SPEN 家族转录抑制子; SPEN

SPEN，果蝇，同源物
MSX2-相互作用核目标； MINT
SMART/HDAC1 相关阻遏蛋白；SHARP
KIAA0929

HGNC 批准的基因符号：SPEN

细胞遗传学位置：1p36.21-p36.13 基因组坐标（GRCh38）：1:15,847,707-15,940,456（来自 NCBI）

▼ 说明

SPEN 基因编码一种被认为参与染色质重塑的蛋白质（Radio 等人总结，2021）。SPEN 似乎充当组织和整合转录反应的核基质平台（Sierra 等，2004）。

▼ 克隆与表达

Nagase 等人通过对从大小分级的脑 cDNA 文库中获得的克隆进行测序（1999）克隆了部分 SPEN cDNA，他们将其命名为 KIAA0929。RT-PCR ELISA 检测到 SPEN 在所有成人和胎儿组织以及所检查的特定成人大脑区域中表达，其中在成人肺、肝脏、卵巢和脊髓中表达最高。

纽伯里等人（1999）克隆了老鼠 Spen，他们称之为 Mint。推导的 3,576 个氨基酸的蛋白质富含脯氨酸和丝氨酸，计算分子量为 390 kD。它具有预测的 N 末端螺旋结构域，具有 3 个 RNA 识别基序（RRM）和 3 个核定位信号。Mint 的 C 端一半具有高线圈和 β 链含量，并包含额外的核定位信号。对小鼠组织进行 Northern 印迹分析检测到一个 12.6 kb 的转录物，该转录物在睾丸中高表达，在脑、脾、肺、肝和肾中表达较低。它还在分化的小鼠 MC3T3E1 颅骨成骨细胞中表达。MC3T3E1 细胞的分级分离表明，Mint 被加工成 110 kD N 端和 250 kD C 端蛋白片段，并与染色质和核基质片段一起积累。

Shi等人使用核受体辅阻遏物SMRT（NCOR2；600848）的C末端作为诱饵筛选人垂体和肝脏cDNA文库（2001）克隆了 SPEN，他们称之为 SHARP。推导的 3,651 个氨基酸蛋白包含 3 个 N 端 RRM、一个中央受体相互作用结构域（RID）和一个 C 端 SMRT 相互作用结构域/抑制结构域（SID/RD）。它还包含 4 个一致的核定位信号。Northern 印迹分析检测到超过 12 kb 的 SHARP 转录本。最高表达在脑、睾丸、脾和胸腺中，在肾、肝、乳腺和皮肤中表达较低。在几种人类肿瘤细胞系中也检测到了 SHARP 表达。转染的人胚胎肾细胞的免疫荧光分析揭示了斑点核定位中的 SHARP。

奥斯瓦尔德等人（2002）报道SHARP含有3,664个氨基酸。他们确定了 4 个假定的 N 端 RRM、5 个遍布整个分子的核定位信号，以及 RID 后面的一个 RBP（参见 RBPJ；147183）相互作用域。

无线电等（2021）指出，SPEN 基因在人类发育过程中在大脑中表达，随着皮质发育时间的推移，表达量逐渐减少，这表明它在产前可能比产后发挥更重要的作用。最高表达出现在受孕后第 9 周左右。

▼ 基因功能

Newberry 等人利用远西方的分析（1999）发现 Msx2（123101）在大脑表达库中与 Mint 相互作用。这 2 种蛋白质与染色质和核基质组分中的拓扑异构酶 II（参见 126430）共分离。凝胶位移分析表明，Mint RRM 结构域结合富含 T 和 G 的序列，包括大鼠骨钙素近端启动子中的大 G/T 反向重复元件（OC 或 BGLAP；112260）。Mint N 端结构域的瞬时表达抑制了 FGF（参见 131220）/毛喉素激活的 Oc 启动子。Mint 表达随着 MC3T3E1 细胞的分化而下调，同时 Oc 基因上调。

塞拉等人（2004）表明，薄荷 Mint 与 Runx2（600211）协同作用，增强 Fgfr2（176943）介导的骨钙素 FGF 反应元件（OCFRE）的激活。此活动需要 Mint 的 RRM 域和 Runx2 的激活域 3。共聚焦免疫荧光显微镜显示，Fgf2（134920）刺激增强了 Mint 和 Runx2 的核共定位，并且 Mint 增强了 OCFRE 组装的多蛋白复合物的 Runx2 激活。Msx2 充当 OCFRE Runx2-Mint 激活的抑制剂。塞拉等人（2004）得出的结论是，MINT 可以作为组织和整合转录反应的核基质平台。

