泛素样修饰剂激活酶 1; UBA1

泛素激活酶 1；UBE1
BN75 温度灵敏度补充；GXP1

此条目中代表的其他实体：

温度敏感突变，小鼠，互补
tsA1S9，包含
A1S9T，包含
A1S9，包含

HGNC 批准的基因符号：UBA1

细胞遗传学定位：Xp11.3 基因组坐标（GRCh38）：X:47,190,846-47,215,127（来自 NCBI）

▼ 描述

UBE1（UBA1）基因编码泛素激活酶（E1），可启动泛素（UBB; 191339）样蛋白的激活和结合。用泛素或泛素样蛋白修饰蛋白质可控制许多信号网络，并需要泛素激活酶（E1）、泛素结合酶（E2）和泛素蛋白连接酶（E3）（Jin 等，2007）。

▼ 克隆和表达

Zacksenhaus 和 Sheinin（1989）在 DNA 介导的基因转移后克隆了人类 A1S9 cDNA。

汉德利等人（1991）描述了人 E1 cDNA 的克隆和测序，E1 是催化泛素结合第一步的泛素激活酶。该 cDNA 识别出一条 3.5 kb E1 信息，该信息在所研究的组织和细胞系中普遍存在。mRNA 的体外翻译产生了大约 118 kD 的主要产物，该产物由用于鉴定克隆的抗人 E1 抗体进行免疫沉淀。

金等人（2007）指出，1,058 个氨基酸的 UBE1 蛋白包含一个带有 2 个 ThiF-1 区域的 N 端腺苷酸化结构域、一个催化半胱氨酸结构域和一个具有招募 E2 功能的 C 端泛素折叠结构域。数据库分析检测到所有人体组织和细胞系中都有不同的 UBE1 表达。

▼ 基因结构

UBE1 基因包含 27 个外显子，其中包括一个替代的第一个外显子，称为 1a（Ramser et al., 2008）。翻译从外显子 2 开始。

▼ 基因功能

Jin et al.（2007）表明 UBE1 能够将泛素转移到多种 E2 底物上。

Ohtsubo 和 Nishimoto（1988）研究了 2 个细胞周期 S 期具有温度敏感（ts）缺陷的细胞系。两条细胞系无法相互补充，因此推测它们具有与其中 1 条所证明的相同缺陷：泛素激活酶中的 ts 缺陷。通过在种间体细胞杂种中与 HPRT 的共分离证明，其中一种细胞系存在 X 连锁。通过使用聚乙二醇的细胞融合分析已鉴定出 23 个互补组，这一事实表明了 ts 突变体中反映的细胞生长遗传控制的复杂性（Nishimoto 和 Basilico，1978；Nishimoto 等人，1982）。

事实证明，UBE1 基因座与名为 A1S9T 的温度敏感基因的基因座相同。威拉德等人（1987）研究了补充 X 连锁小鼠 DNA 合成中温度敏感缺陷的人类基因；它与条目 313650 所代表的 X 连锁因子明显不同，因为它被发现位于短臂而不是长臂上。小鼠突变体 tsA1S9 的特征是 DNA 合成缺陷，影响低分子量新合成 DNA 向成熟染色体 DNA 的转化。在正常人类细胞和突变小鼠细胞的杂交细胞中，发现X染色体，特别是X染色体的短臂弥补了缺陷。布朗等人（1989）以及 Brown 和 Willard（1989）发现体细胞杂交细胞含有 Xp21.1-p11 区域。1 号染色体是其唯一能够在不允许的温度下存活的 X 染色体材料，因此必须包含 A1S9T 基因。由于他们之前发现该基因可以从失活的 X 染色体（尽管不是从 Y）表达，因此新的发现表明，除了逃脱失活的其他基因（MIC2、STS、XG）的远端 Xp22.3 位置之外，人类 X 染色体的第二个区域也不受 X 染色体失活的影响。

