NEDD8-激活酶 E1，子单元 1； NAE1

β 淀粉样蛋白前体蛋白结合蛋白 1； APPBP1

HGNC 批准的基因符号：NAE1

细胞遗传学位置：16q22.1 基因组坐标（GRCh38）：16:66,802,878-66,830,976（来自 NCBI）

▼ 说明

NAE1 编码 NEDD8（603171）激活酶（NAE）的子单元，该酶控制泛素连接酶的滞蛋白-RING 亚型的活性（Soucy 等人总结，2009）。 NEDD8 与靶蛋白的共价连接称为“neddylation”。是真核蛋白质调节的重要机制（Muffels 等人总结，2023）。

▼ 克隆与表达

β-淀粉样蛋白前体蛋白（APP；104760）是一种细胞表面蛋白，具有细胞表面受体的结构特征和信号转导特性。为了鉴定具有与 APP 结合和相互作用潜力的蛋白质，Chow 等人（1996）使用APP的C端片段筛选人胎脑cDNA表达文库。他们分离出了编码 APP 结合蛋白的 cDNA，并将其命名为 APPBP1。周等人（1996）证明推导的 534 个氨基酸、59 kD APPBP1 蛋白在体外结合测定中与 APP 的 C 末端区域相互作用，并在免疫沉淀测定中与来自哺乳动物细胞的全长 APP 相互作用。 APPBP1蛋白与拟南芥生长素抗性基因AXR1编码的蛋白有39%的同一性；这两种蛋白都是泛素激活酶 1（UBE1; 314370）的亲戚。人体组织的 Northern 印迹分析表明，单拷贝 APPBP1 基因以 1.8 kb 转录本的形式普遍表达。原位杂交组织化学显示Appbp1 mRNA在整个大鼠大脑中表达。

▼ 测绘

周等人（1996）通过荧光原位杂交将APPBP1基因定位于16q22。

▼ 基因功能

泛素（191339）通过由 E1（泛素激活）、E2（泛素结合）和 E3（泛素连接）酶组成的多酶系统共价连接至靶蛋白。大阪等人（1998）发现 NEDD8（603171）是一种泛素样蛋白，以类似于泛素化的方式与蛋白质缀合。他们发现 APPBP1 可以与兔网织红细胞裂解物中的 NEDD8 结合。然而，由于 APPBP1 仅显示与 E1 酶的 N 端结构域相似，因此作者推断它必须与与 E1 酶的 C 端区域相似的蛋白质相互作用。通过搜索序列数据库，Osaka 等人（1998）鉴定了编码 UBA3（603172）的 cDNA，UBA3 是酵母 Uba3 的人类同源物。在体外，UBA3 与 APPBP1 形成复合物，并与 NEDD8 形成硫酯键。大阪等人（1998）表明 APPBP1/UBA3 复合物作为 E1 样酶来激活 NEDD8。

Ts41突变中国仓鼠细胞在细胞周期中表现出温度敏感性缺陷，并经历连续的S期，而没有干预G2、M和G1期。表型表明突变基因负调控进入S期并正调控进入有丝分裂。陈等人（2000）表明人类 APPBP1 纠正了 ts41 缺陷。人 APPBP1 在大鼠原代皮质神经元中的过度表达导致细胞凋亡，这种效应需要 APPBP1 的 UBA3 结合域。显性失活的人 UBA3 和 UBC12（UBE2M; 603173）突变体抑制 APPBP1 引起细胞凋亡的能力，暗示 NEDD8 缀合途径。此外，一种特定的半天冬酶-6（CASP6; 601532）抑制剂可阻断 APPBP1 诱导的细胞凋亡。

瓦尔登等人（2003）报道了人 APPBP1-UBA3（NEDD8 的异二聚体 E1 酶）的结构和突变分析。每个 E1 活性均由一个结构域指定：类似于细菌腺苷酸化酶的腺苷酸化结构域、围绕催化半胱氨酸组织的 E1 特异性结构域以及类似于泛素的参与 E2 识别的结构域。这些结构域排列在 2 个协调蛋白质和核苷酸结合的裂缝周围，以便 E1 的每个反应以装配线方式驱动下一个反应。

NEDD8 首先被 E1 酶、NEDD8 激活酶（NAE，NAE1 和 UBA3 子单元的异二聚体）激活，转移到 E2 酶（UBE2M），然后与靶底物缀合。 NAE 控制泛素连接酶的滞蛋白-RING 亚型的活性，从而调节蛋白酶体上游蛋白质子集的周转。滞蛋白-RING 连接酶的底物在与癌细胞生长和存活途径相关的细胞过程中具有重要作用。苏西等人（2009）描述了 MLN4924，一种有效的选择性 NAE 抑制剂。 MLN4924 通过一种新的作用机制（S 期 DNA 合成失调）破坏滞蛋白-RING 连接酶介导的蛋白质周转，导致人类肿瘤细胞凋亡。在耐受良好的化合物暴露下，MLN4924 抑制了小鼠体内人类肿瘤异种移植物的生长。苏西等人（2009）得出结论，NAE 抑制剂可能有望用于治疗癌症。

▼ 生化特征

Bohnsack 和 Haas（2003）从人红细胞中纯化了 APPBP1-UBA3，并分析了 NEDD8 激活的动力学。在放射性标记的 ATP 和放射性标记的重组 NEDD8 存在下，APPBP1-UBA3 快速形成稳定的化学计量三元复合物，由紧密结合的 NEDD8 腺苷酸和 UBA3-NEDD8 硫羟酸酯组成。同位素交换动力学表明，异二聚体遵循伪有序机制，其中 ATP 为主导，NEDD8 为尾随底物。 NEDD8 的 Ala72 对于结合 APPBP1-UBA3 至关重要。 Bohnsack 和 Haas（2003）得出结论，APPBP1-UBA3 激活 NEDD8 的机制与 UBA1 激活泛素具有高度保守性。

