细胞周期蛋白依赖性激酶 8；CDK8
K35
HGNC 批准的基因符号：CDK8
细胞遗传学定位：13q12.13 基因组坐标（GRCh38）：13:26,254,129-26,405,238（来自 NCBI）
▼ 说明
CDK8基因编码4-子单元激酶模块的一个组成部分，包括CCNC（123838）和CDK8、MED12（300188）和MED13（603808）或它们各自的旁系同源物CDK19（614720）、MED12L（611318）和MED13L （608771），它调节“介导复合体”，一个调节基因表达的大型多子单元组装体。CDK8 磷酸化的靶标包括参与 DNA/RNA 水平基因表达调控的蛋白质和酶（Calpena 等人总结，2019）。
▼ 克隆与表达
为了鉴定在细胞周期控制中发挥作用的人类蛋白激酶，Schultz 和 Nigg（1993）利用基于构巢曲霉 NIMA 蛋白激酶催化结构域中保守基序的简并寡核苷酸进行了 PCR。他们分离出 41 种不同的早幼粒细胞白血病细胞系 cDNA，其中包括 1 种命名为 K35 的部分 cDNA。Tassan et al.（1995）指出K35在结构上似乎与细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）相关。通过用K35筛选人类睾丸cDNA文库，他们分离出了对应于CDK8整个编码区的cDNA。预测的 464 个氨基酸蛋白质包含丝氨酸/苏氨酸特异性激酶的序列基序和 11 个子结构域特征。CDK8 的蛋白质序列在子结构域 III 至 XI 上与酿酒酵母 CDK SRB10 具有 48% 的同一性，并且这 2 种蛋白质具有几个共同特征。在 HeLa 细胞提取物的蛋白质印迹上，CDK8 作为 53 kD 蛋白迁移。
▼ 基因结构
Calpena等人（2019）指出CDK8基因包含13个外显子。
▼ 测绘
Tassan et al.（1995）指出，对应于CDK8基因的DNA片段对应到染色体13q12。
Calpena et al.（2019）指出CDK8基因定位于染色体13q12.13。
▼ 基因功能
细胞周期蛋白是 CDK 的正调控子单元。在酿酒酵母中，CDK SRB10（CDK8的同源物）与SRB11（一种与哺乳动物细胞周期蛋白C相关的细胞周期蛋白）相互作用（CCNC；123838）。SRB10-SRB11 复合物是 RNA 聚合酶 II 全酶的一部分，充当转录调节剂。Tassan等人（1995）的免疫共沉淀实验证明CDK8在体外和体内均与cyclin C相互作用。Tassan et al.（1995）提出CDK8-cyclin C可能在功能上与哺乳动物转录装置相关。
哺乳动物 CDK8 和细胞周期蛋白 C 是 RNA 聚合酶 II 全酶复合物的组成部分，它们充当蛋白激酶，磷酸化 RNA 聚合酶 II 最大子单元的 C 末端结构域。CDK8/细胞周期蛋白 C 蛋白复合物也存在于许多哺乳动物介体样蛋白复合物中，该复合物在体外孤立于 C 末端结构域抑制激活的转录。Akoulitchev et al.（2000）证明CDK8/cyclin C可以通过靶向通用转录起始因子IIH（189972）的CDK7（601955）/cyclin H（601953）子单元来调节转录。CDK8 在体外和体内磷酸化哺乳动物细胞周期蛋白 H 的丝氨酸 5 和丝氨酸 304，位于其功能独特的 N 端和 C 端 α 螺旋结构域附近。这种磷酸化会抑制 TFIIH 激活转录的能力及其 C 末端激酶活性。此外，在体内模拟细胞周期蛋白 H 的 CDK8 磷酸化对细胞生长具有显性负效应。Akoulitchev 等人（2000）得出结论，他们的结果通过涉及 2 个细胞周期蛋白依赖性激酶的调节途径将介体复合体和基础转录机制连接起来。该途径似乎是高等生物所独有的。