Zacksenhaus 和 Sheinin（1988）分离出了一种人类基因，可以补充温度敏感的小鼠 L 细胞系 ts A1S9 中的缺陷。该缺陷存在于细胞周期 S 期早期核 DNA 复制所需的基因中。使用 DNA 介导的基因转移（DMGT），并使用高度重复的 Alu 家族作为转染小鼠细胞中人类 DNA 存在的标记，该家族几乎在每个人类基因中至少存在 1 个拷贝。Zacksenhaus 和 Sheinin（1988）指出，这是人类 S 期基因转移的首次证明。活跃和不活跃的人类 X 染色体都纠正了该缺陷，这一事实表明该基因是 X 连锁的。作者引用的观察结果表明，tsA1S9 基因产物本身并不是聚脱氧核糖核苷酸链合成所必需的；因此，该基因不编码 DNA 聚合酶 α 或 DNA 连接酶。DNA聚合酶β和γ，以及聚（ADP-核糖）聚合酶也被排除。一些证据表明，温度不稳定的 A1S9 蛋白可能参与 DNA 拓扑异构酶 2 的活性。

细胞因子和原癌基因 mRNA 通过 3 素非翻译区中富含 AU 的元件快速降解。快速衰变涉及富含 AU 的结合蛋白 AUF1（601324），它与热休克蛋白 HSC70（600816）和 HSP70（参见 140550）、翻译起始因子 EIF4G（600495）和 Poly（A）结合蛋白（604679）复合。富含 AU 的 mRNA 衰减与 EIF4G 从 AUF1 的置换、AUF1 的泛素化以及 AUF1 被蛋白酶体的降解相关。热休克诱导 HSP70、泛素蛋白酶体网络下调或泛素化酶 E1 失活，都会导致 HSP70 将 AUF1 隔离在核周-核中，并且所有 3 个过程都会阻止富含 AU 的 mRNA 和 AUF1 蛋白的衰变。这些结果将细胞因子 mRNA 的快速降解与泛素蛋白酶体途径联系起来（Laroia 等，1999）。

▼

使用 Southern 印迹和原位杂交进行绘图，Zacksenhaus 等人（1989, 1990）将 A1S9 基因定位到 Xp11.4-p11.2。基于对各种缺失人类 X 染色体的体细胞杂交体的研究，Brown 和 Willard（1990）给出了 Xp11.3-p11.1 作为 A1S9T 基因的位置。将这些数据与 Zacksenhaus 等人的数据相结合（1989, 1990），人们可能会得出结论，该位置是 Xp11.3-p11.2。通过高分辨率荧光原位杂交，Takahashi 等人（1991, 1992）将 UBE1 基因定位到 Xp11.3-p11.23。

▼ 进化

米切尔等人（1991）和凯等人（1991）证明了小鼠 Y 染色体上的候选精子发生基因与 X 染色体上的 UBE1 基因的同源性。米切尔等人（1991）报道了一种新的睾丸特异性基因 Sby 的分离，该基因对应到从小鼠 Sxr（性别反转）区域删除的 DNA。它与 UBE1 显示出广泛的同源性。由于其在核 DNA 复制中的关键作用以及睾丸特异性表达，它被认为是生精基因 Spy 的候选者，已知该基因是 A 精原细胞在精子发生过程中生存和增殖所必需的。凯等人（1991）分离了小鼠 A1s9 基因的一部分，将其定位到 X 染色体的近端部分，并表明它经历了正常的 X 失活。他们还在小鼠 Y 染色体短臂上检测到了该基因的 2 个拷贝：A1s9Y1 和 A1s9Y2。他们发现A1s9Y1在睾丸中表达，并以Sxr的缺失形式丢失。A1s9X 与 Zfx 基因（314980）相似，后者经历 X 失活，但在睾丸中表达的 Y 染色体短臂上具有同源序列。这些 Y 连锁基因可能构成在精子发生过程中发挥作用的共同调控基因组的一部分。

