真核翻译起始因子 4E，自闭症易感

所有真核细胞 mRNA 在其 5 素末端被 7-甲基鸟苷帽结构 m7GpppX（其中 X 是任何核苷酸）阻断。这种结构涉及多种细胞过程，包括增强的翻译效率、剪接、mRNA 稳定性和 RNA 核输出。EIF4E 是一种真核翻译起始因子，参与将核糖体引导至 mRNA 的帽结构。它是一种 24-kD 多肽，以游离形式和称为 EIF4F 的多蛋白复合物的一部分存在。EIF4E多肽是真核翻译装置的限速组分，参与真核蛋白质合成的mRNA-核糖体结合步骤。EIF4F 的其他亚基是 50-kD 多肽，称为 EIF4A（参见601102），即具有ATP酶和RNA解旋酶活性，和一个220-kD的多肽，EIF4G（600495）（由摘要Rychlik等人，1987）。

▼ 克隆与表达

Rychlik 等人（1987）从人红细胞中克隆和测序 EIF4E。

▼ 基因功能

暂停等（1994）鉴定了 2 种同源蛋白 EIF4EBP1（ 602223 ） 和 EIF4EBP2（ 602224 ），它们与EIF4E结合并可能调节其活性。

琼斯等人（1997）指出 EIF4E 是蛋白质合成中的限速成分，可能在生长调节中发挥作用。EIF4E的过表达可引起恶性转化。

瓦斯基维茨等人（1997）将EIF4E鉴定为小鼠中Mnk1（MKNK1; 606724 ） 和 Mnk2（MKNK2; 605069 ）的潜在生理底物。Pyronnet 等人使用共免疫沉淀实验（1999）证明 MNK1 通过与 EIF4G 的 C 末端区域的相互作用与 EIF4F 复合物相互作用，而不是通过与 EIF4E 的直接相互作用。缺乏 EIF4G 结合能力的 EIF4E 突变体在细胞中的磷酸化程度很低。Pyronnet 等人（1999）假设 EIF4G 为 MNK1 磷酸化 EIF4E 提供了一个停靠位点。

在哺乳动物中，MTOR（ 601231 ）在生化信号通路中与 PI3K（参见171834 ） 依赖性效应器协同调节增殖细胞的大小。芬加等人（2002）提出证据表明大鼠 S6k1 α-II（ 608938 ）、Eif4e 和 Eif4ebp1 介导 Mtor 依赖性细胞大小控制。

使用鼠淋巴瘤模型，Wendel 等人（2004）证明 Akt（ 164730 ） 通过破坏细胞凋亡来促进肿瘤发生和耐药性，并且使用 mTOR 抑制剂雷帕霉素破坏 Akt 信号传导可以逆转表达 Akt 的淋巴瘤的化学抗性，但不能逆转具有其他凋亡缺陷的淋巴瘤。作用于 Akt 和 mTOR 下游的翻译调节因子 Eif4e 概括了 Akt 在肿瘤发生和耐药性中的作用，但不能赋予对雷帕霉素和化疗的敏感性。温德尔等人（2004）得出的结论是，他们的结果通过 mTOR 和 Eif4e 建立了 Akt 信号传导作为体内肿瘤发生和耐药性的重要机制，并揭示了靶向凋亡程序如何以基因型依赖性方式恢复药物敏感性。

Syntichaki 等人（2007 年）表明，在体细胞组织中起作用的特定 eIF4E 同种型 Ife2 的缺失会减少整体蛋白质合成，防止氧化应激，并延长秀丽隐杆线虫的寿命。寿命延长与叉头转录因子 Daf16（见136533）无关，后者介导胰岛素样信号通路对衰老的影响。此外，Ife2 缺乏进一步延长了长寿“age”和“daf”线虫突变体的寿命。同样，缺乏 Ife2 增强了“clk”和饮食限制“吃”突变动物的长寿表型。雷帕霉素靶点的敲低（Tor；见601231），一种磷脂酰肌醇激酶相关激酶，可根据营养线索控制蛋白质合成，进一步延长 Ife2 突变体的寿命。因此，Syntichaki 等人（2007）得出结论，通过体细胞中的 eIF4E 信号传导会影响秀丽隐杆线虫的衰老。

