染色质结构域解旋酶 DNA 结合蛋白 4; CHD4
Mi2-β
HGNC 批准的基因符号：CHD4
细胞遗传学定位：12p13.31 基因组坐标（GRCh38）：12:6,570,082-6,607,379（来自 NCBI）
▼ 说明
CHD4基因编码含染色质结构域的蛋白，该蛋白催化ATP依赖性染色质重塑，作为核小体重塑和组蛋白脱乙酰酶（NURD）阻遏复合物的核心成分，参与基因转录、DNA修复和细胞周期进程的表观遗传调控（Sifrim 等人，2016 年和 Weiss 等人，2016 年总结）。
▼ 克隆与表达
大约 20% 的皮肌炎患者会产生针对称为 Mi2 的核抗原的抗体。含有抗 Mi2 抗体的血清可沉淀多种蛋白质，其中一种最丰富的蛋白质在 SDS 聚丙烯酰胺凝胶上以 220 至 260 kD 的多肽形式迁移。Seelig等（1995）通过用皮肌炎患者的血清对HeLa细胞cDNA表达文库进行免疫筛选，孤立出编码CHD4的全长cDNA，他们将其称为Mi2-β。Hep-2 细胞 RNA 的 Northern 印迹分析检测到大约 6.8 kb Mi2-β 转录物。推导的 1,912 个氨基酸蛋白质的计算分子量为 218 kD。通过 SDS-PAGE 检测，来自 Hep-2 细胞的天然 Mi2-β 的分子量为 235 kD。序列数据库检索表明Mi2-β属于核解旋酶SNF2/RAD54家族。Mi2-β 的中心部分包含 7 个基序，包括 DEAD/H 框，这是解旋酶的特征。Mi2-β 还包含一个假定的染色质结合区和多个潜在的核靶向信号、N-糖基化位点、N-肉豆蔻酰化位点和磷酸化位点。免疫荧光研究将 Mi2-β 蛋白定位于细胞核。作者得出结论，Mi2-β 是皮肌炎患者的抗 Mi2 血清识别的主要抗原。对皮肌炎、系统性红斑狼疮（152700）和类风湿性关节炎（180300）患者血清的研究表明，抗Mi2-β抗体主要存在于皮肌炎患者中。
Seelig et al.（1996）指出Mi2-α（CHD3；602120）和Mi2-β蛋白与大多数或所有皮肌炎患者的抗Mi2血清发生反应。虽然这些蛋白质是不同的，但它们具有相同的序列，可能会产生共享的表位。作者指出，Mi2-α 和 Mi2-β 含有 PHD 基序，该基序是具有 cys4-his-cys3 模式的锌指样基序，被认为是 DNA 或 RNA 结合结构域。
▼ 基因家族
该基因家族的描述参见CHD1（602118）。
▼ 基因功能
张等人（1998）报道了一种蛋白质复合物的分离，该复合物含有组蛋白脱乙酰化和ATP依赖性核小体重塑活性。该复合物含有组蛋白脱乙酰酶 HDAC1/2、组蛋白结合蛋白、皮肌炎特异性自身抗原 Mi2-β、与转移相关蛋白 1 相关的多肽以及 32 kD 的新型多肽。皮肌炎患者恶变率较高。Mi2-β 存在于含有组蛋白脱乙酰酶和核小体重塑活性的复合物中的发现表明染色质重组在癌症转移中的作用。
张等人（1999）证明MTA2（MTA1L1；603947）和32-kD MBD3（603573）蛋白是NURD（核小体重塑和组蛋白脱乙酰酶）复合物的子单元（参见MTA1；603526）。免疫沉淀分析显示MBD3与HDAC1（601241）、RBBP4（602923）和RBBP7（300825）相互作用，但不与MI2相互作用，表明MBD3嵌入NURD复合体中。作者发现 MTA2 指导活性组蛋白脱乙酰酶复合物的组装，并且 MTA2 与该复合物的结合需要 MBD3。凝胶迁移率变化分析确定，在缺少 MBD2 的情况下，NURD 和 MBD3 均无法与甲基化 DNA 结合（603547）。张等人（1999）提出NURD参与甲基化DNA的转录抑制。Wade 等人（1999）也鉴定出 MTA1、MTA1L 和 MBD3 是 NURD 复合体的组成部分，他们将其称为 MI2 复合体。
Shimono et al.（2005）通过免疫沉淀分析发现MCRS1（609504）与MI2-β、RFP（TRIM27; 602165）、UBF（UBTF；600673）。酵母2杂交筛选表明MCRS1的中心区域与MI2-β的ATP酶/解旋酶区域和RFP的卷曲螺旋区域相互作用。共聚焦显微镜显示 MCRS1、MI2-β、RFP 和 UBF 在核仁中共定位。染色质免疫沉淀分析表明，MCRS1、MI2-β 和 RFP 与 rDNA 相关，并参与核糖体基因转录的反式激活，而小干扰 RNA 介导的 MCRS1、MI2-β 和 RFP 下调可下调核糖体基因转录的反式激活。Shimono et al.（2005）得出结论，参与细胞核转录抑制的MI2-β和RFP与核仁中的MCRS1相关，参与rRNA转录的激活。