哺乳动物性染色体被认为是一对同源常染色体的后代：定义Y染色体的睾丸决定等位基因出现，新生X和Y染色体之间的重组受到限制，Y染色体逐渐失去其非必要的遗传功能。该模型最初是根据一些Y连锁遗传性状的出现、雄性减数分裂期间X和Y染色体的配对以及XY同源基因的存在来推断的。UBE1 是一种 X 连锁基因，在许多真兽类（胎盘类）和后兽类（有袋类）哺乳动物中具有独特的 Y 连锁同源基因。尽管如此，在人类 Y 染色体上没有检测到 UBE1 同源物。米切尔等人（1998）广泛研究了灵长类动物和原兽类哺乳动物鸭嘴兽中的 UBE1 同源物。

▼ 分子遗传学

X 连锁脊髓性肌萎缩症 2

X 连锁脊髓性肌萎缩症 2（SMAX2；301830）患者表现为肌张力减退、反射消失以及与前角细胞丢失和婴儿死亡相关的多发性先天性挛缩。为了鉴定疾病基因，Ramser 等人（2008）对位于标记 DXS8080 和 DXS7132 之间的基因进行了大规模突变分析，这是连锁研究表明的 Xp11.3-q11.1 的关键区间。结果在 UBE1（UBA1）外显子 15 中检测到 3 个与疾病分离的罕见新变异：1 个 XLSMA 家族（314370.0001、314370.0002）中的每个家族中存在 2 个错义突变，在另外 3 个不相关家族中发现了 1 个同义 C 到 T 替换（314370.0003）。在第六个家族中，没有发现 2 个错义突变或同义取代。拉姆瑟等人（2008）证明同义 C 到 T 取代导致 UBA1 表达显着减少，并改变外显子 15 的甲基化模式，这意味着该 DNA 元件在人类发育中的 UBA1 表达中可能发挥作用。因此，SMAX2 是与泛素-蛋白酶体途径缺陷相关的几种神经退行性疾病之一。作者得出的结论是，他们的经验表明同义 C 到 T 的转换有可能影响基因表达。

韦克斯综合症

Beck 等人使用基因型驱动的方法（2020）发现了一种成人发病的炎症性疾病，仅影响男性，并且与 UBA1 基因的从头体细胞突变有关。作者报告了 25 名无关男性，年龄均在 45 岁以上，患有 UBA1 突变，被诊断患有 VEXAS 综合征（VEXAS; 301054），这是“空泡、E1 酶、X 连锁、自身炎症、体细胞”的缩写。这些患者是从超过 2,500 名患有未确诊或未分类的炎症或系统性疾病的多个大队列患者中确定的，这些患者接受了基因调查。每个患者都有影响密码子 Met41 的 3 个突变中的 1 个（M41V，310370.0004；M41T，310370.0005；和 M41L，310370.0006），这是细胞质 UBA1b 同种型的翻译起始位点。突变，这些是通过外显子组或靶向测序发现并通过桑格测序证实的，但在包括 gnomAD 在内的公共数据库中不存在。没有患者有类似疾病的家族史。所有受影响的男性都是 UBA1 突变的体细胞嵌合体，该突变存在于外周骨髓细胞、粒细胞和单核细胞中，但不存在于成纤维细胞或成熟淋巴细胞中。相反，骨髓检查显示UBA1突变存在于造血干细胞和多能早期骨髓祖细胞中。然而，患者的外周淋巴细胞计数也减少，这表明突变的淋巴细胞要么不增殖，要么不存活。UBA1 通常表达为翻译位点不同的 2 个亚型：核 UBA1a（起始于 Met1）和细胞质 UBA1b（起始于 Met41）。HEK293T 细胞中 Met41 突变的体外表达导致 UBA1b 丢失，并出现较短的异常亚型（称为 UBA1c），该亚型由下游 Met67 密码子起始。UBA1c 定位于细胞质，但与 UBA1a 和 UBA1b 相比催化受损。研究结果表明，在 VEXAS 综合征患者中发现的突变有利于产生功能缺陷的细胞质 UBA1 亚型。来自患者的突变单核细胞表现出泛素化缺失，导致应激和未折叠蛋白反应上调，以及自噬失调。这些发现表明，观察到的炎症主要是由于突变的骨髓细胞引起的，尽管也有证据表明 B 细胞和 T 细胞被破坏以及中性粒细胞活化。患者外周血细胞的转录组分析显示，基因表达模式与多种先天免疫途径的激活一致，包括 TNF（191160）、IL6（147620）和 IFNG（147570）。贝克等人（2020）指出，许多患者除了全身炎症和风湿病表现外，还患有骨髓增生异常；他们得出的结论是，亚细胞泛素调节和激活在造血和免疫反应调节过程中发挥着重要作用（2020）指出，许多患者除了全身炎症和风湿病表现外，还患有骨髓增生异常；他们得出的结论是，亚细胞泛素调节和激活在造血和免疫反应调节过程中发挥着重要作用（2020）指出，许多患者除了全身炎症和风湿病表现外，还患有骨髓增生异常；他们得出的结论是，亚细胞泛素调节和激活在造血和免疫反应调节过程中发挥着重要作用。

