腺苷脱氨酶，RNA 特异性，B1; ADARB1

腺苷脱氨酶，RNA 特异性，2；ADAR2
RNA 编辑酶 1，大鼠，同源物；RED1
RNA 编辑酶 1

HGNC 批准的基因符号：ADARB1

细胞遗传学位置：21q22.3 基因组坐标（GRCh38）：21:45,074,577-45,226,562（来自 NCBI）

▼ 描述

ADAR 酶，例如 ADARB1，与双链 RNA 结合并催化 A 到 I RNA 编辑。3-prime UTR 中的 A 到 I 编辑会影响 RNA 丰度，而编码区中的编辑可能会导致氨基酸替换，因为翻译机制将肌苷识别为鸟苷（Terajima 等人的总结，2017）。

▼ 克隆与表达

RNA 编辑涉及特定位点的腺苷脱氨基作用，其结果可能是蛋白质的氨基酸序列发生变化，使其与 DNA 序列预测的不同。谷氨酸受体 B（GluRB 或 GRIA2；138247）前 mRNA 的编辑已被证明可以改变控制 AMPA 谷氨酸受体钙渗透性的通道决定簇的密码子（称为 Q/R 位点）。梅尔彻等人（1996）测试了候选 dsRNA 腺苷脱氨酶 Drada（ADAR; 146920），并表明当与 HEK 293 细胞中的 GluRB 小基因共表达时，Drada 在 GluRB Q/R 位点产生低水平编辑。然后，作者用预测的大鼠 DRADA 催化结构域筛选了大鼠脑 cDNA 文库，以鉴定其他潜在的编辑酶。分离出编码预测的 711 个氨基酸蛋白质的 cDNA，该蛋白质在编辑测定中具有约 90% 的预期活性。梅尔彻等人（1996）将这种新型哺乳动物 RNA 编辑蛋白命名为 RNA 编辑酶-1（Red1）。Rat Red1 和 Drada 共有约 31% 的总体同一性，这主要是由于它们在 C 端催化结构域的保守性。Northern印迹分析显示大鼠大脑中Red1的表达最高。梅尔彻等人（1996）进一步观察到，虽然 Red1 在某些位点的脱氨基作用更有效，但 Drada 在其他位点的活性更强。他们推测这些以及其他编辑酶的组合可能参与确定给定转录本的整体编辑过程（1996）将这种新型哺乳动物 RNA 编辑蛋白命名为 RNA 编辑酶-1（Red1）。Rat Red1 和 Drada 共有约 31% 的总体同一性，这主要是由于它们在 C 端催化结构域的保守性。Northern印迹分析显示大鼠大脑中Red1的表达最高。梅尔彻等人（1996）进一步观察到，虽然 Red1 在某些位点的脱氨基作用更有效，但 Drada 在其他位点的活性更强。他们推测这些以及其他编辑酶的组合可能参与确定给定转录本的整体编辑过程（1996）将这种新型哺乳动物 RNA 编辑蛋白命名为 RNA 编辑酶-1（Red1）。Rat Red1 和 Drada 共有约 31% 的总体同一性，这主要是由于它们在 C 端催化结构域的保守性。Northern印迹分析显示大鼠大脑中Red1的表达最高。梅尔彻等人（1996）进一步观察到，虽然 Red1 在某些位点的脱氨基作用更有效，但 Drada 在其他位点的活性更强。他们推测这些以及其他编辑酶的组合可能参与确定给定转录本的整体编辑过程（1996）进一步观察到，虽然 Red1 在某些位点的脱氨基作用更有效，但 Drada 在其他位点的活性更强。他们推测这些以及其他编辑酶的组合可能参与确定给定转录本的整体编辑过程（1996）进一步观察到，虽然 Red1 在某些位点的脱氨基作用更有效，但 Drada 在其他位点的活性更强。他们推测这些以及其他编辑酶的组合可能参与确定给定转录本的整体编辑过程。

米塔兹等人（1997）还克隆了与大鼠Red1同源的人类基因。人类基因 ADARB1 由 741 个氨基酸组成，在其 N 末端区域包含 2 个双链 RNA 结合结构域。作者检测到 8.8 kb 和 4.2 kb 的 2 个转录本在大脑以及许多成人和胎儿组织中强烈表达。

