类肌盲拼接调节蛋白 1; MBNL1

肌盲样蛋白 1
肌盲样蛋白；MBNL
肌盲，果蝇，同源物
KIAA0428
CUG 三联体重复扩增双链 RNA 结合蛋白；经验值

HGNC 批准的基因符号：MBNL1

细胞遗传学位置：3q25.1-q25.2 基因组坐标（GRCh38）：3:152,243,631-152,465,779（来自 NCBI）

▼ 描述

MBNL1 属于一个保守的 RNA 结合蛋白家族，其特征是 2 对 C3H 型锌指相关基序。这些蛋白质充当前 mRNA 剪接的靶标特异性调节剂（Ho 等人，2004）。

▼ 克隆和表达

Ishikawa 等人通过筛选可能编码大脑中表达的大蛋白质的 cDNA（1997）鉴定了编码 MBNL 的 cDNA，他们将其命名为 KIAA0428。KIAA0428 编码推导的 370 个氨基酸的蛋白质。RT-PCR 分析检测到 KIAA0428 在骨骼肌中表达最高，其次是前列腺、肺、心脏、小肠、卵巢和胎盘。

三联体重复扩增障碍，例如强直性肌营养不良（DM1；160900），其特征在于遗传预期，其中疾病严重程度与扩增突变的大小成正比，发病年龄与扩增突变的大小成反比。Miller 等人通过生化纯化与肌强直性营养不良（DM1）蛋白激酶（DMPK; 605377） RNA 结合的 HeLa 细胞蛋白，其中具有可变数量的 CUG 重复序列，然后进行肽序列分析和 PCR（2000）分离出编码 MBNL 同工型的 cDNA，他们将其命名为 EXP。42-kD 和 40-kD 同工型 EXP42 和 EXP40 分别与先前鉴定的 388 个氨基酸 MBNL 蛋白（GenBank CAA74155）和 KIAA0428 相同，而 35-kD 同工型 EXP35 是一种新型 305 个氨基酸蛋白质。Northern印迹分析显示6.5-和5。在心肌和骨骼肌中高表达的 3-kb EXP 转录本。Western blot 分析显示 EXP42 在 HeLa 和类淋巴母细胞系中高表达。免疫荧光显微镜显示正常成肌细胞中 EXP42 的核和细胞质表达，而核灶在 DM1 成肌细胞中富集。FISH 和免疫荧光分析表明 DMPK 突变 RNA 招募并隔离 EXP dsRNA 结合蛋白。米勒等人（2000）提出 DM1 突变产生一种竞争性 dsRNA 结合底物，在细胞分化过程中招募 EXP 蛋白并将它们从正常的 RNA 结合位点隔离开。免疫荧光显微镜显示正常成肌细胞中 EXP42 的核和细胞质表达，而核灶在 DM1 成肌细胞中富集。FISH 和免疫荧光分析表明 DMPK 突变 RNA 招募并隔离 EXP dsRNA 结合蛋白。米勒等人（2000）提出 DM1 突变产生一种竞争性 dsRNA 结合底物，在细胞分化过程中招募 EXP 蛋白并将它们从正常的 RNA 结合位点隔离开。免疫荧光显微镜显示正常成肌细胞中 EXP42 的核和细胞质表达，而核灶在 DM1 成肌细胞中富集。FISH 和免疫荧光分析表明 DMPK 突变 RNA 招募并隔离 EXP dsRNA 结合蛋白。米勒等人（2000）提出 DM1 突变产生一种竞争性 dsRNA 结合底物，在细胞分化过程中招募 EXP 蛋白并将它们从正常的 RNA 结合位点隔离开。

▼ 基因功能

曼科迪等人（2001）研究了 DM2（602668）是由 CTG 重复或相关序列的扩展引起的可能性。通过重复扩增检测方法对 DNA 进行分析，通过核糖核酸酶保护对 RNA 进行分析，未显示 DM2 中存在扩增的 CTG 或 CUG 重复。然而，肌肉切片与荧光标记的 CAG 重复寡核苷酸的杂交显示 DM2 中的核焦点与 DM1 中看到的相似。所有有症状的 DM1（n = 9）或 DM2（n = 9）患者中均存在核灶，但在任何疾病对照或健康受试者（n = 23）中均不存在。使用 CUG 或 GUC 重复探针未观察到病灶。DM2 中的焦点与 DM1 的区别在于探针-靶标双链体的稳定性较低，这表明与 DM1 CUG 扩展相关的序列可能在 DM2 核中积累。肌盲蛋白，它与体外扩增的 CUG 重复相互作用，定位于 DM1 和 DM2 的核灶。作者提出，突变 RNA 的核积累在 DM1 中是致病性的，类似的疾病过程可能在 DM2 中发生，而肌盲可能在这两种疾病的发病机制中发挥作用。

