BUB1 有丝分裂检查点丝氨酸/苏氨酸激酶; BUB1

出芽不受苯并咪唑 1 抑制，酿酒酵母
BUB1 的同源物，酿酒酵母，有丝分裂
检查点基因 BUB1的同源物
BUB1A

HGNC 批准的基因符号：BUB1

细胞遗传学位置：2q13 基因组坐标（GRCh38）：2:110,637,527-110,678,062（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

纺锤体装配检查点调节含有不正确排列的染色体的有丝分裂细胞的后期启动时间，并增加将整倍体染色体组成功递送至每个子细胞的概率。酿酒酵母 BUB1 是芽殖酵母纺锤体组装检查点功能所需的蛋白质。通过使用小鼠 Bub1 的氨基酸序列作为查询来搜索 EST 数据库，Pangilinan 等人（1997）鉴定了编码人 BUB1 的部分 cDNA。由该 cDNA 预测的 810 个氨基酸的部分人 BUB1 蛋白与小鼠 Bub1 在其整个长度上显示出惊人的序列保守性，并且与酿酒酵母 BUB1 具有显着的序列相似性。Northern印迹分析在人体组织中检测到3.8-kb BUB1转录本，在睾丸和胸腺中表达最高，在结肠和小肠中表达较低，在脾和卵巢中表达非常低。对人 BUB1 表达和另一种人纺锤体组装检查点蛋白 MAD2（MAD2L1; 601467）表达的 Northern 印迹分析揭示了与共同途径中的作用一致的共同组织分布。此外，作者证明，大鼠 Bub1 mRNA 在大鼠成纤维细胞转化系统中积累，并且大鼠 Bub1 mRNA 的积累与培养物中细胞的增殖状态相关。

利用原位杂交，Leland 等人（2009）发现 Bub1 在小鼠胚胎中普遍表达。在成年小鼠组织中，Bub1 表达在胸腺、卵巢和睾丸中最高。

▼ 基因结构

Cahill 等人（1999）报道BUB1基因含有25个外显子。预测的蛋白质在 CD1 和 CD2 之间的区域包含核定位信号。

▼ 测绘

Cahill 等人的地图（1998）使用基因组克隆通过荧光原位杂交将 BUB1 基因定位到 2q12-q14。通过对辐射混合面板的分析，Cahill 等人（1999）将地图位置细化至 2q14。潘吉利南等人（1997）将小鼠 Bub1 基因定位在距 2 号染色体着丝粒约 73 cM 的位置。