Ostapcuk等人（2018）表明ADNP（611386）与染色质重塑蛋白CHD4和染色质结构蛋白HP1（604478）相互作用形成稳定的复合物，他们将其称为ChAHP。除了介导复杂的组装外，ADNP 还能识别指定 ChAHP 与常染色质结合的 DNA 基序。小鼠胚胎干细胞中 ChAHP 成分的基因消融导致自发分化，伴随着谱系特异性基因的过早激活，并且无法分化为神经元谱系。从分子角度来看，ChAHP 介导的抑制与典型的 HP1 介导的沉默有根本的不同：HP1 蛋白与组蛋白 H3 赖氨酸 9 三甲基化（H3K9me3）结合，被认为组装了难以转录的广泛异染色质结构域。然而，ChAHP 介导的抑制通过在其 DNA 结合位点周围建立难以接近的染色质以局部限制的方式起作用，并且不依赖于 H3K9me3 修饰的核小体。Ostapcuk 等人（2018）得出的结论是，他们的结果表明，ADNP 通过招募 HP1 和 CHD4 来调节对于维持不同蜂窝状态至关重要的基因的表达，并确保根据外部线索做出准确的细胞命运决定。ChAHP 在控制细胞命运可塑性方面的普遍作用可以解释为什么 ADNP 突变会影响多个器官和身体功能并导致癌症进展。Ostapcuk et al.（2018）发现，在 Helsmoortel-Van der Aa 综合征（615873）患者中发现的无义突变破坏了 ChAHP 复合物的完整性，而抑制终止的氨基糖苷类药物可以挽救这种情况。
Lan等人（2021）利用CRISPR筛选，鉴定出ZNF410（619427）是HUDEP2人红系细胞中γ-球蛋白（参见142250）基因表达的抑制因子。原代人成红细胞中 ZNF410 的消耗提高了 γ-珠蛋白水平。ZNF410直接靶向红细胞中的CHD4基因，并通过调节CHD4表达来抑制γ-珠蛋白的转录。ZNF410 在 CHD4 基因附近的 2 个独特的、高度保守的密集位点簇处与染色质结合。ZNF410 的锌指结构域对于与 DNA 的结合是必要且充分的。
Vinjamur 等人（2021）利用 CRISPR 筛选，孤立鉴定出 ZNF410 是 HUDEP2 细胞中胎儿血红蛋白（HbF）的抑制因子。他们通过 HUDEP2 细胞和原代成体红系前体细胞的敲除分析验证了这一发现。ZNF410 不直接结合编码 HbF 子单元 γ-球蛋白的基因。相反，ZNF410 仅通过结合上游元件并反式激活 CHD4 来抑制 γ-球蛋白。ZNF410 染色质占据仅局限于 CHD4 位点，该位点包含 2 个 ZNF410 结合调控元件和 27 个组合的 ZNF410 结合基序。对小鼠红系细胞系中内源性 Zfp410 染色质占用的分析显示出与人红系前体细胞中观察到的结果相似的结果，表明 ZNF410 是一种进化上保守的 HbF 阻遏蛋白。
▼ 测绘
Seelig等（1995）通过荧光原位杂交将CHD4基因定位到染色体12p13。
▼ 分子遗传学
斯夫林-希茨-韦斯综合征
5 名无关的 Sifrim-Hitz-Weiss 综合征患者（SIHIWES；617159），Sifrim et al.（2016）在CHD4基因中鉴定出5种不同的从头杂合突变（参见例如603277.0001-603277.0003）。有 4 个错义突变和 1 个框内缺失。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。这些患者是从 518 名三人组中确定的，其中一名患有综合征性先天性心脏病的儿童接受了外显子组测序。统计分析表明，与零突变模型下预期的相比，患者中CHD4基因的新生突变显着富集（p = 2.28 x 10（-7），Bonferroni校正p = 0.05）。
Weiss等人（2016）在5名无关的SIHIWES患者中鉴定了CHD4基因中的4种不同的从头杂合错义突变（参见例如603277.0004-603277.0006）。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。其中三个突变发生在 C 端解旋酶结构域中高度保守的残基处，预计会破坏 CHD4 的 ATP 酶活性。
体细胞突变
Le Gallo等人（2012）利用全外显子组测序全面搜索了13个原发性浆液性子宫内膜肿瘤（见608089）的体细胞突变，随后对18个在超过1个肿瘤中发生突变和/或属于某个肿瘤组成部分的基因进行了重新测序。从另外 40 个浆液性肿瘤中丰富了功能分组。Le Gallo et al.（2012）发现CHD4基因存在高频率的体细胞突变（17%）。