法尔达伊等人（2002）鉴定了另外 2 个人类肌盲样基因，MBLL（MBNL2; 607327）和 MBXL（MBNL3; 300413），它们分别对应到 13 号和 X 号染色体，并显示出广泛的选择性剪接。MBNL 和 MBLL 在许多成人组织中表达，而 MBXL 主要在胎盘中表达。绿色荧光蛋白标记的 MBNL、MBLL 和 MBXL 与 DM1 和 DM2 细胞中的核灶共定位，表明所有 3 种蛋白可能在 DM 病理生理学中发挥作用。

通过酵母 3-杂交分析，Kino 等人（2004）发现 MBNL1，而不是 CUGBP1（601704）或 PKR（PRKR; 176871），与 CUG 和 CCUG 重复序列相互作用。MBNL1 与含有总结为 CHHG 和 CHG 重复序列（其中 H 是 A、U 或 C）的重复序列的合成 RNA 发生特异性相互作用，但不与包含 CAG/CUG 重复序列的真正双链 RNA 发生相互作用，表明 MBNL1 可能更喜欢含有凸起的双链 RNA。缺失分析表明 MBNL1 剪接变体之间的 RNA 结合能力存在差异。MBNL1 还与 ZNF9（116955）中的重复基序结合，其中包含最小长度的 CCUG 重复和非 CCUG 插入。

江等人（2004）表明，在死后的 DM1 脑组织中，突变的 DMPK 转录本在皮质和皮质下神经元中广泛表达。突变转录本累积在神经元核内的离散病灶中。MBNL1 被招募到 RNA 焦点中，并在核质的其他地方被耗尽。与此同时，神经元前 mRNA 的一个子集显示出选择性剪接的异常调节。作者认为，DM1 的中枢神经系统损伤可能是由于突变 DMPK mRNA 的有害功能获得所致。

Ho 等人通过在原代鸡骨骼肌培养物中表达荧光标记蛋白（2004）表明，人 MBNL1、MBNL2 和 MBNL3 抑制鸡和人心肌肌钙蛋白（cTNT 或 TNNT2；191045）小基因中外显子 5 的包含，并诱导人胰岛素受体（IR 或 INSR；147670）小基因中外显子 11 的包含。通过小干扰 RNA 消除 HeLa 细胞中的 MBNL1 促进了 cTNT 中的外显子包含、IR 中的外显子跳跃以及网格蛋白轻链 B（CLTB; 118970）小基因中的最小剪接变化。紫外线交联和扫描诱变研究确定了 cTNT 外显子 5 上游的 2 个 MBNL1 结合位点。MBNL1 结合位点内的突变显着减少了 MBNL1 和 MBNL3 的结合，并消除了 MBNL2 的结合。鸡和人 cTNT 中 MBNL1 结合位点的比对揭示了一个共同的 MBNL 结合基序 YGCU（U/G）Y，其中 Y 代表 U 或 C。 Ho 等人（2004）指出 CELF 蛋白（例如 BRUNOL1 或 TNRC4；612678）诱导鸡和人 cTNT 中外显子 5 的包含以及人 IR 外显子 11 的外显子跳跃。他们提出 MBNL 和 CELF 蛋白拮抗地发挥作用来调节特定目标前 mRNA 中的剪接。

唐等人（2012）观察到，与正常成人肌肉和面肩肱型肌营养不良症（FSHD；参见 158900）患者的肌肉相比，DM1 和 DM2 患者肌肉中钙通道亚基 CAV1.1（CACNA1S；114208）的剪接发生了改变。DM1 和 DM2 肌肉中 CAV1.1 转录物的很大一部分显示外显子 29 的跳跃，这代表胎儿剪接模式。强制排除正常小鼠骨骼肌中的外显子 29 会改变通道门控特性，并增加电流密度和峰值电诱发钙瞬变幅度。小鼠心肌中 Mbnl1 的下调或小鼠胫骨前肌中 Cugbp1 的过度表达增强了外显子 29 的跳跃，表明这些剪接因子可能与强直性肌营养不良中的 CAV1.1 剪接缺陷有关。