通过转染的表位标记蛋白的免疫共沉淀和蛋白下拉测定，Shi 等人（2001）表明 SHARP 直接与 HDAC1 相互作用（601241）。HDAC1 很容易与 SHARP 以及 NuRD 复合物的至少 5 个成员发生共免疫沉淀（参见 MTA1；603526），并且 SHARP 免疫复合物显示出组蛋白脱乙酰酶活性。SHARP 还与类固醇受体 RNA 辅因子 SRA（603819）相互作用，并抑制 SRA 增强的类固醇受体活性。雌激素 E2 处理可在 MCF-7 乳腺癌细胞中诱导 SHARP 表达。施等人（2001）得出结论，SHARP 可以作为共激活因子和辅阻遏因子的辅助因子。

DNA 结合蛋白 CBF1（RBPJ; 147183）是一种转录阻遏蛋白。Oswald 等人通过酵母 2 杂交筛选人类胚胎肝脏，然后进行蛋白质下拉和免疫共沉淀测定（2002）表明 SHARP 直接与 CBF1（RBPJ; 147183）（一种 DNA 结合转录抑制因子）相互作用。在共转染实验中，SHARP 以 HDAC 依赖性方式抑制转录并抑制 Notch1 介导的反式激活（190198）。非洲爪蟾胚胎中 SHARP 的过度表达诱导了神经发生表型，并挽救了由于显性活性 Notch1 过度表达而导致的初级神经发生丧失。奥斯瓦尔德等人（2002）得出结论，SHARP 被 CBF1 招募到调节 Notch 信号通路的 HDAC 辅阻遏物复合物中。

萨拉特等人（2008）发现 ETO（RUNX1T1; 133435）在人胎脑文库的酵母 2-杂交筛选中与 SHARP 的 RD 直接相互作用。ETO 还与 HEL 细胞中的 RBPJ 和 SHARP 进行免疫共沉淀。突变分析显示ETO的NHR1和NHR2与SHARP的RD相互作用。ETO 和 SHARP 与 RBPJ 共定位于 Notch 靶基因的启动子区域。ETO 表达以 HDAC 依赖性方式增强了 SHARP 介导的报告基因表达抑制。HDAC 活性的药理抑制完全消除了 ETO-RBPJ-SHARP 对报告基因激活的抑制活性。ETO 激活的 Notch 靶基因的敲低。

McHugh 等人使用定量质谱法（2015）开发了一种从细胞中纯化 lncRNA 并鉴定与其直接相互作用的蛋白质的方法。作者鉴定了 10 种与 XIST（314670）特异性相关的蛋白质，其中 3 种：SHARP、SAFA（602869）和 LBR（600024），是 XIST 介导的转录沉默所必需的。麦克休等人（2015）表明，SHARP 与激活 HDAC3（605166）的 SMRT（600848）辅阻遏物相互作用，不仅对于沉默至关重要，而且对于从非活性 X 中排除 POLR2（180660）也是必需的。SMRT 和HDAC3 也是沉默和 POLR2 排除所必需的。除了沉默转录之外，XIST 介导的多梳抑制复合物 2（PRC2；参见 601573）在 X 染色体中的招募也需要 SHARP 和 HDAC3。麦克休等人（2015）得出结论，XIST 通过直接与 SHARP 相互作用、招募 SMRT、激活 HDAC3 和脱乙酰组蛋白以排除 X 染色体中的 POLR2 来沉默转录。

多辛等人（2020）在小鼠中表明，Spen 是体内 X 染色体失活（XCI）的关键协调者，并通过表明 Spen 对于启动植入前胚胎和胚胎中 X 染色体上的基因沉默至关重要，阐明了其作用机制。干细胞。Spen 对于神经祖细胞中 XCI 的维持是可有可无的，尽管它显着降低了逃避 XCI 的基因的表达。作者表明，在 Xist 上调后，Spen 立即被招募到 X 染色体中，并针对活性基因的增强子和启动子。基因沉默后，Spen 迅速与染色质脱离，这表明需要主动转录才能将 Spen 与染色质结合。多辛等人（2020）将 SPOC 结构域定义为 Spen 基因沉默功能的主要效应子，并表明将 SPOC 与 Xist RNA 结合足以介导基因沉默。多辛等人（2020）鉴定了 SPOC 的蛋白质伙伴，包括 NCoR（600849）/Smrt（600848）、N6-甲基腺苷（m6A） RNA 甲基化机制、NuRD 复合物（参见 MTA1、603526）、RNA 聚合酶 II（参见 180660）、以及参与转录起始和延伸调节的因子。多辛等人（2020）提出 SPEN 作为 XCI 启动的分子整合器，在活性增强子和启动子处桥接 XIST RNA 与转录机制以及核小体重塑剂和组蛋白脱乙酰酶。

