智力低下，常染色体隐性遗传 5 NOL1/NOP2/SUN 域家族，成员 2

细胞质 tRNA 的成熟包括内含子的剪接，这些内含子位于所有含内含子的 tRNA 基因中反密码子的 1 个核苷酸 3 素数。在 tRNA-leu（CAA） 中，反密码子的第一个位置 C34 被转化为 5-甲基胞嘧啶，这是稳定反密码子-密码子配对和正确翻译 mRNA 所必需的修饰。NSUN2 编码一种甲基转移酶，可催化 tRNA-leu（CAA）（ Brzezicha et al., 2006 ） 和 tRNA-asp（GTC）（ Martinez et al., Martinez et al., Martinez et al., 2012 年）。

▼ 克隆与表达

通过在 EST 数据库中搜索酵母 Trm4 的同源物，然后对 HeLa 细胞 cDNA 文库进行 PCR，Brzezicha 等人（2006）克隆了人类 NSUN2，他们称之为 TRM4。推断的人类蛋白质与酵母 Trm4 具有 35% 的同一性。Brzezicha 等人（2006）发现 TRM4 定位于 HeLa 细胞的核质和核仁，在某些情况下，它也定位于核外围。

通过微阵列分析，Frye 和 Watt（2006）将他们称为 Misu 的 Nsun2 鉴定为在激活 Myc（ 190080 ） 后在转基因小鼠皮肤中上调的基因） 通过 4-羟基-他莫昔芬。他们通过数据库分析确定了全长人类 MISU，以及 3 个剪接变体。全长人类蛋白质包含 767 个氨基酸并具有 SUN 结构域。一个变体缺少外显子 3，导致 35 个氨基酸缺失，另外 2 个变体编码缺少 SUN 结构域的较小蛋白质。RT-PCR 在所有检查的人类细胞系中检测到全长 MISU 的主要表达和缺乏外显子 3 的 MISU 变体的较低表达。Northern印迹分析检测到Misu在小鼠组织中的普遍表达。人角质形成细胞的蛋白质印迹分析揭示了一种 97-kD 的蛋白质，对应于全长 MISU，以及 30-和 60-kD 的蛋白质。人角质形成细胞和皮脂细胞的免疫荧光分析在 G1 期将 MISU 主要定位于核仁。在 S 期，当核仁的数量和大小增加时，MISU 分布在整个细胞核中。在G2期，在细胞质囊泡中检测到一些MISU，并且MISU在有丝分裂过程中定位于纺锤体。

Abbasi-Moheb 等人（2012）发现 NSUN2 基因编码在人类大脑发育过程中不同时间表达的 4 种不同转录本。

汗等人（2012）发现 Nsun2 在 3 天大和 3 个月大的小鼠的皮质和脑干神经元中表达。最引人注目的定位是在小脑浦肯野细胞的核仁中，特别是在致密的异染色质区域之间或附近。

▼ 基因功能

Brzezicha 等人使用无内含子和含内含子的人类 tRNA-leu（CAA） 基因的转录物作为底物（2006）发现当底物在 HeLa 细胞提取物中孵育时，仅在含有内含子的 tRNA 前体中引入 5-甲基胞嘧啶 C34。酵母中人 TRM4 的表达部分补充了内源酶的缺乏。此外，表达人 TRM4 的酵母提取物对含有人内含子的前 tRNA-leu 转录物显示出与 HeLa 细胞提取物相同的活性和底物特异性。然而，人 TRM4 对酵母底物的特异性比酵母 Trm4 窄得多。

Frye 和 Watt（2006）发现 MYC 激活增加了人角质形成细胞中 MISU 蛋白的表达。甲基化测定表明，MISU 在体外对半甲基化 DNA、rRNA 和 tRNA 具有甲基转移酶活性，但对未甲基化 DNA 没有甲基转移酶活性。MISU 的核仁定位取决于 RNA 聚合酶 III（见606007）转录本的存在。通过人角质形成细胞和皮脂细胞中的 RNA 干扰（RNAi） 敲除 MISU 可防止 MYC 诱导的增殖和终末分化并减少核仁大小。MISU 在各种小鼠和人类肿瘤中过表达。针对 MISU 的 RNAi 减少了裸鼠中人鳞状细胞癌异种移植物的生长。