▼ 等位基因变异体（6个精选例子）：
.0001 斯夫林-希茨-韦斯综合症
CHD4、VAL1608ILE
一名患有 Sifrim-Hitz-Weiss 综合征（SIHIWES；617159），Sifrim et al.（2016）在CHD4基因中鉴定出一个从头杂合的c.4822G-A转换（c.4822G-A, NM_001273.3），导致val1608到ile（V1608I）的取代。该突变是通过外显子组测序发现的。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。
.0002 斯夫林-希茨-韦斯综合症
CHD4、ARG1068HIS
一名 16.9 岁男孩（患者 2），患有 Sifrim-Hitz-Weiss 综合征（SIHIWES；617159），Sifrim et al.（2016）在CHD4基因中发现了一个从头杂合的c.3203G-A转换（c.3203G-A, NM_001273.3），导致arg1068到his（R1068H）的取代。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。
.0003 斯夫林-希茨-韦斯综合症
CHD4、SER851TYR
一名 11 岁女孩（患者 4）患有 Sifrim-Hitz-Weiss 综合征（SIHIWES；Sifrim et al.（2016）在CHD4基因中发现了一个从头杂合的c.2552C-A颠换（c.2552C-A, NM_001273.3），导致ser851-to-tyr（S851Y）取代。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。
.0004 斯夫林-希茨-韦斯综合症
CHD4、ARG1127GLN
2名无血缘关系的10岁男孩（患者1和患者3）患有Sifrim-Hitz-Weiss综合征（SIHIWES；617159），Weiss et al.（2016）在CHD4基因中发现了一个从头杂合的c.3380G-A转换（c.3380G-A, NM_001273.3），导致arg1127到gln（R1127Q）的取代C 末端解旋酶结构域中高度保守的残基。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但 ExAC 数据库中不存在该突变。免疫共沉淀研究和Western blot分析表明，突变蛋白正确定位于细胞核，并与HDAC1（601241）正常相互作用，表明该突变不影响CHD4复合物的形成。然而，预计这种取代会破坏 ATP 酶活性。患者 1 还携带 APOBEC1 基因（600130）中的一个从头杂合错义变异，预计该变异是有害的，而患者 3 则在其他基因中携带几个额外的变异，这些变异是从未受影响的父母遗传的。
.0005 斯夫林-希茨-韦斯综合症
CHD4、ARG1173LEU
一名 16 岁女孩（患者 2）患有 Sifrim-Hitz-Weiss 综合征（SIHIWES；617159），Weiss et al.（2016）在CHD4基因中发现了一个从头杂合的c.3518G-T颠换（c.3518G-T, NM_001273.3），导致arg1173-to-leu（R1173L）替换C 端解旋酶结构域中高度保守的残基。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但 ExAC 数据库中不存在该突变。免疫共沉淀研究和Western blot分析表明，突变蛋白正确定位于细胞核，并与HDAC1（601241）正常相互作用，表明该突变不影响CHD4复合物的形成。然而，预计这种取代会破坏 ATP 酶活性。
.0006 斯夫林-希茨-韦斯综合症
CHD4、TRP1148LEU
一名 5 岁女孩（患者 4）患有 Sifrim-Hitz-Weiss 综合征（SIHIWES；Weiss et al.（2016）在CHD4基因中发现了一个从头杂合的c.3443G-T颠换（c.3443G-T, NM_001273.3），导致trp1148-to-leu（W1148L）替换C 端解旋酶结构域中高度保守的残基。该突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。
