热休克 60-KD 蛋白质 1

长期以来，人们一直假设蛋白质正确折叠及其组装成寡聚复合物所需的所有信息都包含在多肽的一级序列中，并且该过程中不涉及催化剂或其他辅助蛋白质。然而，这一生物化学的基本原则受到了伴侣蛋白的挑战，伴侣蛋白参与了许多不同蛋白质的折叠和组装（Cheng et al., 1989 ; Ellis, 1990 ; Rothman, 1989）。伴侣蛋白家族的成员包括大肠杆菌的 GroEL 蛋白和 HSP60，这是一种存在于真核细胞线粒体中的蛋白质。在原核和真核系统中，这些蛋白质的合成是在应激反应中诱导的，例如热休克。维纳等人，1990 年）。

▼ 克隆与表达
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维纳等人（1990）提出了人类中存在多个 HSP60 基因拷贝的证据。除了这些基因中的一个之外，所有基因都是无功能的假基因，其中包含许多变化，例如碱基替换、插入和缺失。

▼ 生化特征
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阿泽姆等人（1994）对细菌伴侣蛋白 GroEL 和 GroES（HSPE1; 600141 ）进行了化学交联和电子显微镜研究，以确定它们如何与未折叠蛋白相互作用。GroEL 是 14 个相同的 57.3-kD 亚基的低聚物，具有围绕 2 重对称轴排列的 2 个堆叠七聚环的结构（Saibil 等人，1991）。它看起来像一个空心圆柱体。在 ATP 存在下，2 个 GroES 环（每个环由 7 个相同的 10.4-kD 亚基组成）可以连续结合单个 GroEL 核心以形成功能对称的异二聚体。虽然 GroEL 的中央核心被两端的 2 个 GroES 环阻挡，但这种异二聚体可以稳定地结合并协助 RuBisCo 酶的重折叠。虽然结合被认为发生在中央腔中，但这些数据表明未折叠的蛋白质可能会在一些伴侣蛋白的外部包膜上结合和折叠（Azem 等，1994）。施密特等人（1994）表明对称伴侣蛋白复合物在功能上很重要，因为在存在 GroEL 和 GroES 的情况下，非天然底物蛋白的完全折叠仅在存在 ATP 的情况下发生，而在 ADP 的情况下则不会发生。伴侣蛋白辅助折叠通过催化循环发生，其中一个 ATP 被 GroEL 的一个环以量化的方式在每次转换时水解。托德等人（1994）提出了一个统一模型，用于基于连续轮次的结合和释放，以及在固定中间体和动力学捕获中间体之间的分配，用于伴侣蛋白促进的蛋白质折叠。

▼ 基因功能
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扎尔等人（2004）检查了来自 21 名急性冠状动脉综合征（ACS）患者、12 名慢性稳定型心绞痛患者和 9 名健康对照的 CD4（ 186940 ）阳性/CD28（ 186760 ）无效 T 淋巴细胞的抗原识别。来自 21 名 ACS 患者中的 12 名的 CD4 阳性/CD28 缺失细胞与 HSPD1 发生反应；未检测到对人巨细胞病毒、肺炎衣原体或氧化 LDL 的反应。来自慢性稳定型心绞痛患者和对照的 CD4 阳性/CD28 缺失细胞对任何抗原均无反应。扎尔等人（2004）结论 HSPD1 是急性冠状动脉综合征患者的 CD4 阳性/CD28 无效 T 细胞识别的抗原，并表明 HSPD1 特异性 CD4 阳性/CD28 无效细胞可能导致这些患者的血管损伤。

Hansen 等人使用荧光素酶报告基因检测（2003）证明 HSP60 和 HSP10（ 600141 ）基因之间的区域起到双向启动子的作用。

Tokuriki 和 Tawfik（2009）检查了大肠杆菌 GroEL/GroES（HSP10）伴侣蛋白缓冲不稳定和适应性突变的能力。用 4 种不同的酶在体外进行的突变漂移表明，GroEL/GroES 过表达使累积突变的数量增加了一倍，并促进了蛋白质核心中携带突变和/或具有更高不稳定效应的突变的酶变体的折叠。在适应变体的数量（大于或等于 2 倍）及其改进的特异性和活性（大于或等于 10 倍）方面，修饰酶特异性的差异在 GroEL/GroES 过表达下发生得更快。Tokuriki 和 Tawfik（2009）得出结论，蛋白质稳定性是蛋白质进化的主要限制因素，而伴侣蛋白等缓冲机制是缓解这种限制的关键。

▼ 基因结构
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维纳等人（1990）声称 HSP60 是无内含子的。汉森等人（2003）提供了 HSP60 和 HSP10 基因的完整序列。他们发现这两个基因都是头对头的，大约有 17 kb，分别由 12 个和 4 个外显子组成。HSP60 的第一个外显子是非编码的，HSP10 的第一个外显子以起始密码子结尾。

▼ 测绘
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通过辐射混合分析，Hansen 等人（2003）将 HSP60 基因定位在 2 号染色体上标记 AFMA121YH1 和 WI-10756 之间。这种定位和 2 个同源片段在人类基因组组装中的位置与细胞遗传学定位 2q33.1 一致。