韩等人（2013）鉴定出肌盲样 RNA 结合蛋白 MBNL1 和 MBNL2 是框式外显子选择性剪接事件大程序的保守和直接负调节因子，这些事件在胚胎干（ES）细胞和其他细胞类型之间受到差异调节。在大约一半的事件中，分化细胞中 MBNL 蛋白的敲低导致转变为类似 ES 细胞的选择性剪接模式，而 ES 细胞中 MBNL 蛋白的过度表达则促进了分化细胞样的选择性剪接模式。MBNL 调控的事件之一是叉头家族转录因子 FOXP1（605515）中控制多能性的 ES 细胞特异性选择性剪接开关。与 MBNL 蛋白在多能性中的中心和负调节作用一致，

弗雷耶穆斯等人（2016）发现 MBNL1 调节 SCN5A（600163）的选择性剪接，从而产生胎儿和成人亚型。MBNL1 促进 SCN5A 外显子 6b 包含在前体 mRNA 中以及成人 SCN5A 亚型的表达。弗雷耶穆斯等人（2016）在 3 名成年 DM1 患者的左心室样本中检测到胎儿 SCN5A 亚型（包含外显子 6a）的表达，以及许多其他基因的选择性剪接。当在非洲爪蟾卵母细胞中表达时，与成人 SCN5A 亚型相比，胎儿 SCN5A 亚型表现出较低的兴奋性。在小鼠中，胎儿 Scn5a 的表达会促进心律失常和心脏传导延迟，这是强直性肌营养不良的两个主要特征。弗雷耶穆斯等人。

▼

通过辐射混合分析进行绘图，Ishikawa 等人（1997）将 MBNL1 基因对应到 3 号染色体。 Miller 等人（2000）将 MBNL1 基因定位到 3q25，位于 3q21 上 DM2/PROMM（602668）基因座的远端。

▼ 动物模型

Kanadia 等人（2003）发现，Mbnl1 基因外显子 3 定向缺失的小鼠在大约 6 周龄时出现明显的肌强直，肌电图显示肌强直放电。除了肌肉异常之外，小鼠还出现了与 DM1 类似的眼部白内障。这些小鼠表现出骨骼肌氯离子通道 Clcn1（118425）、Tnnt2（191045）和 Tnnt3（600692）的表达降低和剪接异常。卡纳迪亚等人（2003）得出结论，Mbnl1 在不同蛋白质的剪接位点选择中发挥直接作用，并且 DM1 的表现可能是由特定 RNA 结合蛋白的隔离引起的。

Machuca-Tzili 等人在 Mbnl1 缺陷的果蝇胚胎中（2006）发现 Z 带相关蛋白 CG30084（ZASP/LDB3（605906）的果蝇同源物）和 α-肌节蛋白的异常剪接。对 3 名不相关 DM1 患者的骨骼肌组织的研究显示，LDB3 剪接异常，但 α-肌节蛋白-2（ACTN2；102573）剪接正常。研究结果表明，果蝇和 DM1 患者中 Z 带结构的分子分解可能涉及 MBNL 基因。

惠勒等人（2009）使用转基因小鼠模型表明，强直性肌营养不良的紊乱可以通过吗啉代反义寡核苷酸 CAG25 逆转，CAG25 与 CUG（exp） RNA 结合并阻断其与 MBNL1 的相互作用。CAG25 分散 CUG（exp） RNA 的核焦点并减少这种有毒 RNA 的总体负担。随着MBNL1从隔离状态中释放出来，选择性剪接调节的缺陷得到纠正，从而恢复离子通道功能。惠勒等人（2009）得出的结论是，他们的发现表明了反义方法的替代用途，以抑制蛋白质与致病性 RNA 的有害相互作用。

含有 CUG（exp）的突变 DMPK 转录物通过干扰其他 mRNA 的生物发生而导致肌肉功能障碍。突变体 CUG（exp） RNA 的毒性作用部分是通过 Mbnl1 的隔离介导的。奥斯本等人（2009）与 Mbnl1 敲除小鼠相比，对表达 CUG（exp） RNA 的转基因小鼠进行了整体 mRNA 分析。骨骼肌中 CUG（exp） RNA 引起的大部分变化可以用 Mbnl1 活性降低来解释，包括许多继发于肌强直的变化。受影响最大的途径包括涉及钙信号传导和体内平衡的基因。CUG（exp） RNA 对基因表达的一些影响是由异常选择性剪接或 Mbnl1 相互作用 mRNA 的下调引起的。然而，一些高度失调的基因显示出转录改变，如相应前体 mRNA 的平行变化所示。奥斯本等人（2009）提出，CUG（exp） RNA对该转基因小鼠模型中基因表达的反显性效应可能发生在转录、RNA加工和mRNA衰减水平上，并且可能主要但不完全是通过Mbnl1的隔离来介导的。