通过搜索与 DRADA 相关的 EST，Lai 等人（1997）还分离了编码 ADARB1 的人类 cDNA，他们将其命名为 DRADA2。DRADA2 基因在成人和胎儿组织中普遍表达。它具有复杂的转录模式，具有 1 个主要的 8.6 kb mRNA 和几个较小的较短 mRNA，其中一些表现出组织特异性。四种 DRADA2 亚型的预测大小范围为 674 至 741 个氨基酸，由选择性剪接产生，其体外 RNA 编辑能力有所不同。

▼ 基因功能

谷氨酸受体 B 亚基前 mRNA 在 2 个腺苷残基处进行编辑，导致氨基酸变化，从而改变谷氨酸受体的电生理特性。这些氨基酸变化是由于腺苷脱氨基作用导致 2 个密码子中的腺苷向肌苷转化所致。杨等人（1997）描述了从 HeLa 细胞中纯化和表征人类 RNA 腺苷脱氨酶，该酶可有效、准确地编辑这两个位点的谷氨酸受体 B 亚基前 mRNA。他们得出的结论是，该活性反映了 RED1 蛋白的人类同源物，RED1 蛋白是双链 RNA 依赖性脱氨酶蛋白家族的成员。奥康奈尔等人（1997）描述了被鉴定为人 RED1 的 90-kD 蛋白质的纯化。

Terajima 等人使用小鼠肝脏进行染色质免疫沉淀和 RNA 测序（2017）发现了 Adarb1 的昼夜节律表达，其第一个内含子中有 2 个时钟（601851）结合位点。Adarb1 在各种转录本中引起昼夜节律的 A-to-I RNA 编辑，包括其自身前 RNA 的自我编辑，从而导致长 Adarb1 剪接变体的表达。大多数节律编辑位点都在转录本的 3-prime UTR 中发现，在编码区域中发现的要少得多。

谭等人（2017）报告了 RNA 编辑的动态时空模式和新型调节因子，这是通过对基因型组织表达（GTEx）项目以及数百个其他灵长类动物和小鼠样本的 8,551 个人类样本（代表 552 个人的 53 个身体部位）的腺苷到肌苷 RNA 编辑进行广泛分析而发现的。谭等人（2017）表明，组织之间非重复编码区域的编辑水平比重复区域的编辑水平差异更大。在全球范围内，ADAR1（146920）是重复位点的主要编辑器，ADAR2 是非重复编码位点的主要编辑器，而催化失活的 ADAR3（602065）主要充当编辑抑制剂。对几种组织中 RNA 编辑的跨物种分析表明，物种，而不是组织类型，是编辑水平的主要决定因素，表明大多数位点的RNA编辑具有更强的顺式调控，尽管一小部分保守编码位点受到更强的反式调控。谭等人（2017）策划了一组广泛的 ADAR1 和 ADAR2 靶标，并表明许多编辑位点在体内表现出 ADAR 酶的独特组织特异性调节。作者还发现 AIMP2（600859）（氨酰基-tRNA 合成酶复合物的一个组成部分）与 ADAR1 和 ADAR2 相互作用，并通过增强其降解来减少编辑（2017）策划了一组广泛的 ADAR1 和 ADAR2 靶标，并表明许多编辑位点在体内表现出 ADAR 酶的独特组织特异性调节。作者还发现 AIMP2（600859）（氨酰基-tRNA 合成酶复合物的一个组成部分）与 ADAR1 和 ADAR2 相互作用，并通过增强其降解来减少编辑（2017）策划了一组广泛的 ADAR1 和 ADAR2 靶标，并表明许多编辑位点在体内表现出 ADAR 酶的独特组织特异性调节。作者还发现 AIMP2（600859）（氨酰基-tRNA 合成酶复合物的一个组成部分）与 ADAR1 和 ADAR2 相互作用，并通过增强其降解来减少编辑。