保尔特等人（2021）在 10 名无关的 VEXAS 综合征男性中发现了 UBA1 基因的体细胞突变。通过桑格测序从患者的外周血或骨髓中鉴定出这些突变。八名患者之前报告过突变；3 例具有 M41V 突变，5 例具有 M41T 突变。一名患者存在 S56P 突变（314370.0007），该突变不会影响 UBA1 细胞定位或导致转染突变转录本的 HEK293 细胞中异构体表达异常。保尔特等人（2021）证明 S56P 突变导致 UBA1 催化活性的温度依赖性损害。另一名患者存在剪接突变（314370.0008），导致多个错误剪接的转录本和正确剪接的转录本减少。

Lytle 和 Bagg（2021）在一名患有 VEXAS 综合征的 68 岁男性中报道了 UBA1 基因 Met41 处的体细胞突变，并通过全外显子组测序鉴定出该突变。患者有大细胞性贫血、骨髓瘤、全血细胞减少症和复发性多软骨炎病史。

▼ 动物模型

Beck 等人（2020）发现，与对照组相比，uba1 缺失的斑马鱼出现生长异常和早期死亡。这些缺陷与炎症基因表达的上调有关。

▼ 等位基因变异体（8 个选定示例）：

.0001 脊髓性肌萎缩症，X 连锁 2
UBA1，MET539ILE
在一个患有婴儿 X 连锁脊髓性肌萎缩症（SMAX2；301830）的家族中，Ramser 等人（2008）检测到 UBE1（UBA1）基因外显子 15 中核苷酸 1617 的 G 到 T 转换，导致密码子 539（M539I）处的 ile 替换为 met。

.0002 脊髓性肌萎缩症，X 连锁 2
UBA1，SER547GLY
在一个患有婴儿 X 连锁脊髓性肌萎缩症（SMAX2；301830）的家族中，Ramser 等人（2008）检测到 UBE1 基因外显子 15 中核苷酸 1639 的 A 到 G 转变，导致密码子 547（S547G）处用 gly 取代 ser。

.0003 脊髓性肌萎缩症，X 连锁 2
UBA1，ASN577ASN
在 3 个患有婴儿 X 连锁脊髓性肌萎缩症（SMAX2；301830）的家庭中，Ramser 等人（2008）在 UBE1 基因外显子 15 的核苷酸 1731 处检测到一个新的同义 C 到 T 转换。这种取代导致 UBE1 表达显着减少并改变了外显子 15 的甲基化模式。

.0004 VEXAS 综合征，躯体
UBA1，MET41VAL
Beck 等人在 5 名患有 VEXAS 综合征（VEXAS；301054）的无关男性中进行了研究（2020）鉴定了 UBA1 基因中的体细胞 c.121A-G 转变（c.121A-G，NM_003334.3），导致细胞质 UBA1b 亚型的翻译起始位点处由 met41 替换为 val（M41V）。该突变是通过外显子组或靶向测序发现并经桑格测序证实的，但在gnomAD数据库中并不存在。该变体在 HEK293T 细胞中的表达导致 UBA1b 丢失，并出现一种缩短的亚型（称为 UBA1c），该亚型由 Met67 密码子起始。UBA1c 定位于细胞质。体外功能表达研究表明，与 UBA1a 和 UBA1b 相比，UBA1c 亚型催化受损，与功能丧失一致。