▼ 基因功能

发现人类肿瘤微卫星不稳定性（MIN）分子基础的一个关键见解是在携带酵母错配修复（MMR）基因突变的酿酒酵母细胞中发现了类似的表型。遵循这一范式，Cahill 等人（1998）推断，导致人类肿瘤细胞中染色体数目异常（非整倍性）的染色体不稳定（CIN）的基础可能是有丝分裂检查点缺陷，类似于在染色体不稳定的酵母细胞中观察到的缺陷。具有此类缺陷的细胞在用微管破坏剂处理后预计会过早退出有丝分裂。为了在人类结直肠癌细胞中检验这一假设，他们用诺考达唑（一种微管破坏药物）处理了 4 个 MIN 细胞系和 6 个 CIN 细胞系。正如预期的那样，所有细胞系在这种处理后不久就实现了几乎完整的细胞周期阻断，但在 MIN 和 CIN 细胞之间观察到显着的形态差异。所有 MIN 细胞系均具有正常的检查点反应，导致具有持续有丝分裂阻滞特征的浓缩染色体的细胞积累。在CIN细胞系中，存在异常反应，有丝分裂细胞少得多，并且在任何时间点都没有观察到有丝分裂指数的明显峰值。MIN 细胞的反应是具有完整有丝分裂检查点的细胞的特征，并且在正常人成纤维细胞中观察到类似的反应。为了阐明 CIN 细胞检查点缺陷的遗传机制，Cahill 等人（1998）评估了酿酒酵母 BUB1 的人类同源物。BUB1 是基因家族的原型成员，其中一些编码与着丝粒结合的蛋白质，所有这些都是响应纺锤体破坏而导致正常有丝分裂延迟所必需的。他们克隆了 BUB1 的人类同源物并确定了完整的编码序列。酵母和人类基因的比较表明，两者含有2个高度保守的结构域（CD1和CD2）。CD1 指导动粒定位并与 Bub3 结合，而 CD2 编码激酶结构域。在一种结直肠癌细胞系中，他们发现了剪接位点突变，在第二种细胞系中，他们发现了 BUB1 基因的错义突变。酵母和人类基因的比较表明，两者含有2个高度保守的结构域（CD1和CD2）。CD1 指导动粒定位并与 Bub3 结合，而 CD2 编码激酶结构域。在一种结直肠癌细胞系中，他们发现了剪接位点突变，在第二种细胞系中，他们发现了 BUB1 基因的错义突变。酵母和人类基因的比较表明，两者含有2个高度保守的结构域（CD1和CD2）。CD1 指导动粒定位并与 Bub3 结合，而 CD2 编码激酶结构域。在一种结直肠癌细胞系中，他们发现了剪接位点突变，在第二种细胞系中，他们发现了 BUB1 基因的错义突变。

伦高尔等人（1998）得出的结论是，大多数癌症在遗传上是不稳定的，但这种不稳定性存在于两个不同的水平。在一小部分肿瘤中，在核苷酸水平上观察到不稳定性，并导致碱基取代，或一些核苷酸的缺失或插入。在大多数其他癌症中，在染色体水平上观察到不稳定性，导致整个染色体或其大部分的丢失和获得。他们认为，目前使用的所有化疗化合物对癌细胞的毒性都比对正常细胞的毒性更大，特别是因为癌细胞中存在缺陷的检查点。这一推理表明，虽然不稳定可能是肿瘤形成的必要条件，但当肿瘤受到正确的药物攻击时，它也可能被证明是其致命弱点。由于不稳定性反映了维持基因组完整性的细胞过程中的缺陷，因此可以预期它们会对特定化学试剂产生敏感性。例如，核苷酸切除修复缺陷的细胞对紫外线敏感，而 BRCA2（600185）基因缺陷的细胞对电离辐射敏感（Abbott 等，1998）。

唐等人（2004）发现，RNA 干扰（RNAi）导致 HeLa 细胞中 BUB1 和 SGO1（609168）的消耗导致起源于着丝粒的姐妹染色单体大量错误分离。BUB1 和 SGO1 RNAi 细胞中染色单体内聚力的丧失似乎不需要激活分离酶（参见 604143），而是触发依赖于 MAD2 和 Aurora B 的有丝分裂停滞（604970）。唐等人（2004）确定BUB1维持SGO1的稳态水平和着丝粒定位，并得出结论BUB1通过SGO1保护有丝分裂中的着丝粒凝聚。

唐等人（2004）发现通过 RNA 干扰耗尽 BUB1 的 HeLa 细胞在检查点信号传导方面存在缺陷。BUB1 在体外直接磷酸化 CDC20（603618），并抑制后期促进复合物（APC）的泛素连接酶活性，CDC20 是 APC 的调节亚基。缺乏全部 6 个 BUB1 磷酸化位点的 CDC20 突变体在体外难以抵抗 BUB1 介导的磷酸化和抑制。检查点激活后，BUB1 本身过度磷酸化，并且其针对 CDC20 的激酶活性受到刺激。不可磷酸化的 CDC20 突变体的异位表达使得 HeLa 细胞能够在纺锤体损伤的情况下逃避有丝分裂。唐等人。

