含有 PHD 和无名指结构域的类泛素蛋白 1; UHRF1

反向CCAAT框结合蛋白，90-KD；ICBP90
核磷酸蛋白，95-KD；NP95

HGNC 批准的基因符号：UHRF1

细胞遗传学定位：19p13.3 基因组坐标（GRCh38）：19:4,903,079-4,962,153（来自 NCBI）

▼ 描述

UHRF1 与拓扑异构酶 II-α 启动子中的反向 CCAAT 框结合（TOP2A；126430）。TOP2A 在 DNA 中引入短暂的双链断裂，这是细胞周期中 DNA 复制、染色体浓缩和分离所必需的。UHRF1 可能参与 TOPO2A 表达（Hopfner 等，2000）。

▼ 克隆与表达

Hopfner 等人通过使用 TOP2A 启动子的第二个反向 CCAAT 框（ICB2）作为诱饵，对 Jurkat 白血病细胞系 cDNA 文库进行酵母 1-杂交分析，然后筛选成人胸腺 cDNA 文库（2000）克隆了 UHRF1，他们将其称为 ICBP90。推导的 793 个氨基酸的蛋白质的计算分子量约为 90 kD。ICBP90包含一个与亮氨酸拉链结构域部分重叠的N端泛素样结构域，随后是PHD指类型的中央锌指和无名指类型的C端锌指。它还具有 2 个核定位信号、多种激酶的磷酸化位点以及共有的 Rb1（614041）结合序列。RNA斑点印迹分析检测到ICBP90在成人和胎儿胸腺中的表达水平最高，其次是胎儿肝脏、成人骨髓、睾丸、肺、心脏、和胎儿肾脏。高度分化的组织，如中枢神经系统和外周血白细胞，未显示出可检测到的表达。免疫组织化学分析显示内源性 HeLa 细胞 ICBP90 和 COS-1 细胞中异位表达的 ICBP90 均在核内表达。蛋白质印迹分析在汇合的 HeLa 细胞中检测到表观分子量为 97 kD 的 ICBP90；还检测到了较小的 50 kD 带。在增殖的 HeLa 细胞中观察到其他条带。阑尾的组织化学分析显示表达仅限于细胞增殖区域（生发中心和腺隐窝），其中 ICBP90 与 TOP2A 共定位。这两种蛋白的表达在高级别乳腺癌中均升高，在低级别乳腺癌中略有升高。例如中枢神经系统和外周血白细胞，未显示出可检测到的表达。免疫组织化学分析显示内源性 HeLa 细胞 ICBP90 和 COS-1 细胞中异位表达的 ICBP90 均在核内表达。蛋白质印迹分析在汇合的 HeLa 细胞中检测到表观分子量为 97 kD 的 ICBP90；还检测到了较小的 50 kD 带。在增殖的 HeLa 细胞中观察到其他条带。阑尾的组织化学分析显示表达仅限于细胞增殖区域（生发中心和腺隐窝），其中 ICBP90 与 TOP2A 共定位。这两种蛋白的表达在高级别乳腺癌中均升高，在低级别乳腺癌中略有升高。例如中枢神经系统和外周血白细胞，未显示出可检测到的表达。免疫组织化学分析显示内源性 HeLa 细胞 ICBP90 和 COS-1 细胞中异位表达的 ICBP90 均在核内表达。蛋白质印迹分析在汇合的 HeLa 细胞中检测到表观分子量为 97 kD 的 ICBP90；还检测到了较小的 50 kD 带。在增殖的 HeLa 细胞中观察到其他条带。阑尾的组织化学分析显示表达仅限于细胞增殖区域（生发中心和腺隐窝），其中 ICBP90 与 TOP2A 共定位。这两种蛋白的表达在高级别乳腺癌中均升高，在低级别乳腺癌中略有升高。免疫组织化学分析显示内源性 HeLa 细胞 ICBP90 和 COS-1 细胞中异位表达的 ICBP90 均在核内表达。蛋白质印迹分析在汇合的 HeLa 细胞中检测到表观分子量为 97 kD 的 ICBP90；还检测到了较小的 50 kD 带。在增殖的 HeLa 细胞中观察到其他条带。阑尾的组织化学分析显示表达仅限于细胞增殖区域（生发中心和腺隐窝），其中 ICBP90 与 TOP2A 共定位。这两种蛋白的表达在高级别乳腺癌中均升高，在低级别乳腺癌中略有升高。免疫组织化学分析显示内源性 HeLa 细胞 ICBP90 和 COS-1 细胞中异位表达的 ICBP90 均在核内表达。蛋白质印迹分析在汇合的 HeLa 细胞中检测到表观分子量为 97 kD 的 ICBP90；还检测到了较小的 50 kD 带。在增殖的 HeLa 细胞中观察到其他条带。阑尾的组织化学分析显示表达仅限于细胞增殖区域（生发中心和腺隐窝），其中 ICBP90 与 TOP2A 共定位。这两种蛋白的表达在高级别乳腺癌中均升高，在低级别乳腺癌中略有升高。在增殖的 HeLa 细胞中观察到其他条带。阑尾的组织化学分析显示表达仅限于细胞增殖区域（生发中心和腺隐窝），其中 ICBP90 与 TOP2A 共定位。这两种蛋白的表达在高级别乳腺癌中均升高，在低级别乳腺癌中略有升高。在增殖的 HeLa 细胞中观察到其他条带。阑尾的组织化学分析显示表达仅限于细胞增殖区域（生发中心和腺隐窝），其中 ICBP90 与 TOP2A 共定位。这两种蛋白的表达在高级别乳腺癌中均升高，在低级别乳腺癌中略有升高。

