多嘧啶束结合蛋白1； PTBP1

PTB
异质核核糖核蛋白多肽 I
HNRNPI

HGNC 批准的基因符号：PTBP1

细胞遗传学位置：19p13.3 基因组坐标（GRCh38）：19:797,452-812,312（来自 NCBI）

▼ 说明

多聚嘧啶束结合蛋白（PTB），也称为 I 型异质核核糖核蛋白（hnRNP I），是一种 59.6 kD 的核蛋白，可结合对微球菌核酸酶敏感的 hnRNA-蛋白复合物特定区域中的前 mRNA。hnRNP I 蛋白显示出一种不寻常的核定位模式（Ghetti et al., 1992）。它与前 mRNA 剪接有关。

▼ 基因功能

胚胎肌肉中包含心肌肌钙蛋白 T（TNNT2; 191045）外显子 5 需要保守的侧翼内含子元件（MSE）。Charlet-B 等人（2002）发现 ETR3（CUGBP2; 602538）是 CELF 家族的成员，在 2 个 MSE 中结合 U/G 基序，并在体外直接激活外显子包含。他们表明，PTB 直接拮抗 ETR3 的结合和激活。显性失活突变体的使用表明，内源性 CELF 和 PTB 活性分别是肌肉和非肌肉细胞中 MSE 依赖性激活和抑制所必需的。CELF 和 PTB 显性失活突变体的联合使用提供了体内证据，证明同一细胞内存在拮抗剪接活性。

马凯耶夫等人（2007）表明，miR124（参见 609327）在小鼠神经元细胞中的表达通过直接靶向 Ptbp1 的 mRNA 诱导从一般选择性剪接转变为神经元特异性选择性剪接。他们表明，miR124 通过阻止 Ptbp1 依赖性外显子跳跃（导致这些 mRNA 的无义介导的衰变）来增加神经元特异性 Ptbp2（608449）和 Gabbr1（603540） mRNA 的丰度。马凯耶夫等人（2007）进一步表明，视黄酸诱导小鼠胚胎癌细胞系中的神经元分化导致 miR124 的积累，这与 Ptbp1 蛋白水平降低、Ptbp2 水平升高以及向神经元特异性选择性剪接的转变相关。

大卫等人（2010）表明 3 个异质核核糖核蛋白（hnRNP）蛋白 PTB、hnRNPA1（164017）和 hnRNPA2（600124）抑制性结合 PKM2 基因（179050）外显子 9 侧翼的序列，导致外显子 10 包含并表达PKM2（胚胎）亚型。大卫等人（2010）还证明致癌转录因子 c-MYC（190080）上调 PTB、hnRNPA1 和 hnRNPA2 的转录，确保高 PKM2/PKM1 比率。David 等人建立了与癌症的相关性（2010）表明人类神经胶质瘤（137800）以与 PKM2 表达相关的方式过度表达 c-Myc、PTB、hnRNPA1 和 hnRNPA2。大卫等人（2010）得出的结论是，他们的结果定义了一条调节肿瘤细胞增殖所需的选择性剪接事件的途径。

卢科等人（2010）证明了组蛋白修饰，特别是 H3 在 lys36 处的三甲基化（H3-K36me3；参见 602810）在选择性剪接中的直接作用。作者发现，MRG15（607303）沿着 PTB 依赖的选择性剪接基因 FGFR2（176943）、TPM2（190990）、TPM1（191010）和 PKM2 分布，但不沿着控制基因 CD44（107269）分布，模仿了 H3-K36me3分配。MRG15 的过表达足以强制排除 PTB 依赖性外显子，但不会显着改变 CD44 外显子 v6 的包含水平。Luco 等人进行了额外的实验（2010）得出结论，染色质结合蛋白 MRG15 是 PTB 依赖性选择性剪接位点选择的调节剂。卢科等人的结果（2010）促使他们提出存在一种转换因子系统，用于通过前 mRNA 剪接机制读取组蛋白标记。转换因子系统由组蛋白修饰、读取组蛋白标记的染色质结合蛋白和相互作用的剪接调节因子组成。卢科等人（2010）得出结论，对于 PTB 依赖性基因的子集，转换因子系统由 H3-K36me3、其结合蛋白 MRG15 和剪接调节因子 PTBP1 组成。