使用免疫荧光，Sakita-Suto 等人（2007）发现 NSUN2 在间期集中在 HeLa 细胞和人成纤维细胞的核仁中，但在有丝分裂期间转移到染色体周和细胞质。Aurora 激酶 B（AURKB; 604970 ） 磷酸化 NSUN2 的 ser139，这种磷酸化导致 NSUN2 从其核仁结合蛋白 NPM1（ 164040 ） 中解离，并在有丝分裂期间降低其甲基转移酶活性。

将基因表达数据与来自患者细胞和 NSun2 缺失小鼠的全局胞嘧啶 5 RNA 甲基化组进行比较，Blanco 等人（2014）发现 cytosine-5 RNA 甲基化的缺失增加了血管生成素（ 105850 ） 介导的 tRNA 内切核酸切割，导致 5 元 tRNA 衍生的小 RNA 片段的积累。在没有 NSun2 的情况下，这些片段的积累会降低蛋白质翻译率并激活应激通路，从而导致细胞大小减小和皮质、海马和纹状体神经元的细胞凋亡增加。

布兰科等人（2016）表明小鼠皮肤干细胞在体内合成的蛋白质少于其直接祖细胞，即使在被迫增殖时也是如此。他们的分析表明，应激反应通​​路的激活会导致蛋白质合成的全球减少和共同促进干细胞功能和肿瘤发生的翻译程序的改变。作者表明，转录后胞嘧啶 5 甲基化的抑制使干细胞对细胞毒性应激过敏，并且干细胞必须取消翻译抑制途径才能再生组织或肿瘤。

▼ 基因结构

Brzezicha 等人（2006）确定 NSUN2 基因包含 19 个外显子，跨度为 34 kb。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Brzezicha 等人（2006）将 NSUN2 基因对应到染色体 5p15.31。Frye 和 Watt（2006）将小鼠基因定位到染色体 13B3。

▼ 分子遗传学

Abbasi-Moheb 等人通过对具有常染色体隐性智力迟钝 5（MRT5; 611091 ）的近亲家族中的候选区域进行 Sanger 测序，对应到染色体 5p15（2012）鉴定了 NSUN2 基因（Q227X; 610916.0001 ） 中的纯合截断突变。对该基因在另外 2 个与该区域有关联的疾病家族中进行的序列分析确定了 2 个不同的纯合突变（610916.0002和610916.0003），这些突变与每个家族中的疾病分离。Najmabadi 等人之前曾报道过这 3 个家庭中的两个（2007）和库斯等人（2011）， 分别。这些发现暗示了 RNA 甲基化在高级认知功能中的作用。

通过纯合子作图，然后对具有 MRT5 的近亲巴基斯坦家族进行候选基因分析，Khan 等人（2012）鉴定了 NSUN2 基因（ 610916.0004 ） 中的纯合突变。

Martinez 等人通过对 2 名由近亲出生的具有发育迟缓和畸形特征的黎巴嫩同胞进行外显子组测序（2012）发现了 NSUN2 基因（ 610916.0005 ） 中的纯合突变，导致蛋白质表达不足。一些畸形特征，如生长迟缓、小头畸形、睑裂、鼻梁宽和人中光滑，让人想起 Dubowitz 综合征（ 223370 ）。

▼ 动物模型

Abbasi-Moheb 等人（2012）在果蝇中发现了 Nsun2 直向同源物的普遍表达。删除位于 X 染色体上的果蝇基因会导致正常的存活和大脑形态，但会损害更高的认知功能，如嗅觉条件测试中严重受损的短期记忆所示。野生型基因的全神经元表达挽救了这种缺陷。