Boussemart 等人（2014）证明 eIF4F 复合物的持续形成，包括 eIF4E 帽结合蛋白、eIF4G（ 600495 ） 支架蛋白和 eIF4A（ 602641 ） RNA 解旋酶，与抗 BRAF（ 164757 ） 的抗性有关，BRAF（V600）（ 164757.0001 ）-突变黑色素瘤、结肠癌和甲状腺癌细胞系中的抗 MEK（ 176872 ） 和抗 BRAF 加抗 MEK 药物组合。对 eIF4F 复合物形成的治疗和维持的抵抗与 3 种机制中的一种有关：MAPK 的重新激活（参见176948） 发信号；抑制性 eIF4E 结合蛋白 4EBP1 的持续不依赖 ERK 的磷酸化；或增加的促凋亡 BMF（ 606266 ） 依赖性 eIF4G 降解。检测 eIF4E-eIF4G 相互作用的原位方法的发展表明，与治疗前的肿瘤相比，对抗 BRAF 治疗有反应的肿瘤中 eIF4F 复合物的形成减少，而耐药转移的增加。引人注目的是，通过阻断 eIF4E-eIF4G 相互作用或靶向 eIF4A 来抑制 eIF4F 复合物，与抑制 BRAF（V600） 协同作用以杀死癌细胞。eIF4F 似乎不仅是先天性和获得性抗性的指标，而且还是一个治疗靶点。Boussemart 等人（2014） 得出结论，针对 BRAF（和/或 MEK）和 eIF4F 的药物组合可以克服 BRAF（V600）突变癌症中的大多数耐药机制。

▼ 生化特征

格罗斯等人（2003）报道了酵母 Eif4e 和 Eif4g 的 Eif4e 结合区（氨基酸 393 至 490）之间复合物的溶液结构。这些蛋白质之间的结合通过相互诱导的拟合机制触发了 Eif4e 的 N 末端的折叠，同时伴随着 Eif4g 的折叠。蛋白质结合改变了帽结合槽的构象和/或稳定性，导致 Eif4e 与帽结构的结合增强。三元复合物的解离很慢，这些效应需要 Eif4e 的 N 末端。含有缺乏关键 N 末端残基的 Eif4e 突变体的酵母菌株表现出生长受损、多核糖体含量降低以及 Eif4e 和 Eif4g 之间的相互作用减少。

▼ 测绘

为了绘制 EIF4E 的人类基因，Pelletier 等人（1991）使用了从人/啮齿动物体细胞杂交体制备的物种特异性 PCR DNA。他们表明，人类 EIF4E 基因之一（称为 EIF4EL1），可能是功能性基因，位于 4p15-qter。通过对从人/啮齿动物体细胞杂交体建立的图谱进行Southern印迹分析，第二个EIF4E基因EIF4EL2位于人20号染色体上。作者指出，这个基因可能代表一个假基因。

作为帽结合蛋白的重要组成部分，EIF4E 在生长调节中起重要作用。有证据表明它可以作为癌基因发挥作用。琼斯等人（1996）从人类 DNA 中克隆了编码人类 EIF4E 的启动子和第一个外显子的基因组片段。先前将 EIF4E 基因定位到染色体 4 的作图研究因与多个假基因的交叉杂交而变得复杂。另一方面，对应于 EIF4E 基因的克隆启动子区域的探针在基因组 Southern 杂交中检测到独特的条带。Jones 等人使用对启动子区域特异的寡核苷酸引物（1997）在染色体 4 特异性人类/啮齿动物体细胞组中 PCR 扩增人类基因。该小组绘制了区域 4q21-q25 中 EIF4E 的单拷贝基因组序列。

多夫曼等人（1991 年）确定 EIF4E 基因位于小鼠 12 号染色体上。根据其他关于基因之间同线性同源性的信息，对应到小鼠 12 号染色体的基因可能不太可能是对应到人类 4 号染色体的基因的同源物。 2种。琼斯等人（1997）使用人类啮齿动物体细胞组的 PCR 分析将 EIF4E 基因对应到人类染色体 4q21-q25。他们指出，由于与假基因相关的模棱两可，该基因的定位变得复杂。琼斯等人（1997）因此使用了来自启动子区域的序列。