p21（CDKN1A；116899）是p53（TP53; 191170）依赖性细胞周期停滞。Donner et al.（2007）发现人类细胞系中p21启动子的转录活性随着不同的p53激活刺激而变化。核心介导子单元 MED1（PPARBP; 无论使用何种 p53 激活刺激，p21 基因都会招募 604311）和 MED17（603810）。相比之下，Mediator CDK模块的3个子单元，CDK8，MED12（300188）和细胞周期蛋白C，在用nutlin-3治疗后被招募，nutlin-3是一种非基因毒性药物，可激活p53，但不响应由p53引起的DNA损伤。紫外光C。在p53依赖性激活HDM2基因（MDM2;）过程中也观察到CDK8招募。164785），p53靶基因上CDK8的占据水平与其转录活性呈正相关。RNA干扰实验表明CDK8作为p21和HDM2转录的正调节因子发挥作用。
为了鉴定既调节 β-连环蛋白（见 116806）活性又对结肠癌细胞增殖至关重要的基因，Firestein 等人（2008）在人类结肠癌细胞中进行了 2 次功能丧失筛查，并比较了这些筛查中鉴定的基因分析结肠癌样本中的拷贝数变化。其中一个基因 CDK8 编码介导复合体的一个成员，位于 13q12.13，这是大部分结肠癌中反复出现拷贝数增加的区域。Firestein等人（2008）表明，抑制CDK8表达可以抑制以高水平CDK8和β-连环蛋白过度活跃为特征的结肠癌细胞的增殖。CDK8 激酶活性对于 β-连环蛋白驱动的转化和多个 β-连环蛋白转录靶标的表达是必需的。
Morris等人（2008）证明转录因子E2F1（189971）是β-catenin/T细胞因子（TCF）依赖性转录的有效且特异性的抑制剂，并且该功能有助于E2F1诱导的细胞凋亡。E2F1失调抑制腺瘤性息肉病大肠杆菌（APC；611731）/糖原合酶激酶-3（GSK3; 参见606784）孤立的方式，减少关键β-连环蛋白靶标的表达，包括c-MYC（190080）。这种相互作用解释了为什么依赖β-连环蛋白转录进行异常增殖的结直肠肿瘤能够保持RB1（614041）完整。值得注意的是，E2F1 活性也受到结直肠癌蛋白 CDK8 的抑制。CDK8 水平升高可保护 β-连环蛋白/TCF 依赖性转录免受 E2F1 的抑制。Morris等人（2008）得出结论，通过保留RB1并扩增CDK8，结直肠肿瘤细胞选择共同抑制E2F1并增强β-catenin活性的条件。
Kapoor et al.（2010）报道了组蛋白变体macroH2A（mH2A; 610054）抑制恶性黑色素瘤的肿瘤进展。mH2A 亚型（通常与浓缩染色质和发育基因表达程序的微调相关的组蛋白变体）的丢失与培养物和人体组织样本中黑色素瘤细胞恶性表型的增加呈正相关。低度恶性黑色素瘤细胞中 mH2A 同种型的敲低导致体外增殖和迁移以及体内生长和转移显着增加。mH2A 亚型的恢复表达在体外和体内挽救了这些恶性表型。Kapoor et al.（2010）证明，mH2A 缺失的肿瘤促进功能至少部分是通过 CDK8 的直接转录上调介导的。抑制结直肠癌癌基因 CDK8 可抑制黑色素瘤细胞的增殖，而在 mH2A 耗尽的细胞中敲低 CDK8 可抑制 mH2A 缺失引起的增殖优势。此外，黑色素瘤患者样本中 mH2A 和 CDK8 表达水平之间存在显着的负相关。Kapoor et al.（2010）得出结论，mH2A是染色质的重要组成部分，可抑制恶性黑色素瘤的发展。
▼ 分子遗传学
12名无血缘关系的伴有肌张力低下和行为异常的智力发育障碍患者（IDDHBA；618748），Calpena 等人（2019）在 CDK8 基因中鉴定了 8 个不同的从头杂合错义突变（参见例如 603184.0001-603184.0005）。这些患者是通过国际合作努力确定的，并通过全外显子组或全基因组测序发现突变。所有变异均发生在功能激酶结构域中高度保守的残基处，并且在gnomAD数据库中均不存在（2018年11月）。转染人结直肠癌细胞（SW620）的体外功能表达研究表明，与对照相比，所有突变均强烈减弱CDK8激酶对STAT1（600555）的活性，与特定的功能丧失效应一致；2 个变体保留了部分活性。所有变体都能够结合 ATP 和细胞周期蛋白 C。未对患者细胞进行研究。Calpena 等人（2019）得出结论，单倍体不足是一种不太可能的疾病机制，他们假设了显性负效应。然而，当S62L突变体（603184.0001）与野生型CDK8混合时，CDK8磷酸化活性没有降低。
▼ 等位基因变异体（5个精选例子）：
