DEAD/H框 解旋酶 11; DDX11
- DEAD/H框 11
- CHL1 相关解旋酶基因 1；CHLR1
- 角质细胞生长因子调节基因 2；KRG2
HGNC 批准的基因符号：DDX11
细胞遗传学位置：12p11.21 基因组坐标（GRCh38）：12:31,073,859-31,104,798（来自 NCBI）
▼ 说明
解旋酶是利用 ATP 水解产生的能量解旋退火的 DNA、RNA 或 RNA-DNA 杂合双链体的酶。这些酶含有 7 个高度保守的基序，参与各种细胞过程，包括 DNA 复制、DNA 修复、RNA 转录和 RNA 修饰。DDX11 属于包含铁硫（Fe-S） 基序和 DEAD（asp-glu-ala-asp）/DEAH（asp-glu-ala-his） 框的解旋酶超家族。与其他 DEAD/DEAH 框式解旋酶一样，DDX11 可以解旋 DNA-DNA 和 DNA-RNA 双链体。DDX11 参与核细胞质或有丝分裂期染色体臂和着丝粒的基因组稳定性和凝聚力的维持。它还在间期细胞中持续定位于核仁，并作为核糖体 RNA（rRNA） 生物发生的正调节因子发挥作用（Sun 等人总结，2015）。
▼ 克隆和表达
酵母 Chl1 基因编码一种推定的解旋酶，该酶似乎对于正常染色体传递至关重要。阿曼等人（1996） 研究了与酿酒酵母 Chl1 基因相关的 2 个人类基因，CHLR1 和 CHLR2（601151）。这些基因的 ORF 编码预测分子量为 102 kD 的蛋白质。这2个基因的预测ORF相似度超过98%，表明它们可能具有冗余功能。
Frank 和 Werner（1996） 使用差异显示 PCR 来鉴定角质形成细胞中的新型 cDNA，其表达受角质形成细胞生长因子（KGF；148180） 调节。鉴定出这样一个克隆，作者将其命名为 KRG2，并从 KGF 刺激的角质形成细胞 cDNA 文库中克隆了全长 cDNA。序列分析表明KRG2 cDNA编码856个氨基酸的蛋白质，与酵母CHL1有32%的一致性。Southern印迹分析表明KRG2是多基因家族的成员。Northern 印迹分析揭示了一个 4.3-kb mRNA，其表达被 KGF 上调。
孙等人（2015）报道DDX1具有DEAD/DEAH框、Fe-S结构域、7个保守的解旋酶结构域、核定位信号和富含谷氨酸的区域。免疫组织化学分析检测到 HeLa 和 HEK293 细胞中内源性 DDX11 与核仁标记物共定位。细胞分级分离证实 DDX11 定位于 HeLa 细胞的核仁。
▼ 基因结构
Fan 等（2002） 确定 DDX11 基因包含 26 个外显子，跨度约为 25 kb。
▼ 测绘
阿曼等人（1996）通过体细胞杂交分析和荧光原位杂交将CHLR1和CHLR2基因定位于染色体12p11和12p13。荧光原位杂交表明2个CHLR基因位点物理上不同并且相距8至12Mb。其他人报道了 12p 这个区域的重复，涉及人类表达序列标签（EST） 和 2 个先前未表征的 cDNA，Amann 等人（1996） 表明，事实上是 CHLR 基因。CHLR1和CHLR2基因序列与数据库的比较表明，这些基因的很大一部分，包括编码C端区域2个功能域的外显子，已被复制为在许多人类染色体上发现的大型人类端粒重复序列的一部分。结果表明，包含该推定解旋酶基因的 12p 染色体相对较大区域的复制导致产生大量假基因，作为亚端粒重复的一部分。阿曼等人（1996） 指出，在许多亚端粒区域中，这些解旋酶假基因以及其他基因（例如白介素 9 受体（300007））的假基因的存在支持了以下可能性：该区域的遗传受到不同染色体之间交换的影响，并且可能对阐明染色体内和染色体间复制事件的机制具有影响。
▼ 基因功能
Amann 等人（1996） 发现体外转录和翻译的 CHLR1 和 CHLR2 能够有效地与单链 DNA 结合。
Frank 和 Werner（1996） 使用 RNase 保护测定法确定血清、EGF 和细胞因子 IL-1-β（147720） 对 KRG2 表达没有影响，而角质形成细胞增殖抑制剂，如 TGF-β-1（190180） 和 TNF-α（191160） 会导致 KRG2 表达轻微减少。Frank 和 Werner（1996） 假设 KRG2 可能参与细胞周期调节。
阿曼等人（1997） 表明 CHLR1 和 CHLR2 仅在增殖的人类细胞系中表达。当细胞进入 S 期时，通过添加表达 CHLR1 和 CHLR2 的血清刺激静止的正常人成纤维细胞重新进入细胞周期。此外，当人 K562 细胞用佛波酯处理时，CHLR1 和 CHLR2 的表达丢失。阿曼等人（1997） 还通过间接免疫荧光将人类 CHLR 蛋白定位于核仁。