通过 Northern blot 分析，Hopfner 等人（2001）在几种癌细胞系中检测到 5.1 和 4.3 kb 的转录本。每个转录物的相对量取决于起源组织。

▼ 基因功能

Hopfner 等人（2000）确定ICBP90在体内和体外结合TOP2A的ICB2，并且ICBP90的表达与人肺成纤维细胞和几种细胞系中的TOP2A的表达同时发生。将ICBP90转染到COS-1细胞中导致ICBP90和TOP2A的表达增强。

博纳佩斯等人（2002）确定小鼠 Np95 是致癌 DNA 病毒、腺病毒 E1A 在诱导增殖过程中的早期靶标。E1A 在终末分化的小鼠肌管中诱导 Np95 表达。Np95 和细胞周期蛋白 E（123837）-Cdk2（116953）的同时表达足以在这些细胞中诱导 S 期。在小鼠成纤维细胞中，Np95 的表达在细胞周期中受到严格调控，其功能性消除会消除 DNA 合成。博纳佩斯等人（2002）得出结论，Np95 对于进入 S 期至关重要。

宇野木等人（2004）证明 ICBP90 通过其 SET 和环指相关（SRA）结构域与甲基化 CpG 和 HDAC1（601241）结合。ICBP90 表达通过 E2F1（189971）与其内含子 1 的结合而增加。Unoki 等人（2004）提出ICBP90通过甲基化介导的基因调控参与细胞增殖。

博斯蒂克等人（2007）表明蛋白质 UHRF1（在小鼠中也称为 NP95，在人类中也称为 ICBP90）是维持 DNA 甲基化所必需的。UHRF1 在整个 S 期与维持 DNA 甲基转移酶蛋白 DNMT1（126375）共定位。UHRF1 似乎通过与 DNMT1 的直接相互作用将 DNMT1 束缚在染色质上。此外，UHRF1 包含一个甲基 DNA 结合域（SRA 域），它显示出与半甲基化 CG 位点（DNMT1 的生理底物）的强烈优先结合。博斯蒂克等人（2007）得出结论，UHRF1 可能有助于将 DNMT1 招募到半甲基化 DNA 上，以促进 DNA 甲基化的忠实维持。