▼ 基因结构

Villard 等人（1997）发现 ADARB1 基因跨度约为 25 kb，包含 10 个编码序列外显子。2 个 RNA 结合域位于 935 bp 的外显子 2 内。替代处理的外显子 6 可能会中断催化域。对表达模式的调查揭示了所有检查来源中 5-kb 和 8.5-kb 转录本的差异处理。转录本大小的差异似乎是由于 3-prime 未翻译部分的替代处理造成的。

▼ 测绘

Mittaz 等人的地图（1997）通过 YAC 重叠群分析将 ADARB1 基因定位到染色体 21q22.3。另请参见 ADARB2（602065）。

Villard 等人使用含有与大鼠 RED1 RNA 编辑酶基因同源序列的 cDNA 片段（1997）通过与一组包含 21q 子区域的体细胞杂交体杂交，将人类 ADARB1 基因定位于 21 号染色体。这证实了 RED1 在远端 21q22.3 的位置。

▼ 生化特征

晶体结构

麦克白等人（2005）报道了人类 ADAR2 的晶体结构，分辨率为 1.7 埃。该结构揭示了活性位点中的锌离子，并表明底物腺苷是如何被识别的。出乎意料的是，肌醇六磷酸（IP6）埋藏在酶核心内，有助于蛋白质折叠。尽管没有报道表明作用于 RNA 的腺苷脱氨酶（ADAR）需要辅因子，Macbeth 等人（2005）表明 IP6 是活动所必需的。晶体结构中协调 IP6 的氨基酸在一些作用于转移 RNA（ADAT）（编辑 tRNA 的相关酶）的腺苷脱氨酶中是保守的。麦克白等人（2005）表明，IP6 对于 ADAT1（604230）对 tRNA（丙氨酸）（601431）的腺苷 37 的体内和体外脱氨基作用也是必需的。

▼ 分子遗传学

Tan 等人在 4 名患有神经发育障碍（伴有肌张力低下、小头畸形和癫痫发作）的无关患者中（NEDHYMS; 618862）（2020）鉴定了 ADARB1 基因（601218.0001-601218.0005）中的纯合或复合杂合错义突变。这些患者在不同的中心通过外显子组测序进行评估，并通过 GeneMatcher 或 Matchmaker Exchange 项目进行确定。突变发生在整个基因中，分子模型显示它们位于脱氨酶结构域或 dsRBD1 结构域内或周围。HEK293 细胞的体外功能表达测定表明，与对照相比，5 个变体中有 4 个导致 ADARB1 RNA 编辑活性出现不同程度的降低。一些变异还损害了小鼠 Gria2（138247） Q/R 位点的 ADARB1 RNA 编辑。

▼ 动物模型

Higuchi 等人（2000）通过生成目标功能无效等位基因纯合的小鼠，研究了 ADAR2 介导的 RNA 编辑。Adar2 -/- 小鼠中不同转录本中大多数 25 个位置的编辑显着减少；突变小鼠变得容易癫痫发作并在年轻时死亡。受损的表型似乎完全是由单个编辑不足的位置造成的，因为当编辑不足的转录本的两个等位基因被外显子编码编辑版本的等位基因取代时，表型恢复正常。关键位置指定了 AMPA 受体 GluRB 前信使 RNA 中的离子通道决定簇，即 Q/R 位点。樋口等人（2000）得出结论，该转录本在生理学上是 ADAR2 最重要的底物。

寺岛等人（2017）发现，与野生型相比，具有挽救的 Gria2 表达的 Adarb1 -/- 小鼠在大量 mRNA 中表现出减弱的节律。此外，获救的 Adarb1 -/- 小鼠在运动活动和基因表达方面表现出短期节律，并且血浆游离脂肪酸水平昼夜变化消失。寺岛等人（2017）得出的结论是，ADARB1 在生成循环编辑和 mRNA 节律中发挥着关键作用，并且这些节律在生理学的各个方面都很重要，包括控制昼夜节律振荡速度。

▼ 等位基因变异体（5 个选定示例）：.

