泛素样修饰剂激活酶 5; UBA5

含有泛素激活酶 E1 结构域 1； UBE1DC1

HGNC 批准的基因符号：UBA5

细胞遗传学位置：3q22.1 基因组坐标（GRCh38）：3:132,654,430-132,679,794（来自 NCBI）

UBE1DC1 是泛素折叠修饰符 1 的 E1 样激活酶（UFM1; 610553）（Komatsu et al., 2004）。

▼ 克隆与表达

Komatsu 等人使用酵母 2 杂交分析，以酵母 Atg8p 的人类同源物 GATE16（GABARAPL2；607452）为诱饵，然后对人类肝脏 cDNA 进行 PCR（2004）克隆了UBE1DC1，他们将其称为UBA5。推导的 404 个氨基酸的蛋白质与泛素样翻译后修饰剂的 E1 样酶家族成员具有相似性。

Dou 等人使用人类胎儿脑 cDNA 的大规模 cDNA 测序（2005）克隆了UBE1DC1。推导的蛋白质的预测分子量为 43.9 kD，并包含一个保守的 ThiF 结构域，附近有一个类似于泛素激活酶 E1C（UBE1C; 603172）的半胱氨酸残基。 RT-PCR 分析检测到，UBE1DC1 在脾脏中表达最高，在大多数其他检查组织中高表达，在结肠、前列腺、脑和卵巢中低表达。

▼ 基因功能

Komatsu 等人使用 FLAG 标记的 UBE1DC1 和与 Myc 标记的 UFM1 在 HEK293 细胞中共表达的突变体构建体形成的中间体进行免疫沉淀，以及体外 UFM1 缀合测定（2004）表明UBE1DC1是一种UFM1激活酶，其活性位点位于cys250。

▼ 基因结构

窦等人（2005）确定 UBE1DC1 基因包含 12 个外显子，跨度为 17.4 kb。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Dou 等人（2005）将 UBE1DC1 基因定位到染色体 3q22。

▼ 分子遗传学

发育性和癫痫性脑病 44

Muona 等人对来自 5 个不相关的芬兰或欧洲血统家庭的 9 名患有发育性癫痫性脑病 44（DEE44; 617132）的患者进行了研究（2016）鉴定了 UBA5 基因的双等位基因突变（610552.0001-610552.0005）。这些突变是通过外显子组测序发现的，这些患者是从几个患有神经发育障碍的大型患者群体中确定的。所有患者的 1 个等位基因均携带亚等位错义变异（A371T; 610552.0001），该变异在欧洲人群中的等位基因频率为 0.28%。另一个等位基因要么被截短，要么导致酶功能严重丧失。研究结果表明，受影响的个体有 1 个对 UBA5 功能具有主要影响的变异和 1 个对 UBA5 功能具有较轻微的低效影响的变异。穆纳等人（2016）表明双等位基因 UBA5 变体的不同组合可能会产生严重程度不等的表型后果。

Colin 等人在来自 4 个不相关家庭的 5 名患有 DEE44 的患者中（2016）鉴定了 UBA5 基因中的双等位基因突变（610552.0001; 610552.0006-610552.0011）。鉴定出 7 个突变：常见的 A371T 变体、4 个额外的错义突变和 2 个截短突变。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。三个家庭都有欧洲或美国血统； 1 具有科威特血统。体外功能表达研究表明，所有突变都会导致 UBA5-UFM1 和 UFM1-UFC1 缀合物的形成受损，尽管程度不同。两种错义变体 A371T 和 D389Y（610552.0009）具有最大的残留活性，对酶功能的有害影响最小。

常染色体隐性脊髓小脑共济失调 24

Duan 等人在 2 名同胞中，出生于无血缘关系的中国父母，患有常染色体隐性遗传性脊髓小脑共济失调 24（SCAR24；617133）（2016）鉴定了 UBA5 基因中的复合杂合突变（R246X, 610552.0012 和 K310E, 610552.0013）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。