谢里夫等人（2007）证明小鼠 Np95 复制异染色质的定位取决于半甲基化 DNA 的存在。Np95 与 Dnmt1 形成复合物并介导 Dnmt1 加载到复制异染色质区域。Sharif 等人通过使用 Np95 缺陷型胚胎干细胞和胚胎（2007）表明，Np95 在体内对于维持整体和局部 DNA 甲基化以及抑制反转录转座子和印记基因的转录至关重要。谢里夫等人（2007）得出结论，半甲基化 DNA、Np95 和 Dnmt1 之间的联系建立了 DNA 甲基化表观遗传机制的关键步骤。

Karagianni 等人对 HeLa 细胞核提取物进行了体外 Pull-down 测定（2008）表明 ICBP90 直接与具有甲基化 lys9（H3K9）的组蛋白 H3（参见 602810）肽结合。在转染的 NIH-3T3 细胞中，人 ICBP90 定位于着丝粒周围异染色质，该异染色质高度富含三甲基化 H3K9（H3K9me3）肽。内源性小鼠 Np95（ICBP90 的直系同源物）在 NIH-3T3 细胞中表现出与异染色质蛋白 1（HP1）-α（CBX5；604478）相似的定位。H3K9me3 是 ICBP90 和 Np95 定位至异染色质所必需的。结合分析表明，ICBP90 的 PHD 是其与 H3K9me3 结合的主要决定因素，其中 SRA 结构域有助于整体 H3 结合亲和力。PHD 和 SRA 结构域都是 ICBP90 正确异色定位所必需的。HeLa 细胞中的 ICBP90 和 NIH-3T3 细胞中的 Np95 下调分别破坏了间期细胞核中 H3K9me3 和 Hp1-α 的分布。ICBP90 在体外和转染细胞中均可作为泛素连接酶发挥作用，促进组蛋白 H3 泛素化。酶失活的 ICBP90 突变体的过度表达破坏了间期 NIH-3T3 细胞中异染色质的高级组织。

森等人（2010）表明 DNMT1（126375）对于表皮祖细胞功能至关重要。DNMT1 蛋白被发现富含于未分化细胞中，需要它来保持增殖耐力并抑制分化。在组织中，DNMT1 耗竭导致祖细胞室退出、过早分化，并最终导致组织损失。全基因组分析表明，表皮分化基因启动子的很大一部分在自我更新条件下被甲基化，但随后在分化过程中被去甲基化。此外，UHRF1 作为 DNA 甲基化机制的一个组成部分，将 DNMT1 靶向半甲基化 DNA，对于抑制过早分化和维持增殖也是必需的。相比之下，Gadd45A（126335）和 B（604948）促进主动 DNA 去甲基化，是完全表皮分化基因诱导所必需的。森等人（2010）得出结论，参与 DNA 甲基化模式动态调节的蛋白质是哺乳动物体细胞组织中祖细胞维持和自我更新所必需的。

西山等人（2013）表明 UHRF1 依赖性组蛋白 H3 泛素化在 DNA 甲基化的维持中具有先决作用。Nishiyama 等人使用非洲爪蟾卵提取物（2013）成功地在体外复制了维持 DNA 甲基化。DNMT1 缺失导致组蛋白 H3 在赖氨酸 23 处的 UHRF1 依赖性泛素化显着积累。DNMT1 在体外优先通过先前确定为复制焦点靶向序列的区域与泛素化 H3 关联。UHRF1 的环指突变体未能将 DNMT1 招募到 DNA 复制位点并维持哺乳动物培养细胞中的 DNA 甲基化。西山等人（2013）得出的结论是，他们的发现代表了 DNA 甲基化和 DNA 复制之间通过组蛋白 H3 泛素化建立机制联系的第一个证据。

李等人（2018）证明小鼠卵母细胞中 Stella（DPPA3; 608408）的缺失导致 DNA 甲基化调节因子 UHRF1 异位核积累，从而导致维持 DNA 甲基转移酶 DNMT1 在细胞核中错误定位。遗传分析证实了 UHRF1 和 DNMT1 在 Stella 缺陷卵母细胞中产生异常 DNA 甲基化组中的主要作用。李等人（2018）得出的结论是，Stella 通过防止 DNMT1 和 UHRF1 介导的异常从头 DNA 甲基化来保护独特的卵母细胞表观基因组。