瓦萨-尼科特拉等人（2005） 认为 DDX11 可能是人类端粒长度的决定因素。端粒长度是正常染色体功能和衰老的关键因素。人类的平均端粒长度显示出相当大的个体差异和很强的遗传决定性。瓦萨-尼科特拉等人（2005） 对 383 名成年受试者（包括 258 个同胞对）进行了通过 Southern blotting 测量的平均白细胞端粒限制性片段（TRF） 长度的数量性状连锁分析。平均 TRF 的遗传率为 81.9% +/- 11.8%。平均 TRF 长度与 12 号染色体（609113） 上的基因座存在显着连锁（lod = 3.20），这解释了平均 TRF 长度总体变异的 49%。初步分析表明DDX11是一个强有力的候选基因。
Parish 等人使用酵母 2-杂交筛选（2006）表明乳头瘤病毒的E2蛋白与CHLR1结合。突变体 E2 与 BRD4（608749） 结合，但未能结合 CHLR1，因此不与有丝分裂染色体相关。RNAi 诱导的 CHLR1 缺失也显着降低了 E2 在有丝分裂染色体上的定位。帕里什等人（2006） 得出结论，CHLR1 关联是将乳头瘤病毒 E2 蛋白加载到有丝分裂染色体上所必需的，并且代表了病毒基因组维护和分离的孤立于动粒的机制。
Sun 等人使用小干扰 RNA（2015） 发现 HeLa 或 HEK293 细胞中 DDX11 的敲低会降低 47S pre-rRNA 含量，抑制 rRNA 启动子驱动的报告基因活性，并减少细胞生长和集落形成。染色质免疫沉淀和免疫共沉淀测定表明，DDX11 与 rDNA 相关，并与聚合酶 I 转录机制相互作用，包括 UBF1（UBTF; 600673）、SL1（参见 604905） 和 RPA194（POLR1A; 616404）。HeLa 细胞的血清刺激显着增加了 DDX11 的表达，同时还增加了 RPA194 和磷酸化的 UBF1。DDX11 主要结合 HeLa 细胞中活性的、未甲基化的 rDNA 位点。DDX11 的敲低增加了 rDNA 重复序列的异染色质结构，抑制了 UBF 活性，并抑制了 UBF 和 RPA194 与 rDNA 位点的结合。
Abe 等人使用 Ddx11 缺陷型鸡 DT40 细胞（2018） 表明 Ddx11 在促进 DNA 修复和避免链间交联引起的基因组不稳定方面发挥着重要作用。Ddx11 充当 Fanconi 贫血（FA；参见 607139）途径的备份，以促进通过同源重组修复大块病变。Ddx11与Rad9（603761）-Hus1（603760）-Rad1（603153）（9-1-1）检查点钳联合作用修复复制后损伤，其修复作用不影响DNA复制过程中的分叉速度或停滞的分叉稳定性。此外，Ddx11 和 Rad17（603139） 共同作用，通过促进构成内源复制块的编程脱碱基位点的超突变和基因转换，促进免疫球蛋白可变（IgV） 基因多样化。
▼ 分子遗传学
van der Lelij 等人在一名华沙断裂综合征（WABS; 613398） 患者的成纤维细胞和淋巴细胞中几乎检测不到 DDX11 蛋白水平（2010） 鉴定了 DDX11 基因中 2 个突变的复合杂合性：母本等位基因上的剪接位点突变（601150.0001） 和父本等位基因上的 3 bp 缺失（601150.0002）。将 DDX11 cDNA 引入受影响个体的淋巴母细胞中，在染色体形态和对丝裂霉素 C 或喜树碱生长抑制的敏感性方面挽救了异常表型。范德莱利等人（2010） 表明，鉴于 DDX11 缺陷细胞对丝裂霉素 C 和喜树碱（干扰 DNA 复制的药物）过敏，DDX11 可能在复制偶联 DNA 修复和姐妹染色单体凝聚的界面上发挥作用。先证者的母亲和祖母都是剪接位点突变的携带者，分别患有霍奇金淋巴瘤和子宫内膜腺癌。范德莱利等人（2010）提出DDX11可能充当肿瘤抑制基因。
Capo-Chichi 等人在一个黎巴嫩近亲家庭中，有 3 名兄弟姐妹患有华沙破裂综合症（2013） 在 DDX11 基因（R263Q; 601150.0003） 中发现了一个纯合错义突变，该突变与疾病分离，并且在对照中未发现。培养的患者淋巴细胞显示丝裂霉素 C 诱导的染色体断裂增加，纯化重组 DDX11 的生化研究表明，R263Q 突变通过扰乱其 DNA 结合和 DNA 依赖性 ATP 水解而损害 DDX11 解旋酶活性。
通过全外显子组测序，Alkhunaizi 等人（2018） 鉴定了 5 名华沙断裂综合征患者，他们的 DDX11 基因具有新型纯合或复合杂合突变（参见，例如 R378P, 601150.0004 和 V859G, 601150.0005）。通过桑格测序证实的所有突变都与意大利/克罗地亚、巴基斯坦、沙特和埃及血统的家族中的表型分离。V859G 变体似乎是一个创始人突变。
▼ 动物模型