胚胎皮质心室区（VZ）和成人心室-室下区（V-SVZ）的神经干细胞（NSC）是神经胶质细胞，可以自我更新和分化，产生中间祖细胞，在产生年轻的迁移细胞之前至少分裂一次神经元。拉莫斯等人（2015）发现 Ptbp1 与长非编码 RNA Pnky（616328）在 V-SVZ NSC 的细胞核中共表达。质谱分析和 RNA 免疫沉淀表明 Pnky 与 Ptbp1 直接相互作用。Ptbp1 或 Pnky 的敲低增加了小鼠 NSC 中的神经元承诺和细胞分裂。此外，Pnky 或 Ptbp1 的敲低也会引起基因表达和基因剪接的类似变化。单一敲低 Pnky 或 Ptbp1 的 NSC 中 Ntsr2（605538）、Igfbp5（146734）、Scrg1（603163）和 Ppp1r3c（602999）的表达增加，而联合敲低 Pnky 和 Ptbp1 并没有进一步增强它们的表达。拉莫斯等人（2015）提出 PNKY 和 PTBP1 在同一途径中相互作用，可能在核糖核蛋白复合物中相互作用，以调节 NSC 中的基因表达以及神经发生。

刘等人（2017）使用单细胞 RNA 测序来分析小鼠成纤维细胞重编程为诱导心肌细胞过程中早期阶段的整体转录组变化。对重编程过程中全局基因表达变化的分析揭示了参与 mRNA 加工和剪接的因子意外下调。对顶级候选剪接因子 Ptbp1 的详细功能分析表明，它是成纤维细胞中获得心肌细胞特异性剪接模式的关键障碍。与此同时，Ptbp1 耗竭促进了心脏转录组的获取并增加了诱导心肌细胞重编程的效率。

钱等人（2020）报道了通过耗尽 PTBP1 将分离的小鼠和人星形胶质细胞一步转化为功能性神经元。在小鼠大脑中，Ptbp1耗尽的星形胶质细胞逐渐转化为新的神经元，这些神经元受神经支配并重新填充内源性神经回路。此外，来自不同大脑区域的 Ptbp1 耗尽的星形胶质细胞转化为不同的神经元亚型。在帕金森病的小鼠模型中，中脑星形胶质细胞可以转化为多巴胺能神经元，通过 Ptbp1 耗竭提供轴突来重建黑质纹状体回路。纹状体的神经重新支配伴随着多巴胺水平的恢复和运动缺陷的挽救。通过使用反义寡核苷酸瞬时抑制 Ptbp1 也可将星形胶质细胞转化为神经元，并产生类似的疾病表型逆转。

▼ 基因结构

Romanelli 等人使用 RT-PCR 和基因组序列分析（2000）表明 PTB 基因包含 15 个外显子，跨度 13.5 kb。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Raimondi 等人（1995）将 PTB 基因分配给 14q23-q24.1。其他已定位的 hnRNP 蛋白基因包括 A1（164017）至 12q13.1、A2（600124）至 7p15 以及 K（600712）至染色体 9。人类 DNA 的 Southern 印迹分析表明 PTB 基因以单拷贝形式存在。

Romanelli 等人使用 RT-PCR 和基因组序列分析（2000）表明 PTB 基因实际上定位于染色体 19，可能位于 19p13.3。高度同源的加工假基因对应到染色体 14。

▼ 生化特征

奥伯斯特拉斯等人（2005）确定了 PTB 的 4 个 RNA 结合结构域（RBD）的溶液结构，每个结构域都与 CUCUCU 寡核苷酸结合。每个 RNA 结合域以不同的结合特异性结合 RNA。RBD3 和 RBD4 相互作用，导致它们结合的 RNA 呈反平行方向。因此，当 PTB 与同一 RNA 内的 2 个孤立的嘧啶束结合时，将诱导 RNA 成环。奥伯斯特拉斯等人（2005）得出的结论是，他们的数据得出了 PTB 如何作为替代剪接阻遏物发挥作用的结构模型。

▼ 进化

格鲁索夫等人（2015）证明哺乳动物特异性的 PTBP1 外显子 9 的跳跃改变了 PTBP1 的剪接调节活性并影响众多外显子的包含水平。在神经发生过程中，外显子 9 的跳跃会减少 PTBP1 抑制活性，从而促进大脑特异性选择性剪接程序的激活。鸡细胞中直系同源外显子的工程跳跃诱导了 PTBP1 靶外显子中大量类似哺乳动物的选择性剪接变化。格鲁索夫等人（2015）的结论是，RNA 结合调节因子中的单个外显子跳跃事件会指导物种之间的许多选择性剪接变化，并表明这些变化导致了脊椎动物神经系统形成的进化差异。