▼ 动物模型

辰巳等人（2011）培育了 Uba5 缺失小鼠，发现这些小鼠在子宫内死于与巨核细胞和红细胞分化缺陷相关的严重贫血。 Uba5 杂合小鼠出生时健康且具有生育能力。 Uba5 敲除胎肝红系祖细胞中 Uba5 的表达显示常见髓系祖细胞（CMP）增加，导致巨核细胞/红系祖细胞（MEP）减少，但粒细胞/巨噬细胞祖细胞（GMP）没有减少，因此表明Uba5 对于 MEP 的发展是不可或缺的，但对于 CMP 的 GMP 则不是必不可少的。

穆纳等人（2016）发现条件性敲低 Ufm1 小鼠会导致小鼠在出生后第一天死亡。尸检显示，新大脑皮层枕叶区域存在小头畸形和神经元凋亡增加的标志物。

科林等人（2016）发现，在线虫中 Ufm1 级联的破坏，包括 Uba5 的特异性缺失，会因神经肌肉接头中 ACh 释放增加而导致神经传递缺陷。斑马鱼中 uba5 基因的吗啡啉敲除会导致许多运动缺陷，并诱发提示癫痫发作的异常运动。

段等人（2016）发现果蝇中 Uba5 基因的完全敲除会导致胚胎致死。与野生型相比，使用 siRNA 部分敲除 Uba5 会导致翅膀缺陷、攀爬和飞行能力下降以及寿命缩短。组织学研究显示肌肉形态没有缺陷，但神经元特异性 Uba5 敲低导致神经肌肉接头异常，突触尺寸减小。

▼ 等位基因变异体（13 个选定示例）：

.0001 发育性和癫痫性脑病 44
UBA5，ALA371THR（rs114925667）

Muona 等人对来自 5 个不相关的芬兰或欧洲血统家庭的 8 名患有发育性癫痫性脑病 44（DEE44; 617132）的患者进行了研究（2016）UBA5 基因的双等位基因突变。所有患者的外显子 11 均携带杂合 c.1111G-A 转换（rs114925667），导致 1 个等位基因上高度保守的残基处由 ala371 替换为 thr（A371T）。在 ExAC 数据库中，A371T 变体的总体等位基因频率为 0.19%，其中非芬兰欧洲人为 0.28%，芬兰人为 0.46%：未发现纯合子。每个家族的其他致病等位基因有所不同：家族 A 在外显子 2 中具有 c.164G-A 转换，导致高度保守的残基处 arg55-to-his（R55H；610552.0002）取代，家族 B 具有 c.855C -外显子 9 中的颠换，导致 tyr285-to-ter（Y285X; 610552.0003）替换，家族 D 在外显子 2 中发生 c.181C-T 转换，导致 arg61-to-ter（R61X; 610552.0004）替换，并且家族 C 和 E 家族在外显子 6 中具有 c.562C-T 转变，导致 arg188 到 ter（R188X；610552.0005）的替换。这些突变是通过外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，在所有家族中都与该疾病分离。根据 1000 基因组计划（第 3 阶段发布）、外显子组测序计划（v.0.025）和 ExAC（v.0.3）数据库筛选变体。 R55H 变体在 ExAC（8.29 x 10（-6））中发现一次，R188X 在杂合状态的外显子组变体服务器中发现两次，而 R61X 和 Y285X 在数据库中未发现。来自 A 和 B 家族患者的成纤维细胞的 UBA5 mRNA 和蛋白质水平降低：c.164G-A 转变导致异常剪接和无义介导的 mRNA 衰减。患者成纤维细胞还显示 UFM1（610553）-UBA5 和 UFM1-UBA1（314370）中间体水平降低。 HEK293 细胞的体外功能表达测定表明，A371T 和 R55H 错义突变导致 UFM1-UBA5 中间体的形成受损，这与 E1 样活性的降低以及将激活的 UFM1 转移到 UFC1（610554）的能力减弱相一致。野生型。 A371T变体具有约70%至80%的残余活性，R55H变体具有约50%的残余活性，表明亚效效应。患者在出生后的最初几周或几个月内出现难治性婴儿痉挛症。

