染色质许可和 DNA 复制因子 1; CDT1

  • 双停,果蝇,同源;DUP

HGNC 批准的基因符号:CDT1

细胞遗传学位置:16q24.3 基因组坐标(GRCh38):16:88,803,788-88,809,257(来自 NCBI)

▼ 克隆和表达

Whittaker 等人(2000) 鉴定了果蝇基因,他们将其称为“双停放”或 Dup,该基因对于 DNA 复制至关重要,属于从粟酒裂殖酵母到人类保守的复制蛋白家族。人们发现 Dup 的强突变会导致胚胎致死,在此之前,胚层后分裂期间无法经历 S 期。作者表明,Dup 也是成人卵巢中 DNA 复制所必需的,从而确定在发育的多个阶段都需要 Dup 进行 DNA 复制。

▼ 基因功能

Geminin(602842) 是一种蛋白质,可通过阻止染色质上微型染色体维持(MCM) 复合物的负载来抑制 DNA 复制。沃尔施莱格尔等人(2000) 提出了针对细菌表达的 His6-geminin 的抗体,并确定了 DUP(他们称之为 CDT1)作为其靶点。他们发现 Whittaker 等人报道的人类 DUP cDNA。Wohlschlegel 等人(2000) 存在移码错误,导致氨基酸 1 至 145 缺失(2000) 确定人 CDT1 是一种 65 kD 的蛋白质,包含 546 个氨基酸并与 geminin 共免疫沉淀。在无细胞 cDNA 复制提取物中,geminin 对 DNA 复制的抑制可以通过添加过量的 CDT1 来逆转。在正常细胞周期中,CDT1仅存在于G1和S期,而geminin存在于S和G2期。沃尔施莱格尔等人。

钟等人(2003) 表明 CUL4 泛素连接酶(参见 603137)暂时限制了秀丽隐杆线虫中的 DNA 复制许可。CUL4 失活会导致大量 DNA 复制,产生 DNA 含量高达 100C 的细胞。DNA 复制需要复制许可因子 Cdt1 的线虫直系同源物。线虫 CDT1 存在于 G1 期细胞核中,但随着细胞进入 S 期而消失。在缺乏 CUL4 的细胞中,CDT1 水平在 S 期并未降低,而是在再复制细胞中保持恒定。去除 CDT1 的 1 个基因组拷贝抑制了 CUL4 再复制表型。钟等人(2003) 提出,CUL4 至少部分通过促进 CDT1 的降解来防止 DNA 复制的异常重新启动。

DNA 复制的启动需要在有丝分裂晚期和 G1 中组装复制前复合物(pre-RC),并依次将起点识别复合物(参见 ORC1;601902)、CDC6(602627)、CDT1 和 MCM2-7 复合物(参见 MCM2;116945)加载到复制起点上。DNA 复制开始后,前 RC 被分解,CDT1 和 CDC6 从起点释放以防止再复制。Shen 等人使用人类细胞系(2012) 表明 ORCA(LRWD1; 615617) 是预 RC 组装和复制启动所必需的。通过小干扰 RNA 敲低 ORCA 会减少 ORC 和 MCM2-7 与染色质的关联,并导致细胞周期进展失败至 S 期。ORCA 在细胞周期中与不同的前 RC 成分动态相关:它在 G1 时与 ORC 和 CDT1 相关,在 S 期与 ORC(2-5) 和 geminin 结合,在有丝分裂期间与 ORC(2-5)、磷酸化 CDT1 和磷酸化 geminin 结合。ORCA 直接与 ORC2(601182)、CDT1 和 geminin 相互作用,ORC2 是 ORCA 稳定性所必需的。Geminin 的过度表达降低了 CDT1 对 ORCA 的亲和力,并且 ORCA 和 CDT1 之间关联的丧失似乎是在 G1 期末分解 pre-RC 的关键步骤。

