带电多胞体蛋白 1A; CHMP1A

  • CHMP 家族,成员 1A
  • 染色质修饰蛋白 1A
  • CHMP1
  • 原胶原,III 型,N-内肽酶;PCOLN3
  • 金属蛋白酶 1;PRSM1
  • 金属蛋白酶,33-KD

HGNC 批准的基因符号:CHMP1A

细胞遗传学定位:16q24.3 基因组坐标(GRCh38):16:89,644,434-89,657,707(来自 NCBI)

▼ 说明

CHMP1A 属于染色质修饰蛋白/带电多泡体蛋白(CHMP) 家族。这些蛋白质是 ESCRT-III(转移 III 所需的内体分选复合物)的组成部分,ESCRT-III 是一种参与表面受体蛋白降解和内吞多泡体(MVB) 形成的复合物。一些 CHMP,包括 CHMP1A,具有细胞核和细胞质/囊泡分布,并且 CHMP1A 是 MVB 形成和细胞周期进程调节所必需的(Tsang 等,2006)。

▼ 克隆与表达

哈利拉等人(1989) 从人胎盘 cDNA 文库中分离出 PCOLN3 的 cDNA。Scott 等人通过使用针对人 PCOLN3 的多克隆抗体筛选人胎盘 cDNA 文库,并对分离的 cDNA 使用 5 引物 RACE 和引物延伸策略(1996) 克隆了 PCOLN3,他们将其称为 PRSM1。PRSM1 属于金属肽酶的谷津素亚家族。锌蛋白超家族包含含有 HEXXH 锌结合共有序列的金属肽酶,而谷氨酰胺则具有谷氨酸作为第三种锌配体。PRSM1的全长序列编码推导的318个氨基酸的蛋白质,其具有符合锌蛋白共有序列特征的HELGH五肽,以及第一个组氨酸的谷氨酸25个残基C端,符合第三个锌结合配体的谷氨酸模式。PRSM1包含3个半胱氨酸残基簇:N末端有1个4个残基的簇和1个6个残基的簇,以及C末端有6个残基的簇。然而,预测的序列缺乏潜在的糖基化位点。胎盘的免疫印迹分析揭示了大约 30 kD 的蛋白质。人成纤维细胞培养物 mRNA 的 Northern 印迹分析检测到约 2.5 kb 的转录物。通过 Northern blot 分析,Nomura 等人(1994) 发现 PRSM1(他们将其命名为 KIAA0047)广泛表达,在肺和肾以及 HeLa 和 KG-1 细胞系中表达水平最高。胎盘的免疫印迹分析揭示了大约 30 kD 的蛋白质。人成纤维细胞培养物 mRNA 的 Northern 印迹分析检测到约 2.5 kb 的转录物。通过 Northern blot 分析,Nomura 等人(1994) 发现 PRSM1(他们将其命名为 KIAA0047)广泛表达,在肺和肾以及 HeLa 和 KG-1 细胞系中表达水平最高。胎盘的免疫印迹分析揭示了大约 30 kD 的蛋白质。人成纤维细胞培养物 mRNA 的 Northern 印迹分析检测到约 2.5 kb 的转录物。通过 Northern blot 分析,Nomura 等人(1994) 发现 PRSM1(他们将其命名为 KIAA0047)广泛表达,在肺和肾以及 HeLa 和 KG-1 细胞系中表达水平最高。

Stauffer 等人使用小鼠多梳族(PcG) 蛋白 Pcl1(PHF1; 602881) 作为诱饵,通过酵母 2 杂交筛选小鼠胚胎 cDNA 文库,然后对人胎盘 RNA 进行 RT-PCR(2001) 克隆了 PRSM1 的一个变体,他们称之为 CHMP1。CHMP1 使用与 PRSM1 不同的替代阅读框。推导的 196 个氨基酸的 CHMP1 蛋白包含 N 端核定位信号。CHMP1 与 CHMP1B(606486) 和 BC2(CHMP2A; 610893) 关系最密切,与参与囊泡转移的酿酒酵母蛋白关系较远。HEK293 人胚胎肾细胞的蛋白质印迹分析显示 32-和 35-kD CHMP1 蛋白的双联体。HEK293 细胞和其他几种人类细胞系的亚细胞分离表明,35-kD 蛋白完全位于细胞核中,而 32-kD 蛋白主要存在于细胞质中,在核部分中存在可检测水平。对小鼠全组织提取物的分析表明,两种 Chmp1 蛋白均广泛表达,其中 35 kD 形式在心脏、肾脏和肝脏中的水平增加。