科林等人（2016）在来自 2 个不相关欧洲血统家庭的 3 名患有 DEE44 的儿童中鉴定出 A371T 变异和 UBA5 基因中的另一种致病性突变（参见 610552.0006 和 610552.0007）的复合杂合性。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。

.0002 发育性和癫痫性脑病 44
UBA5、ARG55HIS

讨论 UBA5 基因外显子 2 中的 c.164G-A 转换（c.164G-A，NM_024818.3），导致 arg55 到 his（R55H）取代，该取代在复合杂合状态中发现Muona 等人对患有发育性癫痫性脑病 44（DEE44；617132）的家庭成员进行了研究（2016），参见 610552.0001。

.0003 发育性和癫痫性脑病 44
UBA5、TYR285TER

讨论 UBA5 基因外显子 9 中的 c.855C-A 颠换（c.855C-A，NM_024818.3），导致 tyr285-to-ter（Y285X）取代，这是在复合杂合状态中发现的Muona 等人对患有发育性癫痫性脑病 44（DEE44；617132）的家庭成员进行了研究（2016），参见 610552.0001。

.0004 发育性和癫痫性脑病 44
UBA5、ARG61TER

讨论 UBA5 基因外显子 2 中的 c.181C-T 转换（c.181C-T，NM_024818.3），导致 arg61-to-ter（R61X）取代，在复合杂合状态中发现Muona 等人的一名患有发育性癫痫性脑病 44（DEE44；617132）的患者（2016），参见 610552.0001。

.0005 发育性和癫痫性脑病 44
UBA5，ARG188TER（rs374052333）

讨论 UBA5 基因外显子 6 中的 c.562C-T 转变（rs37405233），导致 arg188-to-ter（R188X）取代，在 2 个患有发育和发育障碍的家庭的受影响成员中发现复合杂合状态。癫痫性脑病-44（DEE44；617132），作者：Muona 等人（2016），参见 610552.0001。

.0006 发育性和癫痫性脑病 44
UBA5、GLN302TER

Colin 等人发现，来自法国家庭（A 家庭）的 2 名兄弟患有发育性癫痫性脑病 44（DEE44；617132）（2016）鉴定了 UBA5 基因中的复合杂合突变：外显子 9 中的 c.904C-T 转换（c.904C-T，NM_024818），导致 gln302 到 ter（Q302X）取代，以及 A371T（610552.0001）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。体外功能表达研究表明Q302X突变蛋白没有催化活性。患者成纤维细胞的 UBA5 蛋白表达下降 50%，ufmylated UBA5 表达下降 60%。与对照组相比，内质网体积增加，表明内质网应激增加。患者在 3 至 4 个月大时出现难治性婴儿痉挛症。一名患者脑电图显示心律失常，与 West 综合征的诊断一致。

.0007 发育性和癫痫性脑病 44
UBA5，1-BP INS，971C

在一名患有发育性癫痫性脑病 44（DEE44; 617132）的 2.5 岁美国女孩（B 族）中，Colin 等人（2016）鉴定了 UBA5 基因中的复合杂合突变：外显子 10 中的 1 bp 插入（c.971_972insC、NM_024818），导致移码和提前终止（Lys324AsnfsTer14）和 A371T（610552.0001）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。体外功能表达研究表明，移码突变导致催化活性显着降低，而 A371T 突变体保留了一些残留活性，这与其作为亚等位基因一致。 5 个月大时，患者出现难治性婴儿痉挛症，脑电图显示伴有高度节律失常，这与 West 综合征的临床诊断一致。她的发育严重受损，并在 34 个月大时去世。