▼ 分子遗传学

在一个患有典型自闭症的男孩（AUTS19; 615091 ） 中鉴定出一个从头平衡易位，其中一个断点发生在一个提议的 EIF4E 的替代转录本内，Neves-Pereira 等人（2009）筛选了 120 个具有 2 个自闭症同胞的多重家庭的 EIF4E 突变。他们在 2 个不相关的自闭症同胞对及其各自的父亲中发现了一个相同的单碱基插入在启动子区域（ 133440.0001 ）。在 1,020 个匿名对照样本中未发现该变体。电泳迁移率变动分析和报告基因研究表明，这种突变增强了核因子和 EIF4E 启动子活性的结合。

▼ 动物模型

鲁杰罗等人（2004）产生了过度表达 Eif4e 的转基因小鼠，并观察到与野生型同窝小鼠相比，小鼠的肿瘤发生显着增加。当这些转基因小鼠与过表达 Myc 癌基因（MYC; 190080 ）的菌株杂交时，双转基因后代以显着加速的速度发展为淋巴瘤。在双转基因 B 细胞中，Myc 诱导细胞凋亡的能力显着降低，并且 Eif4e 在脾 B 细胞中对体内细胞衰老的诱导被完全消除。鲁杰罗等人（2004）提出 EIF4E 的激活可能是磷酸肌醇 3 激酶（见171833）和 Akt致癌转化的关键事件。

Gkogkas 等人（2013 年）证明敲除真核翻译起始因子 4E 结合蛋白-2（EIF4EBP2；602224）（MTOR 下游的EIF4E阻遏物，601231）或EIF4E过表达导致神经配质的翻译增加，这些有因果关系的突触后蛋白自闭症谱系障碍（ASD）。敲除 Eif4ebp2 的小鼠表现出兴奋性与抑制性突触输入和自闭症样行为（即社交互动缺陷、交流改变和重复/刻板行为）的比例增加。Eif4e 活性的药理学抑制或 neuroligin-1（ 600568 ）正常化，但不是 neuroligin-2（ 606479），蛋白质水平恢复了正常的兴奋/抑制比率并纠正了社会行为缺陷。因此，Gkogkas 等人（2013 年）得出结论，EIF4E 的翻译控制调节神经配素的合成，维持兴奋-抑制平衡，其失调会产生 ASD 样表型。

桑蒂尼等人（2013 年）发现，基因增加小鼠中 Eif4e 的水平会导致夸大的帽子依赖性翻译和异常行为，让人联想到自闭症，包括重复和坚持的行为以及社交互动缺陷。此外，这些类似自闭症的行为伴随着内侧前额叶皮层、纹状体和海马的突触病理生理学。Eif4e 转基因小鼠表现出的自闭症样行为通过脑室内输注帽依赖性翻译抑制剂 4EGI-1 得到纠正。桑蒂尼等人（2013）得出的结论是，他们的研究结果证明了夸大的帽依赖性翻译、突触功能障碍和与自闭症相关的异常行为之间的因果关系。

▼ 等位基因变体（ 1 示例）：

.0001 自闭症，易感性，19
EIF4E，1-BP INS，-25C
在来自无关家庭的2 名自闭症先证者（AUTS19; 615091 ） 中，Neves-Pereira 等人（2009 年）在 EIF4E 基因的启动子区域的 -25 位检测到 C 核苷酸的相同单碱基对插入。每个先证者都有一个自闭症同胞，在他们身上发现了突变。在所有 4 名受影响儿童的父亲中也发现了这种突变，但在 2,040 条对照染色体中不存在这种突变。该插入将结合 HNRNPK（ 600712 ） 的EIF4E 基础启动子元件（4EBE） 中的 7 个 C 核苷酸延伸至 8 个。内维斯-佩雷拉等人（2009）进行了电泳迁移率变动分析和报告基因研究，结果表明这种突变增强了核因子的结合，可能是 HNRNPK 和 EIF4E 启动子活性。内维斯-佩雷拉等人（2009 年）建议 EIF4E 的药理学操作可能为那些因控制 EIF4E 活性的会聚途径紊乱而引起的自闭症患者提供治疗益处。