▼ 生化特征

晶体结构

李等人(2004)使用包含残基79-157的截短的geminin和包含残基172-368的截短的Cdt1描述了小鼠geminin(602842)-Cdt1复合物的晶体结构。截短的双联蛋白卷曲螺旋二聚体的 N 端区域与截短的 Cdt1 的 N 端和 C 端部分相互作用。主要界面依赖于截短的双联蛋白二聚体和截短的 Cdt1 的 2 个短 N 末端螺旋的疏水面之间的空间互补性,特别是 pro181、ala182、tyr183、phe186 和 leu189。李等人(2004) 得出的结论是,晶体结构与其生化数据相结合,表明截短的双子蛋白的 N 末端区域可能需要锚定截短的 Cdt1,

▼ 分子遗传学

Bicknell 等人对来自 5 个家庭的 7 名患有 Meier-Gorlin 综合征 - 4 型小头原始侏儒症(MGORS4; 613804) 的患者进行了研究(2011)鉴定了CDT1基因中错义、无义和剪接位点突变的复合杂合性(参见例如605525.0001-605525.0004)。

Guernsey 等人在一名患有 Meier-Gorlin 综合征的 15 岁女孩中,ORC4 基因突变呈阴性(2011) 对编码 ORC 复合物或途径相关蛋白的候选基因进行了测序,并鉴定了 CDT1 基因中错义突变的纯合性(605525.0005)。

▼ 等位基因变异体(5 个选定示例):.

0001 MEIER-GORLIN 综合征 4
CDT1、ARG462GLN
来自 2 个 Meier-Gorlin 综合征 4(MGORS4; 613804) 家族的 4 名患者,包括 Feingold(2002)、Bicknell 等人先前报道的 3 名同胞(2011) 鉴定了 CDT1 基因中 2 个突变的复合杂合性:外显子 9 中的 1385G-A 转换,导致 C 端翼状螺旋结构域中的保守残基处的 arg462 至 gln(R462Q) 取代,以及外显子 10 中的 1560C-A 转换,导致 tyr520 至 ter(Y520X; 605) 525.0002) 替换,预计会导致蛋白质提前终止。两个家庭中未受影响的父母均分别具有其中一种突变的杂合子。Bicknell 等人在来自另一个患有 Meier-Gorlin 综合征家族的先证者中(2011) 鉴定了 R462Q 的复合杂合性和 CDT1 基因中的剪接位点突变(605525.0003)。

.0002 MEIER-GORLIN 综合征 4
CDT1,TYR520TER
用于讨论 Bicknell 等人在 Meier-Gorlin 综合征 4(MGORS4;613804) 患者的复合杂合状态下发现的 CDT1 基因中的 tyr520-to-ter(Y520X) 突变(2011),参见 605525.0001。

.0003 MEIER-GORLIN 综合征 4
CDT1,GLN117HIS
对于一名患有 Meier-Gorlin 综合征 4(MGORS4;613804) 的 4.3 岁女孩,Bicknell 等人(2011) 鉴定了 CDT1 基因突变的复合杂合性:外显子 2 剪接位点的 351G-C 颠换和 R462Q 错义突变(605525.0001)。

Bicknell 等人在一名患有 Meier-Gorlin 综合征的无亲缘关系的 7 岁女孩中进行了研究(2011) 鉴定了 CDT1 基因外显子 1 中 351G-C 剪接位点突变和 196G-A 转变的复合杂合性,导致 ala66 到 thr(A66T) 取代(605525.0004)。380 条对照染色体中均未发现突变。

.0004 MEIER-GORLIN 综合征 4
CDT1,ALA66THR
用于讨论 Bicknell 等人在 Meier-Gorlin 综合征(MGORS4;613804) 患者的复合杂合状态下发现的 CDT1 基因中的 ala66-to-thr(A66T) 突变(2011),参见 605525.0003。

.0005 MEIER-GORLIN 综合征 4
CDT1、GLU468LYS
一名 15 岁女孩患有 Meier-Gorlin 综合征(MGORS4; 613804),此前由 Bongers 等人报道(2001),根西岛等人(2011) 鉴定了 CDT1 蛋白 C 端区域保守残基处 glu468 至 lys(E468K) 取代的纯合性,据信该残基在起源识别过程中与微型染色体维持复合物相互作用。她的卡真近亲父母是杂合突变,而在对照组(包括一些阿卡迪亚种族)中没有发现这种突变。