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UTRN 基因编码 utrophin,这是一种大的骨骼肌蛋白,与抗肌萎缩蛋白(DMD; 300377 )( Burton et al., 1999 ) 表现出相似性

▼ 克隆与表达

爱等(1989)发现来自 DMD cDNA C 端结构域的片段检测到一个密切相关的基因,该基因编码一种推断的 400-kD 蛋白质,与肌营养不良蛋白具有 80% 的氨基酸同一性。肌营养不良蛋白相关序列对应于人类胎儿肌肉中的 13-kb mRNA 转录物。研究结果表明,肌养蛋白和肌养蛋白相关蛋白都是功能相关的大型结构骨骼肌蛋白家族的一部分。在鸡和马 DNA 中观察到同源基因组片段。爱等(1991)表明肌营养不良蛋白样(DMDL) 基因在广泛的人体组织中表达。转录本在包括心脏、胎盘和肠道在内的几种胎儿组织中特别丰富。

廷斯利等人(1992)克隆并测序了人类 DRP cDNA。推导出的 3,433 个残基蛋白质的分子量为 395 kD。DRP 和肌营养不良蛋白之间存在广泛的同源性。

郭等人(1996)克隆并测序了小鼠 utrophin cDNA,并表明它与人类 utrophin 基因同源,在氨基酸水平上具有 87% 的同一性。

布莱克等人(1995)在成年小鼠脑中鉴定了 5.5-kb UTRN mRNA 组织特异性转录物。这种转录本,称为神经节的 G-utrophin,编码了一个 113kD 的蛋白质,它是大脑中主要的 utrophin 转录本。在小鼠胚胎发生过程中,在发育中的感觉神经节中可以看到 G-utrophin。布莱克等人(1995)指出 DMD 基因编码几种不同的转录物,包括 Dp116,它是外周神经特有的。

使用 5-prime RACE,Wilson 等人(1999)鉴定了 utrophin 的 2 个新转录物 Up71 和 Up140,其独特的第一外显子和启动子分别位于内含子 62 和内含子 44。转录本似乎是短肌营养不良蛋白转录本 Dp140 和 Dp71 的结构同源物,从而进一步强调了 utrophin 和肌营养不良蛋白基因之间的高度结构保守性。RT-PCR 实验表明 Up71 和 Up140 在人和小鼠组织中广泛表达,并且与 Dp71 一样,显示外显子 71 的组织特异性差异剪接。然而,与 Dp71 相比,没有发现外显子 78 选择性剪接的证据对于 utrophin。作者推测,后一种观察结果可能反映了两种蛋白质之间磷酸化模式的细微功能差异。

伯顿等人(1999)鉴定了位于 UTRN 基因的第二大内含子内的替代启动子,50 kb 3-prime 到外显子 2。该启动子受到高度调控,似乎驱动广泛表达的独特第一个外显子的转录,该外显子剪接成一个共同的完整外显子 3 处的 -length mRNA。2 个 utrophin 启动子是孤立调节的,Burton 等人(1999)预测它们会对离散的细胞信号集做出反应。

▼ 基因结构

皮尔斯等人(1993)发现 utrophin 由跨越大约 900 kb 的多个小外显子编码。与抗肌萎缩蛋白相反,utrophin 基因有一个长的 5-prime 非翻译区,由 2 个外显子和 5-prime 末端的一组未甲基化的、稀有切割的限制酶位点组成。

李等人(2007)指出 UTRN 基因包含 74 个外显子。

▼ 测绘

爱等(1989)使用人-啮齿动物体细胞杂交将 UTRN 基因对应到染色体 6q21-qter。

巴克尔等人(1990)通过在 2 个小鼠物种中使用 RFLP 分析的原位杂交将 DMDL 基因定位到人类染色体 6q24。他们将同源 Dmdl 基因定位到小鼠 10 号染色体上,靠近 Myb 癌基因。

▼ 基因功能

肌营养不良蛋白通常与肌肉膜(肌膜)糖蛋白复合物相关,后者提供与细胞外基质蛋白层粘连蛋白 2(LAMA2; 156225 ) 的联系。由于杜氏肌营养不良症(DMD; 310200 ) 中不存在肌营养不良蛋白,肌营养不良蛋白相关糖蛋白显着减少;在“mdx”小鼠中也是如此,这是一种杜氏肌营养不良症的动物模型。在来自 DMD 患者和 mdx 小鼠的骨骼肌活检中,Matsumura 等人(1992)证明 utrophin 与相同或抗原性相似的肌膜蛋白复合物相关,并且 utrophin 和肌营养不良蛋白相关蛋白共定位于神经肌肉接头。在成年 mdx 小鼠的小口径骨骼肌和心肌的整个肌膜中都发现了 utrophin 和相关蛋白。

在小鼠 Sol8 肌肉细胞中,Guo 等人(1996)发现表达的 utrophin 靶向集聚蛋白诱导的乙酰胆碱受体(AChR) 簇,而重组肌营养不良蛋白沿细胞膜均匀分布。utrophin 的 C 端区域是 utrophin 与 AChR 簇结合所必需的。