0001 伴有肌张力低下、小头畸形和癫痫发作的神经发育障碍
ADARB1、LYS367ASN（rs778818769）
在一名 5.9 岁男孩（患者 1）中，患有神经发育障碍，伴有肌张力低下、小头畸形和癫痫发作（NEDHYMS; 618862），Tan 等人（2020）鉴定了 ADARB1 基因中的复合杂合错义突变：c.1101G-C 颠换（c.1101G-C，NM_001112.4），导致 lys367 到 asn（K367N）取代，以及 c.1492A-G 转换，预计会导致接近 de 的 thr498 到 ala（T498A）取代氨基酶结构域。通过外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。这两种变体均以低频率（分别为 8.5 x 10（-6）和 5.3 x 10（-4））在 gnomAD 数据库中以杂合状态被发现。在转染的 HeLa 细胞中，突变蛋白通常定位于细胞核。将 K367N 突变转染至 HEK293 细胞显示其引起 10. 与对照相比，RNA 编辑减少 9%；该效应在 S 亚型中更为明显。然而，K367N 和 T498A 突变同时表达并不会降低 RNA 编辑活性。神经母细胞瘤细胞、HeLa 细胞和患者成纤维细胞的体外细胞表达研究表明，c.1492A-G 变体改变了外显子 5a 的剪接。

.0002 伴有肌张力减退、小头畸形和癫痫发作的神经发育障碍
ADARB1、THR498ALA（rs544025652）
用于讨论 ADARB1 基因中的 c.1492A-G 转变（c.1492A-G、NM_001112.4），导致 thr498 转变为 ala（T Tan 等人在患有肌张力低下、小头畸形和癫痫发作的神经发育障碍患者（NEDHYMS; 618862）中以复合杂合状态发现了 498A）替换（2020），参见 601218.0001。

.0003 神经发育障碍，伴有肌张力低下、小头畸形和癫痫发作
ADARB1、LYS127GLU
在一名 2 岁西班牙裔男孩（患者 2）中，患有神经发育障碍，伴有肌张力低下、小头畸形和癫痫发作（NEDHYMS; 618862），Tan 等人（2020）鉴定了 ADARB1 基因中的纯合 c.379A-G 转换（c.379A-G, NM_001112.4），导致 dsRBD1 结构域中的 lys127-to-glu（K127E）取代。该突变是通过外显子组测序发现的，与家族中的疾病分离，并且在 gnomAD 数据库中未发现。在转染的 HeLa 细胞中，突变蛋白通常定位于细胞核。将突变转染至 HEK293 细胞中显示，与对照相比，该变体导致 RNA 编辑活性降低 14.6%；该效应在 S 亚型中更为明显。

.0004 神经发育障碍，伴有肌张力低下、小头畸形和癫痫发作
ADARB1、ARG603GLN（rs1364071684）
Tan 等人在一名 2 岁男孩（患者 3）中，由近亲穆斯林父母所生，患有神经发育障碍，伴有肌张力低下、小头畸形和癫痫发作（NEDHYMS; 618862）（2020）在 ADARB1 基因中鉴定出纯合 c.1808G-A 转换（c.1808G-A, NM_001112.4），导致脱氨酶结构域中高度保守的残基处 arg603 到 gln（R603Q）取代。通过外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。该变体在 gnomAD 数据库中以低频率（3.98 x 10（-6））杂合状态被发现。转染突变的细胞的免疫印迹分析显示，与对照相比，蛋白质水平较低，表明突变导致蛋白质不稳定。然而，在转染的 HeLa 细胞中，突变蛋白正常定位于细胞核。

.0005 神经发育障碍，伴有肌张力低下、小头畸形和癫痫发作
ADARB1、ALA722VAL（rs1323703791）
Tan 等人发现，一名 11 岁男孩（患者 4）是 Azari 近亲父母所生，患有神经发育障碍，伴有肌张力低下、小头畸形和癫痫发作（NEDHYMS; 618862）（2020）在 ADARB1 基因中鉴定出纯合 c.2165C-T 转换（c.2165C-T, NM_001112.4），导致脱氨酶结构域中由 ala722 替换为 val（A722V）。通过外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。该变体在 gnomAD 数据库中以低频率（4.08 x 10（-6））杂合状态被发现。在转染的 HeLa 细胞中，突变蛋白通常定位于细胞核。将突变转染到 HEK293 细胞中显示，与对照相比，该突变导致 RNA 编辑活性降低 4.4%。