铁硫簇组装系数 IBA57

IBA57 与 ISCA1（ 611006 ）和 ISCA2（ 615317 ）一样，是线粒体中铁硫簇（ISC）组装机制的一部分。这 3 种蛋白质在线粒体 4Fe-4S 蛋白质的生物合成途径中发挥作用（Sheftel 等人，2012 年）。

▼ 克隆与表达

Nilsson 等人使用计算屏幕来识别编码参与血红素生物合成的线粒体蛋白的人类和小鼠基因（2009）确定了 IBA57，他们称之为 C1ORF69。

Sheftel 等人使用细胞分级分离、免疫印迹分析和共聚焦显微镜（2012）证明了人类 IBA57 的线粒体定位。

▼ 测绘

Gross（2013）根据 IBA57 序列（GenBank AK303837 ）与基因组序列（GRCh37）的比对，将 IBA57 基因对应到染色体 1q42.13。

▼ 基因功能

谢夫特尔等人（2012）使用 RNA 干扰来消耗 ISCA1、ISCA2 和 IBA57 的 HeLa 细胞，并观察到没有嵴膜的肿胀的线粒体。这些蛋白质的消耗还导致线粒体 4Fe-4S 蛋白质的活性降低，包括乌头酸酶（ACO2; 100850 ）、呼吸复合物 I（参见602985 ）和硫辛酸合酶（LIAS; 607031 ）。相比之下，细胞血红素含量和线粒体 2Fe-2S 铁螯合酶（FECH; 612386 ）不受影响。谢夫特尔等人（2012）提出 ISCA1、ISCA2 和 IBA57 专门参与了在 ISC 组装途径后期发挥作用的线粒体 4Fe-4S 蛋白的成熟。

▼ 分子遗传学

多发性线粒体功能障碍综合征 3

Ajit Bolar 等人在 2 个同胞中，由近亲摩洛哥父母所生，患有多种线粒体功能障碍综合征 3（MMDS3; 615330 ），导致围产期死亡（2013）鉴定了 IBA57 基因中的纯合突变（Q314P; 615316.0001）。该突变是通过纯合子作图和候选基因测序发现的。患者出生时有严重的张力减退、脑病和乳酸性酸中毒。患者组织的生化评估显示线粒体缺陷，特别是呼吸复合物 I、II 和 IV 以及含硫辛酸的酶 α-酮戊二酸脱氢酶和丙酮酸脱氢酶。体外功能表达研究和患者细胞研究表明，突变蛋白具有一些残留活性，但在低于生理临界水平时会发生蛋白水解降解。研究结果表明，这种疾病是由线粒体 Fe/S 蛋白组装缺陷引起的；细胞溶质和核 Fe/S 蛋白和铁代谢不受影响。

在一个男孩，由近亲摩洛哥父母所生，患有 MMDS3，Debray 等人（2015）在 IBA57 基因中发现了一个纯合错义突变（R146W; 615316.0003）。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离。患者细胞和 IBA57-null HeLa 细胞表现出呼吸复合物 I 和 II 的消耗以及硫辛酸依赖性线粒体蛋白水平的降低。IBA57-null HeLa 细胞中的互补研究表明，突变蛋白无法恢复生化表型，与功能丧失一致。患者细胞显示线粒体呼吸链 I 和 II 存在缺陷，线粒体蛋白脂酰化降低，表明 Fe/S 簇，特别是 4Fe-4S 簇的生物发生缺陷。

在 4 名无关的 MMDS3 患者中，Torraco 等人（2017）鉴定了 IBA57 基因中的纯合或复合杂合突变（参见，例如，615316.0004 - 615316.0006）。这些突变是通过对一组编码线粒体蛋白的基因进行靶向测序或通过对 IBA57 基因的直接测序而发现的，这些突变通过 Sanger 测序得到证实，并在 3 个可获得亲本 DNA 的家庭中与疾病分离。来自患者的成纤维细胞线粒体的蛋白质印迹分析显示线粒体呼吸复合物 I、II 和 IV 的不同程度降低，以及 SDHB（ 185470 ）的降低，以及线粒体脱氢酶的脂酰化程度不同程度的降低。ISCA2（ 615317）也减少了。