▼ 等位基因变体（ 5个精选示例）：

.0001 智力低下，常染色体隐性遗传 5
NSUN2、GLN227TER
Abbasi-Moheb 等人在 3 个同胞中，由近亲伊朗父母所生，患有常染色体隐性遗传智力低下 5（MRT5; 611091 ）（2012）鉴定了 NSUN2 基因中的纯合 679C-T 转换，导致 gln227-to-ter（Q227X） 替换。该突变在 1,309 名对照中未发现，导致患者细胞中 NSUN2 转录物完全丢失。受影响的个体有一些轻微的畸形特征，包括小头畸形、长而窄的脸、浓密的眉毛和突突、近距、大鼻子、长鼻柱和发育不全的鼻翼、人中短和上唇饱满。许多人身材矮小，有些人后来出现肌肉张力亢进和痉挛。未观察到脑畸形。该家庭此前曾被纳吉马巴迪等人（2007 年）作为家庭 M192。

.0002 智障，常染色体隐性遗传 5
NSUN2、GLN372TER
Abbasi-Moheb 等人在 2 个同胞中，由近亲伊朗父母（家庭 G013）出生，拥有 MRT5（611091）（2012）鉴定了 NSUN2 基因中的纯合 1114C-T 转换，导致 gln372-to-ter（Q372X） 替换。该突变在 1,309 名对照中未发现，导致患者细胞中 NSUN2 转录物完全丢失。

.0003 智障，常染色体隐性遗传 5
NSUN2、IVS5、交流
Kuss 等人先前报道的MRT5（ 611091 ）的近亲库尔德家庭的受影响成员（2011 年）作为 M314 家族，Abbasi-Moheb 等人（2012）鉴定了外显子 6 上游 11 个核苷酸的纯合 A-C 颠换，导致外显子 6 的跳跃、移码和过早终止（Ile179ArgfsTer192）。该突变在 1,309 名对照中未发现，导致患者细胞中主要 NSUN2 转录物的丢失。

.0004 智障，常染色体隐性遗传 5
NSUN2, GLY679ARG
在 3 个姐妹中，由近亲巴基斯坦父母所生，拥有 MRT5（ 611091 ），Khan 等人（2012）鉴定了 NSUN2 基因的外显子 19 中的纯合 2035G-A 转换，导致高度保守残基处的 gly679-to-arg（G679R） 取代。在多个对照或对照数据库中未发现该突变。体外功能表达研究表明，突变蛋白未能正常定位于核仁，并在 80% 的转染细胞中积累在核质中，这与细胞内定位受损一致。所有女孩的精神运动发育迟缓，言语受限、构音障碍和躯体发育不良。畸形特征包括长脸和鼻子，鼻尖突出，人中短。所有人都有远端肌病的迹象，四肢肌张力不同，反射活跃，足底反应模棱两可。

.0005 智力低下，常染色体隐性遗传 5
NSUN2、IVS5AS、GC、-1
Martinez 等人在 3 个同胞中，由黎巴嫩血统父母所生，拥有 MRT5（ 611091 ）（2012）在位于 NSUN2 基因外显子 6 起始上游 1-bp 的高度保守核苷酸处鉴定出纯合 G 到 C 颠换。每个未受影响的父母都是杂合的突变，在 1,000 个中东对照外显子组或 96 个阿拉伯对照中未发现该突变。该突变是通过外显子组测序发现的。患者成纤维细胞的 RT-PCR 显示 mRNA 不稳定和缺乏 NSUN2 蛋白。免疫染色显示在患者细胞的核质或细胞核中没有可检测到的 NSUN2 信号。患者细胞还显示在 C47 和 C48 处缺乏 tRNA-asp 的位点特异性 5-胞嘧啶甲基化，这与 NSUN2 功能丧失一致。除发育迟缓外，患者还具有发育迟缓、小头畸形、睑裂、鼻梁宽、人中光滑等畸形特征。223370）。