SWI/SNF 相关、基质相关、肌节蛋白依赖性染色质调节因子，亚科 A，成员 5; SMARCA5

蔗糖非发酵酵母，同系物；SNF2H
CRF135

HGNC 批准的基因符号：SMARCA5

细胞遗传学位置：4q31.21 基因组坐标（GRCh38）：4:143,513,500-143,557,485（来自 NCBI）

▼ 描述

SMARCA5 基因编码 ATP 依赖性染色质组装因子（ACF）的 ATPase 亚基，ACF 是染色质重塑复合物 ISWI（“模仿开关”）家族的成员（Racki 等人总结，2009）。

▼ 克隆和表达

SWI/SNF 蛋白家族参与染色质组装和重塑，其特点是 DNA 依赖性 ATP 酶活性。相原等人（1998）在表达序列标签（EST）数据库中鉴定出该家族的一个新成员。他们从人类睾丸 cDNA 文库中克隆了相应的 cDNA。该基因编码一个 1,052 个氨基酸的多肽，与果蝇“模仿开关”（ISWI）和人类 SNF2L1（300012）最密切相关。该蛋白在 ATP 酶结构域内具有亮氨酸拉链基序。Northern 印迹分析表明，该基因在所有 16 个测试的人体组织中均以 4.1-和 5.1-kb mRNA 的形式表达。

Lazzaro 和 Picketts（2001）克隆了果蝇 ISWI 蛋白的鼠同源物 Snf2h 和 Snf2l。小鼠成体组织和胚胎的原位杂交表明，Snf2h 表达与细胞增殖相关，而 Snf2l 表达与分化相关。Snf2h 主要在大脑早期发育过程中的增殖细胞群以及成年卵巢和睾丸的增殖细胞中表达。

▼ 基因功能

通过使用离子阱质谱和 SDS-PAGE 分析，LeRoy 等人（1998）表明 SNF2 是重塑和间隔因子 RSF 的 135 kD 成分，RSF 是 RNA 聚合酶 II 转录 II 类基因的促进子（参见 FACT, 605012）。

RSF 复合体由 2 个亚基、SNF2H 和较大的 p325 亚基组成，Loyola 等人（2003）确定为 RSF1。他们通过携带 SNF2H 和 RSF1 的病毒共同感染来重建 RSF 复合体。重组复合物的核小体刺激的 ATP 酶活性与天然 RSF 相当。染色质组装反应中每个亚基的作用的表征表明，核小体依赖性 ATP 酶活性是 SNF2H 的函数，而 RSF1 是组蛋白伴侣。RSF1 调节 SNF2H 的 DNA 结合活性，这两种成分都是染色质组装所必需的。染色质组装反应不受 RSF1 磷酸化状态的影响。

博查尔等人（2000）从 HeLa 核提取物中纯化了一种染色质重塑复合物，他们将其称为 WCRF。纯化的复合物含有 2 种蛋白质：SMARCA5（他们将其命名为 WCRF135）和 180 kD 的 BAZ1A（605680）（他们将其命名为 WCRF180）。利用体外 ATP 依赖性 DNase I 切割单核小体，他们证实了复合物中 ATP 依赖性染色质重塑活性。

普特等人（2000）在从 HeLa 细胞核提取物中纯化的染色质重塑复合物 CHRAC 中鉴定出了 SMARCA5，他们将其称为 SNF2H。他们证实了 SMARCA5 和 ACF1（BAZ1A）之间的相互作用。两个小的组蛋白折叠蛋白 CHRAC17（POLE3; 607267）和 CHRAC15（CHRAC1; 607268）与复合物共纯化，作者表明这些蛋白形成 DNA 结合异二聚体。普特等人（2000）确定纯化的复合物可以将核小体动员成规则间隔的核小体阵列，并且间隔活性严格依赖于 ATP。

Aalfs 等人使用重组人类蛋白（2001）表明 SNF2H 和 BRG1（SMARCA4; 603254）都是核小体刺激的 ATP 酶。BRG1 ATPase 活性也受到裸露 DNA 的刺激，而 SNF2H 活性则不然。两种蛋白质均以相似的比活性和速率重塑核小体并增加了确定的核小体阵列内限制性位点的可及性。然而，SNF2H 仅重构了总群体中的模板子集，并且该子集的普遍性因组装而异，而 BRG1 则重构了几乎所有模板，无论组装条件如何。此外，与 BRG1 不同，SNF2H 在单核小体上没有表现出可检测的重塑活性，并且它没有在环状染色质中引入拓扑变化。