在来自 9 个中国 MMDS3 家庭的 11 名患者中，Liu 等人（2018）在 IBA57 基因中鉴定了 8 个不同的双等位基因突变（参见，例如，615316.0007 - 615316.0009）。有5个错义突变和3个截短突变。11 名患者中有 10 名携带相同的错义突变（Y96H；615316.0007），这被证明是一种创始人突变。未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

在来自 2 个 MMDS3 家族的 3 名患者中，Ishiyama 等人（2017）鉴定了 IBA57 基因中的复合杂合突变（参见，例如，615316.0010 - 615316.0011）。有1个错义突变和2个无义突变。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离。患者来源的细胞显示 IBA57 蛋白显着减少。虽然通过蛋白质印迹没有显着降低线粒体酶蛋白水平，但所有患者的复合物 II 活性均降低。SDHB 和 LIAS（ 607031 ）也有所减少，线粒体酶的脂酰化也有所减少。NFU1（ 608100）也减少了。这些发现与 4Fe-4S 簇组装的缺陷一致。野生型 IBA57 的表达恢复了这些生化缺陷，证实了突变导致功能丧失效应。

常染色体隐性痉挛性截瘫 74

在患有常染色体隐性遗传痉挛性截瘫 74（SPG74; 616451 ）的大型近亲阿拉伯家庭的受影响成员中， Lossos 等人（2015）鉴定了 IBA57 基因（ 615316.0002 ）中的纯合剪接位点突变。通过连锁分析和全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。对患者类淋巴母细胞的研究显示线粒体呼吸链复合物 I 和 II 的活性降低，这与亚形态突变一致。

▼ 动物模型

尼尔森等人（2009）发现在斑马鱼中靶向敲除 Iba57 会导致严重贫血。

▼ 等位基因变体（ 12个精选示例）：

.0001 多发性线粒体功能障碍综合征 3
IBA57、GLN314PRO
Ajit Bolar 等人在 2 个同胞中，由近亲摩洛哥父母所生，患有多种线粒体功能障碍综合征 3（MMDS3; 615330 ），导致围产期死亡（2013）鉴定了 IBA57 基因中的纯合 c.941A-C 颠换，导致 gln314-to-pro（Q314P）替换。该突变是通过纯合子作图和候选基因测序发现的。每个未受影响的父母都是杂合的突变，在几个大型对照数据库或 186 个对照摩洛哥等位基因中没有发现。患者出生时有严重的张力减退、脑病和乳酸性酸中毒。患者组织的生化评估显示线粒体缺陷，特别是呼吸复合物 I、II 和 IV 以及含硫辛酸酯的酶。因为 gln314 不是脊椎动物中的保守残基，并且位于蛋白质的非保守区域，所以Ajit Bolar 等人（2013）进行了详细的研究以评估该变体的致病性。蛋白质印迹和免疫荧光研究表明，患者线粒体中突变蛋白的水平几乎不可检测。复合物 II 和脂酰化蛋白也减少，这与线粒体 Fe/S 蛋白组装缺陷一致。将突变蛋白转染到 IBA57 耗尽的细胞中表明它具有一些残留活性，并且能够部分恢复 Fe/S 蛋白组装缺陷，特别是复合物 II 和 IV。进一步的研究表明，这种缺陷是线粒体蛋白特有的，因为细胞溶质 Fe/S 蛋白的生物合成和铁代谢在体外或患者体内都没有受到影响。最后，Q314P 被证明对蛋白水解敏感，

.0002 痉挛性截瘫 74，常染色体隐性遗传（1 个家族）
IBA57、678A-G
在患有常染色体隐性遗传痉挛性截瘫 74（SPG74; 616451 ）的大型近亲阿拉伯家庭的受影响成员中， Lossos 等人（2015）在 IBA57 基因的外显子 2 的 3-prime 末端鉴定出纯合 c.678A-G 转换（c.678A-G，NM_001010867.2），导致剪接缺陷。对患者细胞的分析表明，突变导致内含子 2 的保留，导致移码和截短的蛋白质，只有 280 个残基。通过连锁分析和全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。在 Exome Variant Server 数据库中未发现该突变。它在 340 条巴勒斯坦对照染色体中的 2 条中以杂合状态被发现。患者淋巴母细胞显示 IBA57 蛋白水平降低 90%，线粒体呼吸链复合物 I 和 II 亚基和活性降低 30% 至 40%。线粒体乌头酸酶（ACO2; 100850）活性和硫辛酸合成与对照组相比略有下降。研究结果与亚形态突变一致。