.0008 发育性和癫痫性脑病 44
UBA5、VAL260MET

在一名患有发育性癫痫性脑病 44（DEE44; 617132）的 6 岁德国女孩（C 家庭）中，Colin 等人（2016）鉴定了 UBA5 基因中的复合杂合突变：外显子 8 中的 c.778G-A 转换（c.778G-A，NM_024818），导致 val260-to-met（V260M）取代，以及 c.1165G外显子 12 中的 -T 颠换，导致 asp389 替换为 tyr（D389Y；610552.0009）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。两种突变都发生在高度保守的残基处。体外功能表达测定表明，V260M 突变导致催化活性急剧降低，而 D389Y 保留了一些活性，并且是亚等位基因。尽管患者患有早发性脑病，伴有小头畸形、张力减退、运动异常和智力障碍，但她没有明显的癫痫。科林等人（2016）假设该患者的错义突变可能比截短突变赋予了不太严重的表型。

.0009 发育性和癫痫性脑病 44
UBA5、ASP389TYR

讨论 UBA5 基因外显子 12 中的 c.1165G-T 颠换（c.1165G-T，NM_024818），导致 asp389-to-tyr（D389Y）取代，这种情况在患者的复合杂合状态中发现Colin 等人患有发育性癫痫性脑病 44（DEE44；617132）（2016），参见 610552.0008。

.0010 发育性和癫痫性脑病 44
UBA5、MET57VAL

Colin 等人发现，一名 6 岁女孩患有发育性癫痫性脑病 44（DEE44；617132），其父母来自科威特，父母无关（D 族）（2016）鉴定了 UBA5 基因中的复合杂合突变：外显子 2 中的 c.169A-G 转换（c.169A-G，NM_024818），导致 met57 到 val（M57V）取代，以及 c.503G -外显子 6 中的转变，导致 gly168 至 glu（G168E；610552.0011）取代。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。两种突变都发生在高度保守的残基处。 c.169A-G 变体在 ExAC 数据库中以较低频率（8.3 x 10（-5））被发现。体外功能表达研究表明，G168E 突变蛋白催化失活，而 M57V 导致催化活性急剧降低。尽管患者患有早发性脑病，伴有小头畸形、张力减退、运动异常和智力障碍，但她没有明显的癫痫。科林等人（2016）假设该患者的错义突变可能比截短突变赋予了不太严重的表型。

.0011 发育性和癫痫性脑病 44
UBA5、GLY168GLU

用于讨论 UBA5 基因外显子 6 中的 c.503G-A 转变（c.503G-A，NM_024818），导致 gly168-to-glu（G168E）取代，该取代在患者的复合杂合状态中发现Colin 等人患有发育性癫痫性脑病 44（DEE44；617132）（2016），参见 610552.0010。

.0012 脊髓小脑性共济失调，常染色体隐性 24（1 个家族）
UBA5、ARG246TER

Duan 等人在 2 名同胞中，出生于无血缘关系的中国父母，患有常染色体隐性遗传性脊髓小脑共济失调 24（SCAR24；617133）（2016）鉴定了 UBA5 基因中的复合杂合突变：c.568C-T 转换（c.568C-T，NM_198329.2），导致 arg246 到 ter（R246X）取代，以及 c.760A- G 转变，导致高度保守残基处的 lys310-to-glu（K410E；610552.0013）取代。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。 HEK293细胞中突变的表达表明，截短的蛋白主要定位于细胞核，而野生型和K310E蛋白定位于细胞质。发现两种突变蛋白均不如野生型蛋白稳定； R246X 蛋白未能与 UFM1 相互作用并激活 UFM1（610553），而 K310E 与野生型一样，保留了与 UFM1 相互作用的能力。

.0013 脊髓小脑性共济失调，常染色体隐性 24（1 个家族）
UBA5、LYS310GLU

讨论 UBA5 基因中的 c.760A-G 转变（c.760A-G，NM_198329.2），导致 lys310-to-glu（K310E）取代，在 2 个同胞中以复合杂合状态发现Duan 等人的常染色体隐性脊髓小脑性共济失调 24（SCAR24；617133）（2016），参见 610552.0012。