锌指蛋白9
ZNF9 蛋白包含 7 个锌指结构域,据信可用作 RNA 结合蛋白(Liquori 等,2001)。
▼ 克隆与表达
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胆固醇稳态部分是由参与胆固醇合成和细胞摄取胆固醇的蛋白质基因的负反馈调节维持的。几种此类基因的明显协同调节,包括 HMG-CoA 还原酶( 142910 )、HMG-CoA 合酶( 142940 )、法呢基焦磷酸合成酶( 134629 ) 和 LDL 受体( 606945 ) 表明这些基因可能受共同的反式调控- 能够“感知”细胞甾醇水平的作用因子。为了寻找这样的反式作用因子,Rajavashisth 等人(1989)鉴定了一种 cDNA,该 cDNA 编码包含 7 个高度保守的锌指重复序列的 19-kD 蛋白质,与逆转录病毒核酸结合蛋白(NBP) 家族的指结构域具有显着的序列相似性。他们命名为蛋白质细胞 NBP(CNBP)。与病毒 NBP 一样,CNBP 似乎对单链 DNA 有强烈的偏好。
通过 Northern 印迹分析,Shimizu 等人(2003)发现 Cnbp 在整个小鼠胚胎发育过程中都表达。CNBP 在检查的所有人体组织和细胞系中均有表达,在脑和肾中表达水平最高。作者使用整装原位杂交和免疫组织化学分析来评估 Cnbp 表达从小鼠胚胎发生的前胃形成到器官发生阶段。在胚胎第 5.5 天(E5.5),Cnbp 表达最初在外胚层和胚外内脏内胚层中是对称和均匀的。在 E7.5,Cnbp 表达变得不对称并定位于前概念的所有 3 个胚层区域。从 E9.0 到 E11.5,Cnbp 在大脑、早期颅面结构、肢芽和体节中表达。面部表情最高的区域包括下颌骨突起的颅骨和尾部区域、上颌骨突起的萌芽区域、和stomodeum的屋顶。在远端肢体区域,在 E13.0,Cnbp 蛋白排列在细胞核内发育的指骨的外部区域。
陈等人(2018)发现小鼠 Cnbp mRNA 在许多组织中组成型表达,在脾脏、肺和肌肉中富集。小鼠巨噬细胞的免疫荧光分析表明,内源性 Cnbp 主要位于稳态时的细胞质中。
▼ 测绘
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卢西斯等人(1990)通过对来自小鼠/人体细胞杂交体的 DNA 的 Southern 分析将 CNBP 基因分配到染色体 3,并通过原位杂交将基因区域化为 3q13.3-q24。
清水等(2003)将小鼠 Cnbp 基因定位到染色体 6D1-D2。
▼ 基因功能
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使用报告基因检测,Shimizu 等人(2003)表明小鼠 Cnbp 充当 Myc 启动子的反式激活因子。Cnbp 在 P19 胚胎癌细胞中的过表达上调 Myc 表达并增强细胞增殖。
魏等人(2018)发现重组人 CNBP 与 α-dystroglycan(DAG1; 128239 )相互作用。这种相互作用在肌强直性营养不良-2(DM2;602668)肌纤维中增加。
Wei 等人使用来自 DM2 患者和对照的横断面肌肉的定量免疫荧光(2018)发现 CNBP 主要位于对照纤维的细胞质中,而它主要位于 DM2 纤维的膜中。来自野生型和 Cnbp 基因敲除小鼠肌肉的骨骼肌切片的免疫荧光分析表明,Cnbp 位于细胞核和细胞质中。与人类肌肉一样,在小鼠纤维的膜区域也检测到 Cnbp。
使用小鼠骨髓源性巨噬细胞(BMDM) 的共聚焦显微镜,Chen 等人(2018)发现 Cnbp 完全位于细胞溶质中,并且被排除在静息细胞的核区室之外。受刺激后,Cnbp 易位到细胞核,Cnbp 核易位被鉴定为多个模式识别受体下游的共同信号。来自 Cnbp 缺陷小鼠的 BMDM 表现出 Il12-β(IL12B;161561)的诱导表达和产生受损。IL10(水平124092)均CNBP缺陷的BMDM较高,但CNBP介导的IL-12生产孤立地IL10产生的发生。发现 Cnbp 可调节 Rel( 164910) 的核转位) 并将 Rel 与 Il12b 启动子结合以将其打开。Cnbp 保护小鼠免受弓形虫感染,正如 Cnbp 缺陷小鼠无法产生 Il12 和 IFN-γ(IFNG;147570)反应所证明的那样,导致 Th1 免疫反应降低和无法控制寄生虫复制。
▼ 分子遗传学
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Liquori 等(2001)证明 ZNF9 基因内含子 1 中的 CCTG 重复扩增是造成肌强直性营养不良 2(DM2; 602668 ) 的原因。扩展的等位基因大小的范围非常广泛,从 75 到大约 11,000 个 CCTG 重复。平均重复长度约为 5,000。扩增的 ZNF9 RNA 在细胞核内的离散病灶中积累。ZNF9 包含 7 个锌指结构域,被认为是一种 RNA 结合蛋白。它广泛表达,在心脏和骨骼肌中表达最丰富,这两种组织在 DM2 中受到显着影响。DM2 和 DM1( 160900 )之间突变机制的相似性是惊人的:在 DMPK 基因的 3-prime 非翻译区中的三核苷酸重复扩增( 605377)) 负责 DM1。DM1 和 DM2 之间的临床和分子相似性表明 RNA 中的微卫星扩增本身可能是致病的。