川岛等人（2010）证明 BUB1 磷酸化裂殖酵母中组蛋白 H2A 的保守 Ser121。h2a-SA 突变体中所有细胞 H2A-S121 均被丙氨酸取代，其表型复制了 Bub1 激酶死亡突变体（bub1-KD），失去了 shugoshin 蛋白的着丝粒定位（参见 SGOL1, 609168）。shugoshin 与着丝粒的人工束缚在很大程度上恢复了 h2a-SA 或 bub1-KD 相关的染色质不稳定缺陷，这是一种进化上保守的功能。川岛等人（2010）得出结论，Bub1 激酶为 shugoshin 定位和染色体的正确划分创建了标记。

▼ 分子遗传学

德沃尔等人（2013）对 208 名家族性或早发性（40 岁或以下）结直肠癌（CRC；参见 114500）患者的种系 DNA 进行了全基因组和靶向拷贝数和突变分析，发现纺锤体组装检查点基因 BUB1 和 BUB3（603719）中的单倍体不足或杂合突变为 2.9%。除了 CRC 之外，这些患者的多个组织中还存在多种非整倍体和不同的畸形特征。德沃尔等人（2013）得出的结论是，这些结果表明 BUB1 和 BUB3 的突变会导致镶嵌杂色非整倍性，并增加年轻时患结直肠癌的风险。德沃尔等人（2013）鉴定出 3 名患有种系 BUB1 突变的患者。其中一名是欧洲血统的女性患者，有 1.7 Mb 缺失，37 岁时患上结直肠癌，并且没有癌症家族史。该患者确实具有马赛克非整倍体和畸形特征，包括面部和发际线不对称以及突出的前额。她的智商正常。她曾两次怀孕：8周前自然流产，并生下1个健康的儿子。报告的另外 2 名患者为汉族血统。一名 BUB1 发生无义突变的患者患有多种胃肠道癌症以及肾盂癌和肺癌。34岁时确诊，47岁时去世。他有食道癌、结直肠癌、结肠息肉家族史。他还存在 MLH1（120436）剪接位点突变。第三位患者患有BUB1移码突变，31岁时被诊断出患有结肠癌。他有食管癌、胃癌和结肠息肉家族史。36 岁时去世。

▼ 动物模型

Leland 等人（2009）发现小鼠中纯合的 Bub1 缺失会导致胚胎死亡。Bub1 +/- 小鼠表现正常，但 Bub1 +/- 雌性小鼠生育力低下，并且生育力随着年龄的增长进一步下降。Bub1 +/- 雄性表现出正常的生育能力。Bub1 +/- 雌性的生育力降低与植入前发育受损、植入减少和胚胎发育停滞有关，无论胚胎基因型如何。利兰等人（2009）发现这些缺陷是由生殖细胞非整倍性引起的，大多数染色体分离错误发生在减数分裂 I 期间。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 具有染色体不稳定的结直肠癌，体细胞
BUB1，197-BP DEL
在具有染色体不稳定（参见 114500）和有丝分裂检查点缺陷的结直肠癌细胞系（V400）中，Cahill 等人（1998）发现了一个 197 bp 的缺失，预计会删除 BUB1 cDNA 的密码子 76 至 141，并随后立即产生移码。对基因组 DNA 相关区域的测序发现，在规范剪接供体位点处（即密码子 140 后的第一个内含子核苷酸处）存在 G 到 A 的转变。

.0002 染色体不稳定的结直肠癌，体细胞
BUB1，SER492TYR
在染色体不稳定（参见 114500）和有丝分裂检查点（V429）丢失的结直肠癌细胞系中，Cahill 等人（1998）鉴定了密码子 492 处的错义突变，导致保守的丝氨酸被酪氨酸取代。在 V400（602452.0001）和 V429 中，突变都是杂合的，该对的第二个等位基因是野生型。对这些细胞系来源的患者存档组织进行的 DNA 分析表明，这些突变是体细胞突变，存在于他们的原发性肿瘤中，但不存在于正常组织中。