持田等人(2012) 发现 CHMP1A 的亚细胞定位似乎根据细胞类型而变化。在小鼠胚胎 3T3 细胞中,Chmp1a 被排除在检测到 Bmi1(164831) 的细胞核之外。在人 HEK 293T 细胞中,CHMP1A 显示出显着的细胞质和一些核免疫反应性。小鼠小脑颗粒细胞的原代培养显示 Chmp1a 主要定位于细胞质,并伴有斑点核模式。Chmp1a 和 Bmi1 在细胞核内没有显着共定位。在发育中的小鼠小脑和皮质中,在分裂细胞和有丝分裂后细胞(包括浦肯野细胞、颗粒细胞和神经上皮细胞)的细胞质和细胞核中观察到 Chmp1a 的可变表达。这些发现与其他数据相结合(参见分子遗传学和动物模型),

▼ 基因功能

通过同步 HEK293 细胞的蛋白质印迹分析,Stauffer 等人(2001) 表明细胞质与细胞核 CHMP1 的比例在整个分裂间期基本保持不变。在有丝分裂细胞中,核 CHMP1 定位于染色体支架部分。免疫细胞化学分析检测到 CHMP1 在末期浓缩染色体上呈​​点状排列。细胞质 CHMP1 形式表现出核周定位。CHMP1 的过度表达改变了细胞周期,导致 S 期晚期细胞数量增加。CHMP1 的过度表达还导致染色质结构改变,核体外围的组蛋白被修饰,而核体内部出现了抗核酸酶的浓缩染色质。CHMP1 将 PcG 蛋白 BMI1 招募到这些浓缩染色质区域,在非洲爪蟾胚胎 PcG 检测中,它与共表达的 Pcl 协同作用。斯托弗等人(2001) 得出结论,CHMP1 在细胞核内稳定的基因沉默中发挥作用。

霍华德等人(2001) 发现 CHMP1 的细胞质形式以点状不对称模式定位,以微管组织中心为中心,并与早期内体标记共定位。差异提取表明细胞质 CHMP1 通过离子相互作用与膜结合。酵母 2-杂交筛选和体外结合测定表明细胞质 CHMP1 与 SKD1 相互作用(VPS4B; 609983)。CHMP1 的过度表达会扩张内体区室并破坏几种内体标记物的正常分布。酿酒酵母 Chm1(CHMP1 的同源物)的缺失会导致羧肽酶 S 和 Y 的分选缺陷以及异常多层前液泡区室的产生。霍华德等人(2001) 得出结论,CHMP1 参与囊泡贩运。

曾等人(2006) 对人类 ESCRT-III 成分(包括 CHMP1A)进行了系统的酵母 2 杂交分析。与大多数 CHMP 一样,CHMP1A 与 VPS4A(609982) 相互作用。CHMP1A 还与 SUMO(参见 SUMO1;601912)结合酶 UBE2I(601661) 相互作用,并且似乎是连接 CHMP1A、CHMP4B(610897) 和 CHMP5(610900) 与 UBE2I、SUMO1、PIAS2(603567) 和 HIPK2(606868) 的网络的一部分,所有这些参与核素化过程。

Bajorek 等人使用酵母 2-杂交筛选,然后进行共免疫沉淀和蛋白质结合测定(2009) 发现人类 IST1(616434) 与多种 ESCRT 蛋白相互作用,包括 CHMP1A 和 CHMP1B,以及 VPS4A 和 VPS4B。IST1 直接结合 CHMP1,并且与 IST1 一样,CHMP1 具有结合 VPS4 MIT 域的 C 端 MIM 元件。HeLa 细胞中 IST1 或 CHMP1 的缺失会阻止 VPS4 在胞质分裂过程中募集至中体并阻止细胞分裂。延时成像显示,IST1 缺失导致分裂细胞在脱落阶段停滞。细胞通过中间体保持连接在一起,然后最终重新凝聚成具有多个细胞核的单个细胞。巴约雷克等人。

