Allele | otiose | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Mutation Type | missense | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chromosome | 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Coordinate | 94,561,484 bp (GRCm38) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Base Change | T ⇒ C (forward strand) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene | Irak4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene Name | interleukin-1 receptor-associated kinase 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Synonym(s) | IRAK-4, 8430405M07Rik, NY-REN-64, 9330209D03Rik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chromosomal Location | 94,543,643-94,581,815 bp (+) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
MGI Phenotype |
FUNCTION: [Summary is not available for the mouse gene. This summary is for the human ortholog.] This gene encodes a kinase that activates NF-kappaB in both the Toll-like receptor (TLR) and T-cell receptor (TCR) signaling pathways. The protein is essential for most innate immune responses. Mutations in this gene result in IRAK4 deficiency and recurrent invasive pneumococcal disease. Multiple transcript variants encoding different isoforms have been found for this gene. [provided by RefSeq, Aug 2011] PHENOTYPE: Homozygous mutant mice exhibit defects of the innate immune system and show increased susceptibility to bacterial infection. [provided by MGI curators] |
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Accession Number | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mapped | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Amino Acid Change | Isoleucine changed to Threonine | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutional Source | Beutler Lab | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene Model | not available | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
AlphaFold | Q8R4K2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PDB Structure |
Solution structure of the DEATH domain of Interleukin-1 receptor-associated kinase4 (IRAK4) from Mus musculus [SOLUTION NMR]
Molecular Structure of the Interleukin-1 Receptor-Associated Kinase-4 Death Domain [X-RAY DIFFRACTION] |
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SMART Domains |
Protein: ENSMUSP00000074471 Gene: ENSMUSG00000059883 AA Change: I327T
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Predicted Effect | probably damaging
PolyPhen 2 Score 0.995 (Sensitivity: 0.68; Specificity: 0.97) |
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SMART Domains |
Protein: ENSMUSP00000104871 Gene: ENSMUSG00000059883 AA Change: I327T
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Predicted Effect | probably damaging
PolyPhen 2 Score 0.995 (Sensitivity: 0.68; Specificity: 0.97) |
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Meta Mutation Damage Score | 0.3848 ![]() |
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Is this an essential gene? | Possibly nonessential (E-score: 0.463) ![]() |
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Phenotypic Category | Autosomal Recessive | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Candidate Explorer Status | loading ... | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Single pedigree Linkage Analysis Data |
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Penetrance | 100% | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Alleles Listed at MGI | All alleles(6) : Targeted, knock-out(2) Targeted, other(3) Chemically induced(1) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lab Alleles |
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Mode of Inheritance | Autosomal Recessive | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Local Stock | Live Mice, Embryos, Sperm, gDNA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
MMRRC Submission | 030625-UCD : 016983-UCD | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Updated | 2018-01-23 1:52 PM by Anne Murray | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Record Created | unknown | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Record Posted | 2007-09-24 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phenotypic Description |
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Nature of Mutation | ![]() 1078 GACTTTACTGCCAAAATATCTGACTTTGGGCTT
322 -D--F--T--A--K--I--S--D--F--G--L-
The mutated nucleotide is indicated in red lettering, and results in a conversion of isoleucine to threonine at residue 327 of the IRAK-4 protein.
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Illustration of Mutations in Gene & Protein |
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Protein Prediction |
No IRAK-4 protein was detectable by Western blot analysis in otiose macrophages, indicating that the otiose mutation effectively results in IRAK-4 deficiency. When overexpressed in HEK293 cells, although detectable, IRAK-4 T-C expression levels are far below that of the wild type protein. Furthermore, no kinase activity towards a substrate is observed when IRAK-4 T-C is immunoprecipitated and subject to an in vitro kinase assay.
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Expression/Localization | IRAK-4 is highly expressed in kidney and liver, and at lower levels in most other tissues (3). The protein is localized in the cytoplasm.
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Background |
Once activated, TLRs initiate a cascade of signaling events leading to the activation of NF-κB and MAP kinase, and induction of target gene expression [discussed in (4)]. For example, following LPS stimulation, TLR4 associates with the Toll and interleukin-1 receptor (TIR)-domain containing adaptor proteins TRIF and MyD88. IRAK-4, IRAK-1, IRF5 and TRAF6 are recruited to MyD88 at the receptor, where IRAK-4 phosphorylates IRAK-1 (1;6). It is believed that IRAK4 is recruited to MyD88 through interaction of the death domains present in both proteins. Together, IRAK-1 and TRAF6 then dissociate from the receptor. TRAF6 interaction with TAK1 activates TAK1 to phosphorylate the IκB kinase (IKK) complex, which goes on to phosphorylate IκB. Phosphorylated IκB is targeted for ubiquitination and degradation, freeing NF-κB to translocate to the nucleus and activate gene expression. In addition to NF-κB, TAK1 also activates MAP kinase, leading to expression of AP-1-regulated genes (7). The signaling pathway from TLR4 through TRIF bypasses the IRAK complex, impinging directly on TRAF6 and leading to NF-κB activation. Thus, IRAK-4 is required for TLR signaling through MyD88.