黄等人（2007）报道了人类 NEDD8 通路的捕获泛素样蛋白（UBL）激活复合物的结构分析，该复合物包含 NEDD8 的异二聚体 E1（APPBP1-UBA3）、2 个 NEDD8（1 个与 E1 硫酯连接、1 个非共价连接）与腺苷酸化相关）、催化失活的 E2（UBC12）和 MgATP。结果表明硫酯开关可以切换 E1-E2 亲和力。两个 E2 结合位点依赖于 NEDD8 通过硫酯连接到 E1。其中一个是通过显着的 E1 构象变化而暴露出来的。另一个直接来自硫酯结合的 NEDD8。 NEDD8 转移至 E2 后，恢复为替代的 E1 构象将促进共价 E2-NEDD8 硫酯产物的释放。因此，黄等人（2007）得出结论，在连续的缀合酶之间转移UBL的硫酯键可以诱导构象变化并改变相互作用网络以驱动UBL级联中的连续步骤。

▼ 分子遗传学

在 3 名不相关的患者（患者 1-3）中，患有神经发育障碍，伴有面容畸形和坐骨耻骨发育不全（NEDFIH; 620210），Muffels 等人（2023）鉴定了 NAE1 基因（603385.0001-603385.0003）中影响高度保守残基的纯合或复合杂合错义突变。通过外显子组测序发现的突变被证明与其中 1 个家族（个体 1）的疾病分离。对 2 名患者的成纤维细胞进行的蛋白质印迹分析显示，与对照组相比，NAE1 水平降低了近 80%；患者 1 的父母的 NAE1 丰度约为 50%。患者细胞中 neddylated 与非 neddylated 滞蛋白（例如 CUL1, 603134）的比例降低，表明 NAE1 缺陷会对功能产生不利影响。对患者成纤维细胞的转录组分析显示蛋白酶体功能障碍的证据，并伴有替代细胞蛋白质降解途径的代偿性上调。涉及软骨发育、骨化和软骨细胞分化的基因也显着下调，包括 SOX9（608160）和 RUNX2（600211），作者推测这可能导致患者观察到的软骨内骨发育改变。患者 CD3+ T 细胞在刺激反应中表现出扰乱的 NFKB（参见 164011）信号传导，这可能解释了在一些患者中观察到的感染诱导的淋巴细胞减少症。当暴露于蛋白酶体或neddylation抑制剂时，患者成纤维细胞表现出细胞毒性和细胞死亡增加。总的来说，这些数据表明，NAE1 缺陷的患者在压力期间无法充分上调 neddylation，这可以解释在患者中观察到的偶发性压力诱发的神经退行性变。

▼ 等位基因变异体（3 个精选示例）：

.0001 伴有面容畸形和坐耻耻骨发育不全的神经发育障碍
NAE1，ARG85GLN

Muffels 等人在一名 12 岁女孩（个体 1）中，出生于无关的荷兰父母，患有神经发育障碍，伴有面容畸形和坐骨耻骨发育不全（NEDFIH；620210）（2023）在 NAE1 基因的保守残基上鉴定出复合杂合错义突变：c.254G-A 转换（c.254G-A，NM_003905.4），导致 arg85 到 gln（R85Q）取代，以及c.147G-C 颠换，导致 leu49 替换为 phe（L49F；603385.0002）。通过全外显子组测序发现的这些突变均遗传自未受影响的父母。 R85Q 变体在 gnomAD 中出现了 4 次，而 L49F 则出现了一次。通过 GeneMatcher 程序查询发现了另一名患者，即个体 2，一名 19 岁男性，也是荷兰血统，携带纯合 R85Q 突变，通过外显子组测序鉴定出该突变。对这 2 名患者的成纤维细胞进行的蛋白质印迹分析显示，与对照组相比，NAE1 水平降低了近 80%；患者 1 的父母的 NAE1 丰度约为 50%。患者细胞中 neddylated 与非 neddylated 滞蛋白（例如 CUL1, 603134）的比例降低，表明 NAE1 缺陷会对功能产生不利影响。 1 号患者出现耐药性癫痫发作和与消退相关的淋巴细胞减少症。 2号患者没有癫痫发作，但在感染期间出现淋巴细胞减少。

.0002 伴有面容畸形和坐耻骨发育不全的神经发育障碍
NAE1、LEU49PHE

讨论 NAE1 基因中的 c.147G-C 颠换（c.147G-C，NM_003905.4），导致 leu49 到 phe 取代（L49F），这种情况在患有以下疾病的患者中以复合杂合状态发现： Muffels 等人提出的具有畸形相和坐骨耻骨发育不全的神经发育障碍（NEDFIH; 620210）（2023），参见 603385.0001。

.0003 伴有面容畸形和坐耻骨发育不全的神经发育障碍
NAE1，ARG430GLN

Muffels 等人在一名 4 岁男孩（个体 3）中，由近亲父母出生，患有神经发育障碍，伴有面容畸形和坐骨耻骨发育不全（NEDFIH; 620210）（2023）鉴定了 NAE1 基因中的纯合 c.1289G-A 转换（c.1289G-A，NM_003905.4），导致高度保守残基处的 arg430 到 gln（R430Q）取代。该突变是通过外显子组测序发现的。患者患有婴儿痉挛症和神经退行。