膜结合转录因子蛋白酶，位点 1； MBTPS1

SITE-1 蛋白酶； S1P

HGNC 批准的基因符号：MBTPS1

细胞遗传学位置：16q23.3-q24.1 基因组坐标（GRCh38）：16:84,053,763-84,116,942（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

长濑等人（1995）克隆了人类 S1P 基因，并将其命名为 KIAA0091。

动物细胞的脂质组成由甾醇调节元件结合蛋白（SREBP；参见 SREBP1, 184756）控制，甾醇调节元件结合蛋白是通过甾醇调节的蛋白水解作用从膜释放的转录因子（Brown 和 Goldstein，1997）。释放由位点 1 蛋白酶（S1P）启动，该蛋白酶会切割 2 个跨膜区域之间的内质网（ER）管腔环中的 SREBP（Sakai 等人，1996）。 S1P 的切割识别序列是五肽 RSVLS（Duncan et al., 1997）。为了克隆 S1P，Sakai 等人（1998）制备了 pCMV-PLAP-BP2，它编码一种融合蛋白，在 ER 腔中含有胎盘碱性磷酸酶（PLAP; 171800），两侧是信号肽酶和 S1P 的切割位点。在甾醇剥夺的细胞中，两种蛋白酶的裂解导致 PLAP 分泌。 PLAP 不是由 SRD-12B 细胞（缺乏 S1P 的胆固醇营养缺陷型细胞）分泌的。酒井等人（1998）用 pCMV-PLAP-BP2 加 CHO cDNA 库转染 SRD-12B 细胞，并鉴定出恢复位点 1 切割和 PLAP 分泌的 cDNA。该 cDNA 编码 S1P，一种腔内 1,052 个氨基酸的膜结合枯草杆菌蛋白酶样蛋白酶。作者提出，S1P 是甾醇调节的蛋白酶，控制动物细胞中的脂质代谢。

▼ 基因结构

中岛等人（2000）表明S1P 基因长度超过60 kb，包含23 个外显子。其外显子1内的转录起始位点与外显子2内的起始密码子是分开的。外显子/内含子结构的分析表明，S1P基因由功能单元的嵌合体组成：外显子1编码5素非翻译区；外显子2编码NH2末端信号序列；外显子2和外显子3编码S1P通过分子内裂解自我激活时释放的前肽序列。外显子 5-10 编码对催化活性至关重要的枯草杆菌蛋白酶同源结构域，外显子 23 编码跨膜区。对推定启动子区域的分析揭示了一个富含 GC 的区域，其中包含 SREBP1 的结合位点以及 Sp1（189906）和 AP2（107580）位点。因此，S1P基因的表达可能受到SREBP1的控制，SREBP1是细胞内脂质代谢必需基因表达的关键调节因子。

▼ 测绘

长濑等人（1995）通过使用一组人类-啮齿动物杂交细胞系，将人类 S1P 基因对应到人类染色体 16。

中岛等人（2000）通过 FISH 和辐射杂交作图将人类 S1P 基因定位于染色体 16q24。

▼ 基因功能

动物细胞中的胆固醇稳态是通过调节 SREBP（膜结合转录因子）的裂解来实现的。 SREBP 活性结构域从膜上的蛋白水解释放需要一种名为 SCAP（601510）的甾醇感应蛋白，它与 SREBP 形成复合物。在甾醇耗尽的细胞中，DeBose-Boyd 等人（1999）发现 SCAP 护送 SREBP 从 ER 到高尔基体，在高尔基体中 SREBP 被 S1P 裂解。作者表明，甾醇会阻断这种转移并消除裂解。通过用布雷菲德菌素 A 处理细胞或将 ER 保留信号 KDEL 融合到 S1P，将活性 S1P 从高尔基体重新定位到 ER，从而消除了 SCAP 要求，并使裂解对甾醇不敏感。德博斯-博伊德等人（1999）得出结论，转移依赖性蛋白水解可能是调节膜蛋白加工的常见机制。

激活转录因子 6（ATF6；605537）是一种膜结合转录因子，可激活 ER 应激反应中的基因。当未折叠的蛋白质在内质网中积累时，ATF6 被切割并释放其细胞质结构域，进入细胞核。叶等人（2000）表明 ATF6 由 S1P 和 S2P（300294）加工，这两种酶响应胆固醇剥夺而加工 SREBP。 ATF6 加工在缺乏 S2P 的细胞中被完全阻断，而在缺乏 S1P 的细胞中被部分阻断。 ATF6 处理需要 RxxL 和天冬酰胺/脯氨酸基序，分别是 S1P 和 S2P 处理的已知要求。缺乏 S2P 的细胞无法诱导 ATF6 靶标葡萄糖调节蛋白 78（GRP78；138120）响应 ER 应激。 ATF6 处理不需要 SCAP，而 SCAP 对于 SREBP 处理至关重要。叶等人（2000）得出结论，S1P 和 S2P 是 ER 应激反应以及脂质合成所必需的。

马施纳等人（2011）发现 N-乙酰葡糖胺-1-磷酸转移酶复合物（GNPTAB; 607840）的 α/β 子单元被位点 1 蛋白酶（S1P）裂解，该蛋白酶响应胆固醇剥夺而激活甾醇调节元件结合蛋白。 S1P 缺陷细胞无法激活 α/β 子单元前体，并表现出粘脂沉积症 II（252500）样表型。因此，Marschner 等人（2011）得出结论，S1P 在溶酶体的生物发生中发挥作用，并且 S1P 缺陷的脂质孤立表型可能是由溶酶体功能障碍引起的。