Poulter 等人通过 Sanger 对 3 名患有 VEXAS 的无关男性的 UBA1 基因进行了测序（2021）确定了体细胞 M41V 替代。

.0005 VEXAS 综合征，躯体
UBA1，MET41THR
Beck 等人在 15 名患有 VEXAS 综合征（VEXAS；301054）的无关男性中进行了研究（2020）鉴定了 UBA1 基因中的体细胞 c.122T-C 转变（c.122T-C，NM_003334.3），导致细胞质 UBA1b 亚型的翻译起始位点处由 met41 替换为 thr（M41T）。该突变是通过外显子组或靶向测序发现并经桑格测序证实的，但在gnomAD数据库中并不存在。该变体在 HEK293T 细胞中的表达导致 UBA1b 丢失，并出现一种缩短的亚型（称为 UBA1c），该亚型由 Met67 密码子起始。UBA1c 定位于细胞质。体外功能表达研究表明，与 UBA1a 和 UBA1b 相比，UBA1c 亚型催化受损，与功能丧失一致。

Poulter 等人通过 Sanger 对 5 名患有 VEXAS 的无关男性的 UBA1 基因进行了测序（2021）确定了体细胞 M41T 替代。

.0006 VEXAS 综合征，躯体
UBA1，MET41LEU
Beck 等人在 5 名患有 VEXAS 综合征（VEXAS；301054）的无关男性中进行了研究（2020）鉴定了 UBA1 基因中的体细胞杂合性 c.121A-C 颠换（c.121A-C，NM_003334.3），导致细胞质 UBA1b 亚型的翻译起始位点处由 met41 替换为 leu（M41L）。该突变是通过外显子组或靶向测序发现并经桑格测序证实的，但在gnomAD数据库中并不存在。该变体在 HEK293T 细胞中的表达导致 UBA1b 丢失，并出现一种缩短的亚型（称为 UBA1c），该亚型由 Met67 密码子起始。UBA1c 定位于细胞质。体外功能表达研究表明，与 UBA1a 和 UBA1b 相比，UBA1c 亚型催化受损，与功能丧失一致。

.0007 韦克斯综合症，躯体
UBA1，SER56PHE
Poulter 等人在一名患有 VEXAS 综合征（VEXAS; 301054）的男性（患者 9）中（2021）在 UBA1 基因中发现了体细胞 c.167C-T 转变（c.167C-T，NM_153280），导致 ser56 到 phe（S56P）的取代。该突变是通过 UBA1 基因的桑格测序鉴定出来的，并且在 gnomAD 数据库中不存在。对患者血细胞的测试表明，骨髓细胞主要具有突变的 S56P 等位基因，而 B 细胞和 T 细胞谱系群体主要是野生型。该突变不会影响 UBA1 细胞定位，也不会导致转染突变转录本的 HEK293 细胞中异构体表达异常。保尔特等人（2021）证明该突变导致 UBA1 催化活性的温度依赖性损害。

.0008 VEXAS 综合征，躯体
UBA1，IVS2AS，GC，-1
对于一名患有 VEXAS 综合征（VEXAS；301054）的男性（患者 10），Poulter 等人（2021）在 UBA1 基因外显子 3 的受体剪接位点发现了体细胞 c.118-1G-C 颠换（c.118-1G-C，NM_153280），预计会导致剪接异常。该突变是通过 UBA1 基因的桑格测序鉴定出来的，并且在 gnomAD 数据库中不存在。对患者 RNA 的分析表明存在多个错误剪接的转录本，并且正确剪接的转录本有所减少。