Bozhenok 等人通过蛋白质印迹分析了几种人类和哺乳动物细胞系中的蛋白质表达水平（2002）确定 SMARCA5 与 BAZ1B 相互作用（605681）。对小鼠 Smarca5-Baz1b 复合物的体外分析表明，在 ATP 存在的情况下，该复合物可以从不规则的染色质创建规则的核小体阵列。

Xi 和 Xie（2005）报道，ATP 依赖性染色质重塑因子 ISWI 和 DOM（“多米诺骨牌”）分别控制果蝇卵巢中的生殖干细胞和成体干细胞的自我更新。iswi突变体生殖干细胞由于对骨形态发生蛋白生态位信号的响应缺陷和抑制分化而迅速丢失，而dom突变体干细胞由于自我更新缺陷而丢失。Xi 和 Xie（2005）的结论是，他们的工作表明不同的干细胞类型可以使用不同的染色质重塑因子来控制细胞自我更新。

巴里西奇等人（2019）生成了缺乏 SNF2H（ISWI 复合物的 ATP 酶）的存活胚胎干细胞，从而能够研究 SNF2H 细胞功能，并将其与 BRG1（SWI/SNF 复合物的 ATP 酶）进行对比。SNF2H 的缺失减少了核小体定相并增加了接头长度，为 ISWI 在哺乳动物中控制核小体间距的功能提供了体内证据。转录因子结合的系统分析表明，这些重塑活动对不同转录因子的结合具有特定的影响。一组严重依赖于 BRG1 并包含转录抑制子 REST（600571），而一组不重叠的转录因子，包括绝缘子蛋白 CTCF（604167），则依赖于 SNF2H。这种选择性很容易解释为什么拓扑相关域的染色体折叠和绝缘需要 SNF2H，而不是 BRG1。巴里西奇等人（2019）得出的结论是，他们的研究表明哺乳动物 ISWI 对于核小体周期性和核组织至关重要，并且转录因子依赖于特定的重塑途径来实现正确的基因组结合。

▼ 生化特征

人类 ACF 复合物由 1 个 ATP 酶亚基 SNF2H 和 1 个辅助亚基 ACF1 组成。杨等人（2006）表明 ACF 产生动态平衡，其中两侧具有相同侧翼 DNA 的核小体积累。他们的数据表明，ACF 通过不断采样核小体的任一侧来实现动态平衡。拉基等人（2009）表明核小体运动依赖于 2 个 ACF 分子的协同作用，表明 ACF 作为 ATP 酶的二聚体发挥作用。此外，核苷酸状态决定二聚体是否紧密结合核小体的一侧或两侧。通过单粒子电子显微镜对处于激活 ATP 状态的 ATP 酶-核小体复合物进行三维重建，揭示了 2 个 ATP 酶彼此面对的二聚体结构。拉基等人（2009）得出的结论是，他们的结果表明了一个模型，其中 2 个 ATP 酶以协调的方式工作，轮流参与核小体的任一侧，从而允许进行双向运动。这种新颖的二聚体运动机制不同于驱动蛋白和二聚体解旋酶等二聚体运动机制，后者不断单向易位，反映了移动核小体的运动所面临的独特挑战。

布洛瑟等人（2009）孤立报道了一项单分子 FRET 研究，该研究实时监测 ACF 对单个核小体的重塑，揭示了以前未知的重塑中间体和动力学。在 ACF 和 ATP 存在的情况下，核小体表现出沿着 DNA 的逐渐易位，并被大约 7 或 3 至 4 个碱基对易位后发生的明确的动力学暂停打断。ACF 的结合、DNA 的易位和易位暂停的退出都是 ATP 依赖性的，揭示了 ATP 在重塑过程中的 3 个不同的功能作用。在平衡状态下，连续结合的 ACF 复合物可以在解离前多次来回移动核小体，表明 ACF 是一种高度持续性和双向核小体易位酶。

▼

通过荧光原位杂交作图，Aihara 等人（1998）将 SMARCA5 基因定位到人类染色体 4q31.1-q31.2。

▼ 动物模型

科卡韦茨等人（2017）发现，在小鼠胎儿肝脏内确定性造血开始时缺失 Smarca5 会导致胚胎因贫血而死亡。流式细胞术显示，由于过度循环，Smarca5缺陷胚胎中的造血干细胞（HSC）数量增加，并且HSC能够分化为多能祖细胞阶段。然而，由于细胞周期进程的扰动和红系分化的抑制，这些祖细胞进一步成熟为红系和髓系谱系的能力受到限制。造血祖细胞的基因表达谱显示，Smarca5 缺陷在 2 个残基处激活 p53（TP53; 191170），其中一个与 DNA 损伤相关，另一个与 Cbp（CREBBP; 600140）/p300（EP300; 602700）相关。