Prochniewicz 等(2009)指出,utrophin 和dystrophin 以相似的亲和力结合肌节蛋白,但分子接触不同。肌营养不良蛋白利用 2 个低亲和力的肌节蛋白结合位点,而 utrophin 则利用连续的肌节蛋白结合域。使用瞬态磷光各向异性,他​​们表明两种蛋白质都限制了振幅并增加了肌节蛋白弯曲和扭曲的速率。然而,在降低肌节蛋白扭转刚度方面,尤其是在肌节蛋白饱和度高的情况下,utrophin 的作用比抗肌萎缩蛋白大得多。Utrophin 与抗肌萎缩蛋白一样,对肌节蛋白聚集或捆绑没有影响。Prochniewicz 等(2009) 假设,除了通过解聚稳定肌节蛋白丝之外,抗肌萎缩蛋白和 utrophin 还提供更大的抵抗由于拉伸或扭曲引起的肌节蛋白丝断裂。

▼ 分子遗传学

Hilton-Jones 和 Squier(1993)指出,没有发现与改变的肌营养不良蛋白相关蛋白相关的临床疾病。

李等人(2007)提供了 UTRN 作为肿瘤抑制基因的证据。与邻近的正常组织相比,包括乳腺癌( 114480 )、肺癌( 211980 ) 和胃癌( 137215 ) 等在内的 154 种原发肿瘤中有 78 种(50.6%) 的 UTRN 表达下调。除 UTRN 外,一些肿瘤还显示邻近基因的表达降低,表明染色体 6q 缺失。李等人(2007)识别的多个躯体截断突变在原发性乳腺癌的UTRN基因,神经母细胞瘤(256700),和黑素瘤(155600)。最后,野生型 UTRN 在乳腺癌细胞中的过表达抑制了体外肿瘤细胞的生长并降低了它们在裸鼠中的肿瘤潜力。李等人(2007)假设 UTRN 的肿瘤抑制功能可能涉及其在维持正常细胞骨架组织和细胞膜完整性方面的功能。

▼ 进化

廷斯利等人(1992)发现 DRP 和肌营养不良蛋白在其整个长度上具有广泛的同源性,这表明它们源自一个共同的祖先基因。

基于基因组结构之间的相似性,Pearce 等人(1993)提出 utrophin 和dystrophin 是通过一个古老的复制事件产生的,该复制事件涉及一个大的基因组 DNA 区域。

▼ 命名法

布莱克等人(1992)提议将 DMDL 基因座的大产物称为“utrophin”,因为它无处不在。他们建议,在这种情况下,替代转录本可能被称为 apo-utrophin-1、apo-utrophin-2 等。

罗伯茨等人(1996)描述了一种新的肌营养不良蛋白相关蛋白,他们称为 DRP2( 300052 ),并建议将 utrophin/DRP 重新命名为 DRP1 以简化未来的命名法。

▼ 动物模型

尽管肌肉膜上缺乏肌营养不良蛋白会导致人类出现杜兴氏肌营养不良症,但缺乏肌营养不良蛋白的 mdx 小鼠尽管存在潜在的肌肉病理,但在身体上却是正常的。德宁克等人(1997)发现同时缺乏肌营养不良蛋白和 utrophin 的双突变小鼠表现出人类 DMD 的许多典型迹象,包括导致过早死亡的严重进行性肌营养不良、超微结构神经肌肉和肌腱连接异常,以及异常共表达肌球蛋白重链亚型。纤维。数据表明,utrophin 和dystrophin 在肌肉的正常功能或发育途径中具有互补作用。

格雷迪等人(1997)指出 utrophin 被限制在骨骼神经肌肉接头处的突触后膜,并与突触发育有关。然而,缺乏 utrophin 的小鼠仅表现出细微的神经肌肉缺陷。具有 Dmd 和 Dmdl 缺陷的双突变小鼠显示出正常的突触发育,但肌营养不良症很严重,与 DMD 中的情况非常相似。格雷迪等人(1997)得出结论,utrophin 可能会减弱小鼠抗肌萎缩蛋白缺乏症的影响。

为了确定肌营养不良蛋白的潜在非机械作用,Rafael 等人(2000)测试了各种截短的肌营养不良蛋白转基因防止与缺乏肌营养不良蛋白和 utrophin 的双敲除小鼠相关的任何骨骼肌异常的能力。用 Dp71 修复肌营养不良蛋白相关蛋白复合物(DAPC) 并不能防止突触后膜的结构异常或 utrophin/dystrophin 缺陷肌肉的异常氧化特性。相比之下,缺乏富含半胱氨酸结构域的肌营养不良蛋白无法预防 mdx 小鼠的营养不良,但能够改善 utrophin/肌营养不良蛋白缺陷小鼠的这些异常。作者得出结论,除了机械作用外,抗肌萎缩蛋白和 utrophin 还能改变骨骼肌的结构和生化特性。