▼ 分子遗传学
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痉挛性截瘫 13

遗传性痉挛性截瘫（SPG, HSP）代表一组临床和遗传异质性的神经退行性疾病，其特征是进行性痉挛和下肢无力。已经绘制了 17 个不同的基因座，其中 5 个的相应基因已被克隆和鉴定。5 种基因产物中的两种——paraplegin（SPG7；602783）和 spastin（SPG4；182601）——具有 AAA+ 结构域，预计具有分子伴侣活性。Paraplegin 是酵母蛋白酶/分子伴侣的人类同源物，参与线粒体蛋白质质量控制。该HSP60基因对应到同一个区域，即2q33.1，作为痉挛性截瘫-13（SPG13; 605280），由以下方法测定Fontaine等人（2000）. Hansen 等人推测对应到同一区域的线粒体伴侣蛋白 HSP60 或其辅助伴侣蛋白 HSP10 可能是导致 SPG13 的突变位点（2002）用 SPG13 对 2 个受影响的家庭成员的 HSP60 进行了测序。他们发现两者都是 HSP60 cDNA 292 位 G-to-A 变异的杂合子，导致成熟 HSP60 72 位的缬氨酸被异亮氨酸（V72I；118190.0001）取代。在大肠杆菌中的研究表明 V72I 突变蛋白在功能上丧失了能力。作者建议 SPG4、SPG7 和 SPG13 可称为伴侣病。

汉森等人（2007）筛选了 23 名与 SPG 无关的丹麦患者的 HSPD1 突变，并确定了 1 名患者是杂合的 HSPD1 基因错义突变（Q461E；118190.0003）。患者在 52 岁时出现症状。她的两个兄弟，年龄分别为 56 岁和 65 ，也携带了突变，但没有 SPG 的表现。然而，他们已故母亲的步态障碍与先证者相似，表明突变的外显率降低。该突变在 400 名无关的丹麦对照个体中不存在。

低髓鞘性脑白质营养不良 4

通过连锁研究，然后进行候选基因分析，对一个患有常染色体隐性髓鞘减少性脑白质营养不良（HLD4; 612233 ）的大型以色列贝都因人家族，Magen 等人（2008）鉴定了 HSPD1 基因中的纯合突变（ 118190.0002 ）。作者建议命名为“MitCHAP60 病”。

在一个 2 岁男孩中，出生于叙利亚近亲父母，患有 HLD4，Kusk 等人（2016）确定了 HSPD1 Q461E 突变的纯合性，先前由Magen 等人在一个家族中发现（2008）。库斯克等人（2016）指出，这些家庭可能是远亲。

▼ 历史
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Zanin-Zhorov 等人的文章（2006）的结论是 HSP60 可以通过 TLR2 信号传导上调 Tregs 来下调适应性免疫反应，应作者的要求撤回，因为他们已经意识到他们的一个图中的重复带以及重复使用不同出版物中另一幅图的部分内容。

▼ 等位基因变体（ 3 个选定的例子）：
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.0001 痉挛性截瘫 13
HSPD1, VAL98ILE
该变体以前称为 VAL72ILE，此处基于 NM_199440.1 称为 VAL98ILE（V98I）。

到2q33.1（SPG13;一个法国家庭与常染色体显性遗传性痉挛性截瘫映射受影响的成员605280），由先前报道Fontaine等人（2000），汉森等人（2002）鉴定了 HSPD1 基因中的杂合 292G-A 转换，导致第 72 位的缬氨酸残基被异亮氨酸（V72I）取代。该突变与家族中的疾病隔离。在大肠杆菌中的研究表明 V72I 突变蛋白在功能上丧失了能力。

.0002 脑白质营养不良，髓鞘形成低下，4
HSPD1, ASP29GLY
在 10 名患有常染色体隐性髓鞘减少性脑白质营养不良（HLD4; 612233 ）的近亲以色列贝都因人家族的受影响成员中，Magen 等人（2008）鉴定了 HSPD1 基因（g.1512A-G）外显子 2 转变的纯合性，导致与构成线粒体基质的前 26 个 N 端残基相邻的高度保守残基中的 asp29 至甘氨酸（D29G）取代靶向序列。体外功能表达研究表明，转染突变蛋白会损害细胞生长，并随着温度升高而恶化。常见的临床特征包括婴儿型旋转性眼球震颤、进行性痉挛性截瘫、神经功能退化、运动障碍、严重智力低下和髓鞘形成性脑白质营养不良。死亡通常发生在生命的前 20 年。杂合载体不受影响。

库斯克等人（2016）鉴定了一名 2 岁男孩的 HSPD1 基因 D29G 突变纯合子，该男孩出生于叙利亚近亲父母，患有 HLD4。库斯克等人（2016）指出，这个家庭可能与Magen 等人报告的家庭有远亲关系（2008）。

.0003 痉挛性截瘫 13
HSPD1, GLN461GLU
在丹麦的女人与痉挛性截瘫-13（SPG13; 605280），Hansen等人（2007）确定了 HSPD1 基因错义突变的杂合性（Q461E; 118190.0003 ）。患者在 52 岁时出现症状。她的两个兄弟，年龄分别为 56 岁和 65 ，也携带了突变，但没有 SPG 的表现。然而，他们已故母亲的步态障碍与先证者相似，表明突变的外显率降低。该突变在 400 名无关的丹麦对照个体中不存在。在大肠杆菌中的功能研究表明，该突变导致 HSP60 蛋白轻度受损。