▼ 测绘

Hartz（2010）根据 SPEN 序列（GenBank AB023146）与基因组序列（GRCh37）的比对，将 SPEN 基因对应到染色体 1p36.13。

▼ 分子遗传学

Radio 等人在 34 名患有 Radio-Tartaglia 综合征（RATARS; 619312）的患者中，包括 2 名同胞（2021）鉴定了 SPEN 基因（613484.0001-613484.0005）中的杂合截短突变。这些突变是通过外显子组测序发现并通过桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中不存在。通过 GeneMatcher 程序和 DECIPHER 数据库确定患者。绝大多数突变是从头发生的，尽管它们是从两个家庭中受影响的父母遗传的。突变分布在基因的整个编码区，并且没有明显的基因型/表型相关性。尚未对这些变体进行体外功能表达研究，但预计它们会导致单倍剂量不足的功能丧失。全基因组甲基化分析并未显示 11 名患者的细胞模式与对照组相比存在显着差异。然而，当仅限于具有 SPEN 截短突变的雌性时，与对照组相比，X 染色体表观遗传特征存在明显差异，表明 SPEN 在 X 染色体失活和 X 染色体连锁基因沉默中发挥作用。该报告定义了 X 染色体特异性表观特征的范式，该表观特征是特定综合征特征的基础，可用于对患有神经发育障碍的个体进行分类。

▼ 等位基因变异体（5 个精选示例）：

.0001 放射塔塔利亚综合症
SPEN，GLN2020TER

在一名患有 Radio-Tartaglia 综合征（RATARS; 619312）的 6 岁女孩（患者 S1）中，Radio 等人（2021）鉴定了 SPEN 基因中的从头杂合 c.6058C-T 转换（c.6058C-T, NM_015001.3），导致 gln2020 到 ter（Q2020X）的替换。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。尚未对该变体进行功能研究，但预计会导致功能丧失和单倍体不足。

.0002 放射塔塔利亚综合征
SPEN，2-BP DEL，6087AC

Radio 等人在一名患有 Radio-Tartaglia 综合征（RATARS; 619312）的 15 岁女孩（患者 S2）中进行了研究（2021）在 SPEN 基因中发现了一个从头杂合的 2-bp 缺失（c.6087_6088delAC, NM_015001.3），导致移码和提前终止（Glu2029AspfsTer5）。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。尚未对该变体进行功能研究，但预计会导致功能丧失和单倍体不足。

.0003 放射塔塔利亚综合征
SPEN，2-BP DUP，7338CA

在一名患有 Radio-Tartaglia 综合征（RATARS; 619312）的 15 个月大男孩（患者 S3）中，Radio 等人（2021）在 SPEN 基因中发现了一个从头杂合的 2 bp 重复（c.7338_7339dupCA, NM_015001.3），导致移码和提前终止（Arg2447ThrfsTer14）。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。尚未对该变体进行功能研究，但预计会导致功能丧失和单倍体不足。

.0004 放射塔塔格利亚综合症
SPEN, ARG1936TER

Radio 等人在一名患有 Radio-Tartaglia 综合征（RATARS; 619312）的 11 岁男孩（患者 S6）中（2021）鉴定了 SPEN 基因中的杂合 c.5806C-T 转换（c.5806C-T，NM_015001.3），导致 arg1936 到 ter（R1936X）取代。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。尚未对该变体进行功能研究，但预计会导致功能丧失和单倍体不足。这种突变遗传自他受影响的母亲，她患有言语和运动迟缓以及学习困难。

.0005 放射塔塔利亚综合征
SPEN，2-BP DEL，6974TT

Radio 等人对一名患有 Radio-Tartaglia 综合征（RATARS; 619312）的 4 岁女孩（患者 S12）进行了研究（2021）在 SPEN 基因中发现了一个从头杂合的 2-bp 缺失（c.6974_6975delTT, NM_015001.3），导致移码和提前终止（Leu2325ArgfsTer33）。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。尚未对该变体进行功能研究，但预计会导致功能丧失和单倍体不足。