Sun 等人（2015） 指出小鼠 Ddx11 缺失会导致胚胎死亡。他们发现，与野生型相比，吗啉代介导的 ddx11 敲低会导致斑马鱼颅面和脊椎缺陷，包括躯干缩短和扭曲、脸更长、眼睛更小、嘴低且突出以及眼距变窄。斑马鱼 ddx11 的敲除改变了 rDNA 位点的表观遗传修饰，减少了 pol I 向 rDNA 启动子的募集，并显着降低了新生的前 rRNA 水平。
▼ 等位基因变体（5 个选定示例）：
.0001 华沙断裂综合征
DDX11、IVS22DS、TC、+2
在一名患有华沙断裂综合征（WABS; 613398） 的 14 岁男孩中，van der Lelij 等人（2010） 鉴定了 DDX11 基因中 2 个突变的复合杂合性：母本等位基因（IVS22+2T-C） 上内含子 22 的剪接位点突变，以及父本等位基因上外显子 22 的 3-bp 缺失（2689_2691del; 601150.0002）。剪接位点突变导致 DDX11 cDNA 外显子 22 的最后 10 个碱基对缺失，3 bp 缺失导致 DDX11 蛋白（K897） 中高度保守的赖氨酸残基缺失。
.0002 华沙断裂综合征
DDX11, 3-BP DEL, 2689AAG
用于讨论 van der Lelij 等人在华沙断裂综合征（WABS; 613398） 患者中以复合杂合状态发现的 DDX11 基因内含子 22 中的剪接位点突变（2689_2691del）（2010），参见 601150.0001。
Sun 等人通过在 HEK293 细胞中过度表达（2015） 发现，与野生型 DDX11 相比，K897 的缺失减少了 DDX11 与 rDNA 启动子的结合，并降低了 DNA 依赖性 ATP 酶活性，从而减少了 rRNA 转录。
.0003 华沙断裂综合症
DDX11, ARG263GLN
Capo-Chichi 等人在来自黎巴嫩近亲家庭的 2 名患有华沙破裂综合症（WABS; 613398） 的姐妹中（2013） 鉴定了 DDX11 基因中 788G-A 转变的纯合性，导致 Fe-S 结构域中高度保守的残基处的 arg263 至 gln（R263Q） 取代。该突变以杂合性形式存在于未受影响的父母中，并且在 100 名黎巴嫩人或 50 名巴勒斯坦对照者或来自 30 名健康个体和 168 名患有其他罕见疾病的患者的 198 名对照外显子组中未发现。受丝裂霉素 C 治疗后，来自 2 名受影响姐妹的淋巴细胞的中期细胞显示染色体断裂增加（分别为 86% 和 68%，而健康对照为 10%），丝裂霉素 C 诱导的患者细胞的染色体断裂分别为 46.5% 和 44%，显示着丝粒异染色质排斥（“铁路”）和过早的染色单体分离。对纯化重组 DDX11 的研究表明，突变体解开双链体和 2 链反平行 G-四链体 DNA 的效率远低于野生型，只有 3% 的分叉双链体 DNA 被突变体结合，其浓度与野生型 DDX11 几乎完全结合。此外，突变体的DNA依赖性ATP酶活性比野生型低18倍。卡波-奇奇等人（2013） 得出结论，R263Q 突变会对 DDX11 结合 DNA 和执行 DNA 依赖性 ATP 水解的能力产生负面影响，从而导致突变体无法有效解开 DNA 底物。
变体函数
Sun 等人通过在 HEK293 细胞中过度表达（2015） 发现，与野生型 DDX11 相比，R263Q 取代减少了 DDX11 与 rDNA 启动子的结合，并降低了 DNA 依赖性 ATP 酶活性，从而减少了 rRNA 转录。
.0004 华沙断裂综合征
DDX11，ARG378PRO
对于一名男孩（患者 2），其父母为巴基斯坦近亲所生，患有华沙断裂综合征（WABS; 613398），Alkhunaizi 等人（2018） 鉴定了 DDX11 基因外显子 10 中 c.1133G-C 颠换（c.1133G-C, NM_030653.3） 的纯合性，导致解旋酶核心结构域中的保守残基处 arg378 变为 pro（R378P）。父母的突变是杂合的，ExAC、NHLBI EVS 或 gnomAD 数据库中不存在该突变。功能分析显示 DDX11 蛋白稳定性受到破坏。
.0005 华沙断裂综合征
DDX11, VAL859GLY
在 2 名无关患者（患者 3 和 4）中，出生于沙特近亲父母，患有华沙断裂综合征（WABS; 613398），Alkhunaizi 等人（2018） 在 DDX11 基因的外显子 26 中发现了 c.2576T-G 颠换（c.2576T-G，NM_030653.3），导致解旋酶基序 V 结构域中的保守残基处出现 val859 至 gly（V859G） 取代。该突变经桑格测序证实，与家族中的表型分离。基因型分析证实，两名患者具有相同的单倍型，并且在沙特人类基因组计划数据库中发现该变异的携带频率为 1,602 分之一，表明 V859G 是沙特人群中的创始变异。