陈等人（2018）发现，与幼稚滤泡 B 细胞相比，小鼠生发中心（GC） B 细胞中的 Myc（190080）-Ap4（TFAP4; 600743）轴特异性上调 Uhrf1。与野生型相比，活性 B 细胞中特异性缺乏 Uhrf1 的小鼠对模型抗原和病毒感染的脾 GC 反应降低。对 Uhrf1 缺陷的 GC B 细胞的分析表明，Uhrf1 通过促进 G1 到 S 的转变来增强 GC B 细胞增殖，但对细胞存活没有作用。Uhrf1 部分通过维持 Cdkn1a（116899）的 DNA 甲基化和通过 Slfn1/Slfn2 基因座的甲基化（参见 614955）抑制 Slfn1 和 Slfn2 表达来促进这些作用。GC B 细胞中的 Uhrf1 表达对于体细胞超突变（SHM）和抗体亲和力成熟至关重要，并且 Uhrf1 表达是慢性病毒清除所必需的。

Elia 等人使用定量实时 PCR（2018）发现 Uhrf1 是小鼠血管平滑肌细胞（VSMC）分化过程中上调最多的基因。对敲除小鼠和 VSMC 的体外分析表明，Mir145（611795）有助于 Uhrf1 表达。Uhrf1 表达在小鼠患病血管组织中上调。Uhrf1 的局部减少改善了小鼠的狭窄发展。Uhrf1 沉默和过度表达研究表明，Uhrf1 介导 VSMC 增殖和迁移，从而在体外调节 VSMC 可塑性。Uhrf1 的敲低导致收缩表型增加，并证明 Uhrf1 通过与其启动子相互作用来调节关键 VSMC 分化基因的表达。Uhrf1 通过介导 PDGF-BB 触发的去分化来调节 VSMC 表型（参见 190040），以及通过拮抗 Tgf-β（TGFB1；190180）引发的分化。UHRF1 在人类和小鼠动脉瘤中表达上调，但 Uhrf1 敲除小鼠缺乏主动脉的主要结构缺陷，反而显示动脉瘤形成显着减少。

▼ 生化特征

Avvakumov 等人（2008）报道了人 UHRF1 SRA 结构域的 1.7 埃晶体结构以及与中央半甲基化 CpG 的 12 bp 双链 DNA 复合的 SRA 结构域的 2.2 埃结构。在 SRA-DNA 复合物中，5-甲基胞嘧啶从双链 DNA 中翻转出来，并与 SRA 结构域的结合口袋相互作用。SRA 结构域中的两个环从大沟和小沟穿过 DNA 中产生的间隙，以读取 CpG 双链体的其他 3 个碱基。主沟环似乎既赋予CpG二核苷酸特异性，又赋予互补链脱氧胞苷甲基化的辨别力。

有田等人（2008）和桥本等人（2008）确定了小鼠 Uhrf1 的 SRA 结构域与半甲基化 CpG 复合物的晶体结构，并提出了与 Avvakumov 等人相似的发现（2008）。

▼ 基因结构

Hopfner 等人（2001）确定 ICBP90 基因包含 8 个外显子，跨度约为 35 kD。外显子 1 和 2 是非编码的。启动子区域包含 3 个 Sp1（189906）结合位点。

▼

FISH、Hopfner 等人绘制的图谱（2001）将 UHRF1 基因定位到染色体 19p13.3。

▼ 动物模型

Muto 等人（2002）确定小鼠 Np95 失活对于妊娠中期胚胎是致命的。使用 Np95 缺失的胚胎干细胞，他们发现缺乏 Np95 表达会增加细胞对 DNA 复制抑制和 DNA 损伤剂（包括 X 射线、紫外线和烷基化）的敏感性。