide association study identifies novel alleles associated with hair color and skin pigmentation. Nature Genetics.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Выявлены аллели SLC24A4, связанные с вариациями пигментации кожи и волос.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Han J, et al. (2013). Genome-wide association studies identify several new loci associated with pigmentation traits and skin cancer risk in European Americans. Hum Mol Genet.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Подтверждена связь полиморфизмов SLC24A4 с пигментацией и риском меланомы.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
4. Другие исследования:
- Hong H, et al. (2015). Elevated NCX1 and NCKX4 expression in the patent postnatal ductus arteriosus of ductal-dependent congenital heart disease patients. Pediatr Cardiol. PMID: 25500693.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Исследована роль NCKX4 в сердечно-сосудистой системе, включая артериальный проток.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Lu H, et al. (2020). Lack of Association Between SLC24A4 Polymorphism and Late-onset Alzheimer's Disease in Han Chinese.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
- Опровергнута связь полиморфизмов SLC24A4 с болезнью Альцгеймера в китайской популяции.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/123041/)
5. Функциональные исследования:
- Harmonizome 3.0 (2024). Integrated knowledge about genes and proteins from diverse multi-omics resources. Nucleic Acids Res.(https://maayanlab.cloud/Harmonizome/gene/SLC24A4)
- SLC24A4 имеет 2864 функциональных ассоциаций с биологическими сущностями, включая молекулярные профили, фенотипы и заболевания.
5. Генетические и молекулярные инструменты
CRISPR и нокдаун:
- Доступны CRISPR-векторы для нокаута и нокдауна SLC24A4, а также shRNA и siRNA для исследований в клеточных линиях человека, мыши и крысы.(https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=SLC24A4)
Модели животных:
Мышиные модели с нокаутом SLC24A4 доступны через Cyagen и IMPC для изучения фенотипов.(https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=SLC24A4)(https://www.mousephenotype.org/data/genes/MGI:2447362)
Базы данных:
- NCBI Gene: Подробная информация о SLC24A4, включая последовательности и аннотации.(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/123041)
- GeneCards: Информация о функциях, путях и экспрессии.(https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=SLC24A4)
- Human Protein Atlas: Данные об экспрессии белка NCKX4.(https://www.proteinatlas.org/ENSG00000140090-SLC24A4)
- Orphanet: Информация о редких заболеваниях, связанных с SLC24A4.(https://www.orpha.net/consor/cgi-bin/Disease_Genes.php?lng=EN&data_id=21893&MISSING%2BCONTENT=SLC24A4&search=Disease_Genes_Simple&title=SLC24A4)
6. Перспективы исследований
Амелогенез:
- Дальнейшее изучение мутаций SLC24A4 может улучшить диагностику и лечение амелогенеза несовершенного.
Пигментация и меланома:
- Исследования полиморфизмов SLC24A4 помогут в разработке персонализированных подходов к профилактике рака кожи.
Нейрональные функции:
- Учитывая роль в обонятельных нейронах, изучение SLC24A4 может раскрыть новые аспекты нейрональной сигнализации и адаптации.
Сердечно-сосудистая система:
- Роль NCKX4 в регуляции кальция в сердце требует дополнительных исследований для понимания его вклада в врожденные пороки.
7. Рекомендации по доступу к материалам
PubMed:
- Поиск по ключевым словам «SLC24A4», «NCKX4», «amelogenesis imperfecta», «pigmentation» для доступа к статьям.
ClinVar и dbSNP:
- Базы данных для изучения мутаций и полиморфизмов SLC24A4.(https://atlasgeneticsoncology.org/gene/73331/)
Ensembl и UCSC Genome Browser:
- Анализ последовательностей и транскриптов. (https://genome.ucsc.edu/)(https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgGene?hgg_gene=uc010twn.2&hgg_prot=uc010twn.2&hgg_chrom=chr14&hgg_start=92909708&hgg_end=92967825&hgg_type=knownGene&db=hg19&hgsid=1515306809_gA5PBZ9jWaG9XCPOgwdAwpt6mhva)(https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgGene?db=hg38&hgg_chrom=chr14&hgg_gene=ENST00000532405.6&hgg_start=92322581&hgg_end=92501481&hgg_type=knownGene (https://genome.ucsc.edu)
Orphanet:
- Информация о редких заболеваниях, связанных с геном. (https://www.orpha.net/consor/cgi-bin/Disease_Genes.php?lng=EN&data_id=21893&MISSING%2BCONTENT=SLC24A4&search=Disease_Genes_Simple&title=SLC24A4)
Заключение
Ген SLC24A4 - Кодирует важный ионный транспортер NCKX4, который регулирует кальциевый гомеостаз и участвует в амелогенезе, пигментации и обонятельной функции.
Мутации и полиморфизмы в гене SLC24A4 связаны с амелогенезом несовершенным, вариациями пигментации и риском рака кожи.
Исследования продолжают раскрывать его роль в различных физиологических и патологических процессах, что делает SLC24A4 перспективной мишенью для генетических и терапевтических исследований.