为了研究 DM2 CCTG 扩增的祖先起源,Liquori 等人(2003)使用位于重复序列两侧的 19 个短串联重复标记来比较 71 个家族的单倍型与遗传确认的 DM2。所有的家庭都是白人,大多数是北欧/德国血统;一个家庭来自阿富汗。具有 DM2 的所有家族共享的共同间隔立即位于重复序列的两侧,延伸至 CCTG 扩展的 216 kb 端粒和 119 kb 着丝粒。Liquori 等(2003)检查了 228 条对照染色体的单倍型,并确定了一个潜在的前突变等位基因,该等位基因在与最常见的受影响单倍型相同的单倍型上具有 20 个不间断的 CCTG 重复。数据表明 DM2 家族的主要北欧血统来自一个共同的创始人,并且重复序列的 CCTG 部分中中断的丢失可能使等位基因易于进一步扩展。为了深入了解重复区的可能功能,作者寻找了进化保守性。发现内含子 1 内的复杂重复基序和侧翼序列在人类、黑猩猩、大猩猩、小鼠和大鼠中是保守的,表明其具有保守的生物学功能。
巴钦斯基等人(2003)指出,多个家庭,主要是德国血统,临床表现不同的肌强直性肌营养不良症,包括近端肌强直性肌病(PROMM; 602668) 和 DM2,但没有 DM1 CCTG 扩展,已被报道。他们提供了与 3q21 连锁的证据,并证实了来自不同地理人群的具有 PROMM 和近端肌强直性营养不良的 17 个欧洲血统中 ZNF9 内含子 1 的 CCTG 扩增突变。他们在来自不同人群的患者中发现了至少 132 kb 的单一共享单倍型。除了 CCTG 扩增外,可用标记表明 DM2 单倍型与正常个体中最常见的单倍型相同,这种情况让人联想到 DM1 中的情况。综上所述,这些数据表明欧洲血统的 DM2 患者存在单一的初始突变。巴钦斯基等人(2003)估计创始单倍型和 DM2 CCTG 扩增突变的年龄为 200 至 540 代。
巴钦斯基等人(2009)确定了 3 类大的非 DM2 重复等位基因:长达 2 个中断的 CCTG(24) 的短中断等位基因,高达 4 个中断的 CCTG(32) 的长中断等位基因,以及 CCTG( 22-33) 长度为 92 到 132 bp。超过 40 次重复的大型非 DM2 等位基因在非洲裔美国人(8.5%) 中比在欧洲白种人中(低于 2%) 更为常见。不间断的等位基因明显比中断的等位基因更不稳定(p = 10(-4) 到 10(-7))。SNP 分析与所有大等位基因发生在与 DM2 扩增相同的单倍型上的假设一致。巴钦斯基等人(2009)得出结论,不稳定的不间断 CCTG(22-33) 等位基因可能代表 DM2 全突变的前突变等位基因库。
▼ 动物模型
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魏等人(2018)在纯 C57BL 背景上生成了 Cnbp 基因敲除小鼠,发现一些纯合的 Cnbp 基因敲除小鼠存活到 16 到 20 个月大。与野生型相比,Cnbp 基因敲除小鼠在出生时很小,并且在其一生中保持较小。一些 Cnbp 基因敲除小鼠身体虚弱,在出生后的第一个月就死亡。Cnbp 基因敲除小鼠的骨骼肌含有细小纤维,有些含有集中的细胞核。Cnbp 的丢失也影响了肌节结构。组织学分析表明,纯合子 Cnbp 基因敲除小鼠在年轻时出现肌肉萎缩,而杂合子小鼠仅在老年时表现出严重的肌肉损失。Cnbp 敲除的骨骼肌显示出由含 TOP 的 mRNA 编码的蛋白质和调节肌肉收缩的蛋白质发生变化。
▼ 等位基因变体( 1 选定示例):
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.0001 肌张力障碍 2
CNBP,(CCTG)n 重复扩张
Liquori 等(2001)发现肌强直性营养不良-2(DM2; 602668 ) 是由 ZNF9 基因内含子 1 的 CCTG 扩增引起的。扩展的等位基因范围从 75 到约 11,000 个 CCTG 重复,平均约 5,000 个重复。重复长度随着年龄增长。受影响儿童血液中的扩增大小通常比他们的父母短(反向预期):重复大小的时间依赖性体细胞变异使这种差异的解释变得复杂。没有观察到发病年龄和扩张规模之间的显着相关性。
Liquori 等(2003)和Bachinski 等人(2003)为 CCTG(n) 扩张在欧洲人口中的创始效应提供了证据。
斋藤等人(2008)报道了一名患有 DM2 的日本女性,她有一个杂合扩展的 ZNF9 CCTG 等位基因,重复次数为 3,400。单倍型分析显示的背景与在欧洲患者中观察到的背景不同,表明该患者突变的祖先来源不同。