▼ 基因结构

斯科特等人(1996) 发现 PRSM1 基因的第一个外显子富含 72% GC,包含 34 个 CpG 二核苷酸,并且似乎位于 CpG 岛内。

▼ 测绘

通过对体细胞杂交体的分析,Halila 等人。Scott等人(1992)将CHMP1基因定位到16号染色体长臂的端粒区域(1996) 将 CHMP1 基因定位到染色体 16q24.3。

▼ 分子遗传学

Mochida 等人通过连锁分析和常染色体隐性遗传脑桥小脑发育不全 8 型(PCH8; 614961) 家族的候选基因测序(2012) 在 CHMP1A 基因中发现了 2 个不同的纯合突变(164010.0001 和 164010.0002)。该表型的特点是严重的精神运动迟缓、运动异常、肌张力减退、痉挛和不同程度的视觉缺陷。脑部 MRI 显示脑桥小脑发育不全,小脑叶相对保留,脑白质减少,胼胝体变薄。与对照相比,患者来源的细胞系的倍增时间严重受损,表明细胞增殖存在缺陷。患者细胞的定量 PCR 分析显示 BMI1 靶标 INK4A 异常高表达(参见 CDKN2A,600160),与对照相比,BMI1 与 INK4A 启动子的结合减少,表明该 CDKN2A 亚型的抑制作用被解除。INK4A 是干细胞增殖的负调节因子。BMI1 与 ARF 启动子的结合不受影响。持田等人(2012) 指出了 CHMP1A 突变个体和 Bmi1 缺陷小鼠之间大脑形态的相似之处,即小脑发育不全。研究结果表明,CHMP1A 作为细胞质信号和 BMI1 介导的染色质修饰之间的联系,调节中枢神经系统祖细胞的增殖(2012) 指出了 CHMP1A 突变个体和 Bmi1 缺陷小鼠之间大脑形态的相似之处,即小脑发育不全。研究结果表明,CHMP1A 作为细胞质信号和 BMI1 介导的染色质修饰之间的联系,调节中枢神经系统祖细胞的增殖(2012) 指出了 CHMP1A 突变个体和 Bmi1 缺陷小鼠之间大脑形态的相似之处,即小脑发育不全。研究结果表明,CHMP1A 作为细胞质信号和 BMI1 介导的染色质修饰之间的联系,调节中枢神经系统祖细胞的增殖。

▼ 动物模型

持田等人(2012) 发现,与对照相比,斑马鱼中基于吗啉基的 Chmp1a 敲低导致小脑和前脑体积减少,这可以通过表达野生型 Chmp1a 来部分挽救。这些斑马鱼的表型与 Bmi1 敲除后的斑马鱼的表型相似,支持 Chmp1a 和 Bmi1 之间的联系。在 Chmp1a 敲低模型中,内部颗粒和分子层比浦肯野细胞受到更严重的影响,这与在 CHMP1A 突变的人类中观察到的相对保存的叶相一致。

▼ 等位基因变异体(2 个选定示例):

.0001 脑桥小脑发育不全,8 型
CHMP1A,GLN30TER

Mochida 等人在 2 个患有 8 型脑桥小脑发育不全(PCH8; 614961) 的波多黎各家庭受影响成员中(2012) 鉴定了 CHMP1A 基因外显子 3 中的纯合 88C-T 转换,导致 gln30 到 ter(Q30X) 取代。通过连锁分析和候选基因测序发现了突变。单倍型分析表明存在创始人效应。在患者来源的细胞中未发现 CHMP1A 蛋白。与对照相比,患者来源的细胞系的倍增时间严重受损,表明细胞增殖存在缺陷。INK4A(干细胞增殖的负调节因子)的表达也增加(参见 CDKN2A;600160)。

.0002 脑桥小脑发育不全,8 型
CHMP1A,IVS2AS,GA,-13

Mochida 等人在秘鲁血统 PCH8(614961) 的 3 名近亲家庭成员中(2012) 在 CHMP1A 基因的内含子 2 中发现了一个纯合的 G 到 A 的转变,产生了一个异常的剪接受体位点,导致剪接的 mRNA 产物中插入了 11 bp。在 281 个正常对照样本或几个大型对照数据库中未发现该突变。在患者来源的细胞中未发现正常的 CHMP1A mRNA 转录物或蛋白质。与对照相比,患者来源的细胞系的倍增时间严重受损,表明细胞增殖存在缺陷。INK4A(干细胞增殖的负调节因子)的表达也增加(参见 CDKN2A,600160)。