近藤等人（2018）生成了缺乏 S1P 的 Saos2 骨肉瘤细胞系，并研究了来自 MBTPS1 双等位基因突变患者的细胞（参见分子遗传学）。作者发现，残余表达的 S1P 足以维持脂质稳态，但不足以维持内质网（ER）和溶酶体功能，尤其是在软骨细胞中。此外，有缺陷的 S1P 功能特别损害 ER 应激传感器 BBF2H7（CREB3L2；608834）的激活，导致软骨细胞中胶原蛋白的 ER 滞留。 S1P 缺陷还导致溶酶体酶分泌异常，这是由于 6-磷酸甘露糖依赖性递送至溶酶体的部分受损。总的来说，这些异常导致软骨细胞凋亡和溶酶体酶介导的骨基质降解。纠正 MBTPS1 变异或减少 ER 应激可减轻胶原蛋白转移缺陷。作者得出结论，S1P 对于人类骨骼发育特别需要。

▼ 分子遗传学

Kondo 等人在一名患有脊椎骨骺发育不良且血浆溶酶体酶升高的 11.5 岁女孩中（SEDKF; 618392）（2018）鉴定了 MBTPS1 基因突变的复合杂合性：1 bp 重复（603355.0001）和错义突变（D365G; 603355.0002），它们与家族中的疾病分离。

▼ 动物模型

波普金等人（2011）指出，MBTPS1 是切割沙粒病毒的病毒糖蛋白前体所必需的，例如淋巴细胞脉络膜脑膜炎病毒（LCMV）。使用“林鼠” Popkin 等人，该菌株表达了编码酶活性减弱的蛋白酶的亚型 Mbtps1 等位基因（2011）表明，Mbtps1 抑制限制了持续性而非急性 LCMV 感染，并且与器官/细胞类型特异性的病毒滴度降低相关。持续性病毒感染的解决至少部分是由树突状细胞介导的。波普金等人（2011）提出，在设计治疗传染病或肿瘤疾病的疗法时，不仅应考虑树突状细胞的数量，还应考虑树突状细胞的优化。

鲁奇曼等人（2012）培育了 woodrat（wrt）突变纯合子小鼠，并观察到皮毛进行性色素沉着不足，成年后稳定为均匀的皮毛，由正常或缺乏色素沉着的毛发组成。野生型 Mbtps1 的转基因表达可以挽救色素沉着不足，相互移植研究表明，正常色素沉着取决于细胞内在或旁分泌因素以及全身作用的因素，这两种因素都会被 Mbtps1（wrt）突变的纯合性破坏。与对照相比，纯合突变体中胆固醇和脂蛋白的血清浓度显着降低，而甘油三酯水平不受影响，作者将此效应归因于与 SREBP1（SREBF1; 184756）加工相比，SREBP2（SREBF2; 600481）加工受损更严重。此外，Mbtps1表现出母本-合子效应，其特征是母本-合子wrt突变后代（源自纯合突变母亲的纯合子）的完全渗透胚胎致死率和合子wrt突变后代（源自杂合子的纯合子）的部分胚胎致死率（约40%）。母亲们）。作者指出，Mbtps1 是当时在哺乳动物中发现的仅有的 2 个母体合子效应基因之一（另一个是 ZFP57, 612192），并得出结论，Mbtps1 在色素沉着和胚胎发生中发挥非冗余功能。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 脊柱骨骺发育不良，KONDO-FU 型（1 名患者）
MBTPS1，1-BP DUP，285T

Kondo 等人在一名患有脊椎骨骺发育不良且血浆溶酶体酶升高的 11.5 岁女孩中（SEDKF; 618392）（2018）鉴定了 MBTPS1 基因突变的复合杂合性：外显子 3 中父系遗传的 1-bp 重复（c.285dupT, NM_003791.3），导致预计会产生无义变化（D96X）的移码，导致蛋白质缺失整个催化域；外显子 9 中母系遗传的 c.1094A-G 转变预计会导致 asp365 到 gly（D365G; 603355.0002）的取代。她未受影响的父母和姐妹均具有其中一种突变的杂合子。与对照相比，患者 B 细胞的定量 RT-PCR 显示 MBTPS1 表达减少了 80%。对患者 MBTPS1 外显子 7 至 10 的扩增子的分析表明，c.1094G-A 变体在外显子 9 中创建了一个显性剪接供体位点，从而产生了具有 41 bp 外显子 9 缺失的选择性剪接转录本，包括在外显子 9 中缺失 S414催化三联体。此外，c.1094G-A 变体产生少量带有错义突变 D365G 的转录本。用环己酰胺稳定突变型 MBTPS1 转录物处理亲代 B 细胞，表明患者中 MBTPS1 表达的减少是由无义介导的 mRNA 衰减引起的。与对照相比，母本变异和父本变异总共仅产生大约 1% 的正常剪接、功能性 MBTPS1 转录本。 S1P抑制剂治疗导致母体和患者成纤维细胞溶酶体酶分泌增加和溶酶体肥大，表明残留表达的S1P足以维持患者成纤维细胞的溶酶体功能。

.0002 脊柱骨骺发育不良，KONDO-FU 型（1 名患者）
MBTPS1、ASP365TER

为了讨论 MBTPS1 基因外显子 9 中的 c.1094A-G 转换（c.1094A-G，NM_003791.3），导致错误剪接转录物或 asp365 到 gly（D365G）取代，发现Kondo 等人在一名患有脊椎骨骺发育不良和血浆溶酶体酶升高的 11.5 岁女孩中处于复合杂合状态（SEDKF；618392）（2018），参见 603355.0001。