The kinase activity of IRAK-4 is critical to its signaling function. Like IRAK-4 null mice, IRAK-4 kinase-inactive knock-in mice are completely resistant to LPS- and CpG-induced septic shock, displaying greatly reduced amounts of TNF-α and IL-6 (8). Co-immunoprecipitation studies indicate that IRAK-4 kinase activity is required for interaction with and activation of IRAK-1, but not for interaction with MyD88 (9). IRAK-4 kinase activity is required for MAP kinase activation (9), and for optimal NF-κB activation, although activation still occurs in IRAK-4 kinase-inactive knock-in macrophages (8;9). Interestingly, cytokine mRNA stability may be reduced in IRAK-4 kinase-inactive macrophages, while production remains normal (8). These data indicate that IRAK-4 kinase-independent mechanisms exist for the activation of NF-κB. However, these mechanisms are insufficient to compensate for the lack of kinase-dependent activities required for LPS- and CpG-induced immune responses.
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Putative Mechanism | The otiose mutation effectively results in IRAK-4-deficient mice. Like targeted IRAK-4 knockout mice, otiose mice do not produce TNF-α in response to stimulation of TLR9, TLR7, TLR2/1 or TLR2/6, receptors which rely on MyD88 signaling to transduce their signals. On the other hand, the TLR3 ligand poly I:C, which does not signal through MyD88, stimulates normal levels TNF-α production. The fact that LPS induces production of TNF-α at all may be attributed to TRIF/TRAM-dependent signaling, which occurs independently of IRAK-4.
Patients with IRAK4 deficiency have recurrent life-threatening infections (10-12) (OMIM 606883). Lymphocytes and fibroblasts from these patients do not activate NF-κB or MAPK, and fail to induce cytokines upon TLR stimulation (10). Pyogenic bacteria were exclusively responsible for their infections, and patients showed resistance to most other microorganisms, such as Mycobacterium avium and Pneumocystis carinii (10). This may be due to patients’ more or less normal production of IFN-α, IFN-β and IFN-λ, stimulated through IRAK-4-independent pathways through TLR3 and TLR4 (13).
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Primers | Primers cannot be located by automatic search. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Genotyping | Otiose genotyping is performed by amplifying the region containing the mutation using PCR, followed by sequencing of the amplified region to detect the single nucleotide change.
Primers for PCR amplification
Otiose(F): 5’-CTTGCTGTCATCTGAATAATTGACTGATTTG -3’
Otiose(R): 5’-GCTGTAGATGTCAGATTTGGGTGTTATTTCTC -3’
PCR program
1) 94°C 5:00
2) 94°C 0:30
3) 55°C 0:30
4) 68°C 1:00
5) repeat steps (2-4) 40X
6) 68°C 10:00
7) 4°C ∞
Primers for sequencing
Otiose_seq(F): 5’-GATATCCTAGGCAAGAAGCATG -3’
Otiose_seq(R): 5’- AAGCCGTTGTGCCCACGATTC -3’
The following sequence of 404 nucleotides (from Genbank genomic region NC_000081 for linear DNA sequence of Irak4) is amplified:
17498 ctt gctgtcatct gaataattga
17521 ctgatttgaa tatatttcag tcttctctac tgcacatata aaatgacaca caatgtgaca
17581 tgtgcgtata taatatataa tatatagtat gtagaatgca tgatatatat atatatatat
17641 cacattatat acctcttcct aagaacctgt tggatatcct aggcaagaag catgttttcc
17701 accttcaaat ttaatttgtt ttccagtgca aatatcttac tagacaaaga ctttactgcc
17761 aaaatatctg actttgggct tgcacgggct tcggcaaggc tagcgcagac ggtcatgacc
17821 agccgaatcg tgggcacaac ggcttacatg gcacccgaag ctttgcgggg agaaataaca
17881 cccaaatctg acatctacag c
PCR primer binding sites are underlined; sequencing primer binding sites are highlighted in gray; the mutated T is shown in red text.
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References | 1. Lye, E., Mirtsos, C., Suzuki, N., Suzuki, S., and Yeh, W. C. (2004) The role of interleukin 1 receptor-associated kinase-4 (IRAK-4) kinase activity in IRAK-4-mediated signaling, J. Biol. Chem. 279, 40653-40658. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Science Writers | Eva Marie Y. Moresco | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Illustrators | Diantha La Vine | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors | Michael Berger, Bruce Beutler |