KELCH 样 ECH 相关蛋白 1； KEAP1

HGNC 批准的基因符号：KEAP1

细胞遗传学定位：19p13.2 基因组坐标（GRCh38）：19:10,486,124-10,503,355（来自 NCBI）

▼ 描述

KEAP1 是 CUL3（603136）依赖性泛素连接酶复合物的底物接头蛋白，可作为硫醇反应性化学预防化合物和氧化应激的传感器（Lo 和 Hannink，2006）。

▼ 克隆与表达

转录因子 NRF2（600492）与鸡 Ech 蛋白同源，对于解毒酶和氧化应激诱导基因的表达至关重要，以防止 DNA 损伤。Itoh 等人使用小鼠 Nrf2 作为诱饵，对小鼠胚胎 cDNA 文库进行酵母 2 杂交筛选（1999）分离了编码一种蛋白质的 cDNA，他们将其命名为“Kelch 样 Ech 相关蛋白 1”或 Keap1，因为它与果蝇 Kelch 蛋白相似。序列分析预测，624 个氨基酸的小鼠蛋白与 Nagase 等人鉴定的 624 个氨基酸的人 KIAA0132 蛋白有 94% 的同一性（1995）。Keap1 包含一个中心 BTB/POZ 结构域和一个 C 端双甘氨酸重复序列（DGR）或 Kelch 模块。通过 RT-PCR 分析，Nagase 等人（1995）检测到 KIAA0132 在心脏和骨骼肌中的强表达，

▼ 测绘

Nagase 等人的地图（1995）通过对人类-啮齿动物杂交细胞组的分析，将 KIAA0132 基因（KEAP1）定位到 19 号染色体。

▼ 基因功能

使用酵母 2-hybrid 和 BIAcore 分析突变体 Keap1，Itoh 等人（1999）表明 Keap1 的 Kelch 基序与 Nrf2 的 Neh2 结构域相互作用，并且这种相互作用是 Keap1 抑制 Nrf2 所必需的。荧光显微镜显示Keap1在细胞质中与Nrf2一起表达。在亲电剂苹果酸二乙酯存在的情况下，Nrf2 活性从 Keap1 释放，Nrf2 转位到细胞核。

伊德斯等人（2011）发现 microRNA-200A（MIR200A; 612090）与 KEAP1 转录本的 3 素 UTR 结合，导致 mRNA 降解。乳腺癌细胞中 MIR200A 的表观遗传沉默导致 KEAP1 失调、NRF2 转录活性抑制以及 NRF2 解毒靶基因 NQO1（125860）的表达减少。MIR200A 在人乳腺癌细胞中过度表达或用组蛋白脱乙酰酶抑制剂治疗小鼠乳腺癌模型可增强 MIR200A 依赖性 KEAP1 下调并恢复 NRF2 表达。

Lo 和 Hannink（2006）使用质谱分析和数据库分析来鉴定编码 NRF2 以外蛋白（与 MD-MB-231 乳腺癌细胞系中的 KEAP1 共纯化）的转录本，鉴定了 PGAM5（614939）的 2 个剪接变体。蛋白质相互作用测定和突变分析表明，两种 PGAM5 亚型的假定 N 端 KEAP1 结合基序与转染的 HEK293T 细胞中 KEAP1 的 Kelch 结构域相互作用。KEAP1 与 PGAM5 长亚型（PGAM5L）共表达导致 PGAM5L 泛素化并降低 PGAM5L 半衰期和总蛋白含量。CUL3 和 RBX1（603814）的共表达显着诱导 KEAP1 依赖性 PGAML 泛素化，蛋白酶体抑制可阻断 KEAP1 依赖性 PGAM5L 降解。

米尔斯等人（2018）表明，衣康酸是一种内源性代谢物，是小鼠和人类巨噬细胞中脂多糖激活抗炎转录因子 NRF2（600492）所必需的。米尔斯等人（2018）发现衣康酸通过半胱氨酸残基的烷基化直接修饰蛋白质。衣康酸烷基化蛋白质 KEAP1 上的半胱氨酸残基 151、257、288、273 和 297，使 NRF2 能够增加具有抗氧化和抗炎能力的下游基因的表达。NRF2 的激活是衣康酸抗炎作用所必需的。米尔斯等人（2018）描述了细胞渗透性衣康酸酯衍生物 4-辛基衣康酸酯的用途，它可以防止体内脂多糖诱导的致死性并减少细胞因子的产生。作者表明，I 型干扰素可增强 IRG1（615275）的表达和衣康酸的产生。衣康酸的产生限制了 I 型干扰素反应，表明涉及干扰素和衣康酸的负反馈循环。米尔斯等人（2018）得出结论，衣康酸是一种重要的抗炎代谢物，通过 NRF2 发挥作用，限制炎症并调节 I 型干扰素。

博隆等人（2018）鉴定了一种糖酵解酶 PGK1（311800）的小分子抑制剂，并揭示了糖酵解和 NRF2 信号传导之间的直接联系。PGK1 的抑制导致反应性代谢物甲基乙二醛的积累，选择性地修饰 KEAP1，在近端半胱氨酸和精氨酸残基之间形成甲基咪唑交联。这种翻译后修饰导致 KEAP1 的二聚化、NRF2 的积累以及 NRF2 转录程序的激活。博隆等人（2018）得出的结论是，他们的结果证明了糖酵解和 KEAP1-NRF2 转录轴之间存在直接的通路间通讯，并为细胞应激反应的代谢调节提供了深入的见解。

▼ 生化特征

Padmanabhan 等人（2006）解析了 6 叶 Kelch 重复序列和小鼠 Keap1 C 端区域的晶体结构。广泛的叶片间和叶片内氢键维持了 Keap1 与 Nrf2 的结构完整性和正确关联。含有 Nrf2 ETGE 基序的肽通过与保守精氨酸的静电相互作用，在底部中央腔的入口处结合 Keap1 的 β 螺旋桨。帕德马纳班等人（2006）在肺癌患者的细胞系中发现了 2 个突变，这些突变破坏了 Keap1 和 Nrf2 之间的相互作用，从而降低了 Keap1 抑制 Nrf2 转录活性的能力。

▼ 动物模型

转录因子 NRF2（600492）调节一系列解毒和抗氧化基因，KEAP1 抑制 NRF2 功能。若林等人（2003）发现 Keap1 缺陷小鼠在出生后死亡，可能是由于食道和前胃角化过度导致营养不良。Nrf2 活性影响几种鳞状上皮基因的表达水平。生化数据表明，如果没有 Keap1，Nrf2 会在细胞核中持续积累，刺激细胞保护基因的转录。Nrf2 缺陷小鼠的繁殖逆转了 Keap1 的表型缺陷。这些实验表明，Keap1 在细胞对氧化和外源性应激的反应中作用于 Nrf2 的上游。

若林等人（2003）观察到 Keap1 -/- 小鼠皮肤的短暂鳞屑表型与常染色体隐性先天性鱼鳞病（ARCI）相似。在芬兰的一个亲戚中，Virolainen 等人（2000）鉴定了对应于 19p13.2-p13.1 的 ARCI 位点（参见 ARCI5；604777）。人类 KEAP1 基因座与该常染色体隐性先天性鱼鳞病基因座位于相同的染色体位置。由此可见，KEAP1可能与先天性鱼鳞病有一定的关系。与 Keap1 突变体的缩放表型一样，芬兰报道的病例的缩放是轻微的，但 Keap1 突变体中疾病的新生儿发病与人类疾病不同。