.0001 伴有肌张力低下和行为异常的智力发育障碍
CDK8、SER62LEU
5名无亲属关系的患者（患者4至8）患有伴有肌张力低下和行为异常的智力发育障碍（IDDHBA；618748），Calpena et al.（2019）在CDK8基因的外显子7中发现了一个从头杂合的c.185C-T转变（c.185C-T, NM_001260.2），导致ser62到-leu（S62L） ）在激酶结构域的 α-C-螺旋中高度保守的残基处进行取代。该突变是通过不同实验室的全外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并未发现。2 名患者的父亲 DNA 无法证实是新发生的。转染的人结直肠癌细胞（SW620）的体外功能表达研究表明，与对照相比，该突变强烈减弱了CDK8激酶活性。作者假设存在显性负效应；然而，当S62L与野生型CDK8混合时，CDK8磷酸化活性没有降低。
.0002 伴有肌张力低下和行为异常的智力发育障碍
CDK8、ARG29GLY
一名3岁男孩（患者2）患有智力发育障碍，伴有肌张力低下和行为异常（IDDHBA；618748），Calpena et al.（2019）在CDK8基因的外显子1中发现了一个从头杂合的c.85C-G颠换（c.85C-G, NM_001260.2），导致arg29变为gly（R29G） ）在激酶结构域富含甘氨酸的环中高度保守的残基处进行取代，该残基在 ATP 结合中发挥作用。该突变是通过全外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并未发现。转染的人结直肠癌细胞（SW620）的体外功能表达研究表明，与对照相比，该突变强烈减弱了CDK8激酶活性。
.0003 伴有肌张力低下和行为异常的智力发育障碍
CDK8、GLY30SER
一名8岁男孩（患者3）患有智力发育障碍、肌张力低下和行为异常（IDDHBA；618748），Calpena et al.（2019）在CDK8基因的外显子1中发现了一个从头杂合的c.88G-A转换（c.88G-A, NM_001260.2），导致gly30到ser（G30S） ）在激酶结构域富含甘氨酸的环中高度保守的残基处进行取代，该残基在 ATP 结合中发挥作用。该突变是通过全基因组测序发现的，但在gnomAD数据库中并未发现。该患者的其他基因（TRPM2 和 COL3A1）中还有另外 2 个从头错义变异，人们认为这些变异与表型无关。转染的人结直肠癌细胞（SW620）的体外功能表达研究表明，与对照相比，该突变强烈减弱了CDK8激酶活性。
.0004 伴有肌张力低下和行为异常的智力发育障碍
CDK8、VAL193GLY
一名来自斯里兰卡的无亲缘关系父母所生的 12 岁女孩（患者 11）患有智力发育障碍、肌张力低下和行为异常（IDDHBA；618748），Calpena et al.（2019）在CDK8基因的第12号外显子中发现了一个从头杂合的c.578T-G颠换（c.578T-G, NM_001260.2），导致val193变为gly（V193G） ）在激酶结构域中高度保守的残基处进行取代。该突变是通过全外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并未发现。转染的人结直肠癌细胞（SW620）的体外功能表达研究表明，与对照相比，该突变强烈减弱了CDK8激酶活性。
.0005 伴有肌张力低下和行为异常的智力发育障碍
CDK8、ILE223MET
一名3.5岁男孩（患者12）患有智力发育障碍、肌张力低下和行为异常（IDDHBA；618748），Calpena et al.（2019）在CDK8基因的外显子13中发现了一个从头杂合的c.669A-G转变（c.669A-G, NM_001260.2），导致ile223到met（I223M） ）在激酶结构域中高度保守的残基处进行取代。该突变是通过全外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并未发现。转染人结直肠癌细胞（SW620）的体外功能表达研究表明，与对照相比，该突变导致CDK8激酶活性降低（约51%）。