.0003 多发性线粒体功能障碍综合征 3
IBA57、ARG146TRP
Debray 等人在一个男孩，由近亲摩洛哥父母所生，患有多种线粒体功能障碍综合征 3（MMDS3; 615330 ）（2015）鉴定了 IBA57 基因中的纯合 c.436C-T 转换，导致保守残基处的 arg146-to-trp（R146W）取代。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离。针对 dbSNP 和 1000 Genomes Project 数据库过滤了该变体。患者细胞和 IBA57-null HeLa 细胞表现出呼吸复合物 I 和 II 的消耗以及硫辛酸依赖性线粒体蛋白水平的降低。IBA57-null HeLa 细胞中的互补研究表明，突变蛋白无法恢复生化表型，与功能丧失一致。患者细胞表现出线粒体呼吸链 I 和 II 的缺陷以及线粒体蛋白脂酰化的减少，

.0004 多发性线粒体功能障碍综合征 3
IBA57、TRP196GLY
Torraco 等人在一个女孩（患者 1）中，由无关父母所生，患有多发性线粒体功能障碍综合征 3（MMDS3；615330）（2017）鉴定了 IBA57 基因中的复合杂合错义突变：外显子 2 中的 c.586T-G 颠换（c.586T-G，NM_001010867.3），导致 trp196-to-gly（W196G）取代，以及c.686C-T 在外显子 3 中转变，导致 pro229 到 leu（P229L；615316.0005）替代。通过对一组编码线粒体蛋白的基因进行靶向重测序发现并通过 Sanger 测序证实的突变与家族中的疾病分离。在 dbSNP（build 142）、1000 Genomes Project 或 ExAC 数据库或内部数据库中找不到它们。与对照相比，患者细胞的蛋白质印迹分析显示 IBA57 蛋白显着减少。

.0005 多发性线粒体功能障碍综合征 3
IBA57、PRO229LEU
讨论 IBA57 基因中的 c.686C-T 转换（c.686C-T，NM_001010867.3），导致 pro229-to-leu（P229L）取代，在复合杂合状态的患者中发现多线粒体功能障碍综合征 3（MMDS3; 615330 ），作者Torraco 等人（2017），见615316.0004。

.0006 多发性线粒体功能障碍综合征 3
IBA57、PRO236SER
Torraco 等人在一名 12 岁突尼斯女孩（患者 3）中，可能由相关父母所生，患有多发性线粒体功能障碍综合征 3（MMDS3；615330）（2017 年）在 IBA57 基因的外显子 3 中鉴定出纯合 c.706C-T 转换（c.706C-T，NM_001010867.3），导致 pro236-to-ser（P236S）取代。通过对 IBA57 基因的直接测序发现并通过 Sanger 测序证实的突变与家族中的疾病分离。在 dbSNP（build 142）、1000 Genomes Project 或 ExAC 数据库或内部数据库中找不到它。与对照相比，患者细胞的蛋白质印迹分析显示 IBA57 蛋白显着减少。

.0007 多发性线粒体功能障碍综合征 3
IBA57、TYR96HIS
在 10 名患有多发性线粒体功能障碍综合征-3（MMDS3; 615330 ）的中国患者中，Liu 等人（2018）鉴定了 IBA57 基因中的复合杂合突变。所有 10 名患者在外显子 1 中都携带 c.286T-C 转换（c.286T-C，NM_001010867），导致 1 个等位基因发生 tyr96-to-his（Y96H）取代，并且单倍型分析表明该突变的创始人效应. 两个同胞（患者 1 和 2）在外显子 1 中携带 c.316A-G 转换，导致另一个等位基因上的 thr106 到 ala（T106A；615316.0008），而 3 名无关患者（患者 4、5 和 9 ）在外显子 3 中进行 c.697C-T 转换，导致 arg223-to-ter（R223X; 615316.0009）在另一个等位基因上。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离。针对 dbSNP、Exome Variant Server、1000 Genomes Project 和 ExAC 数据库过滤变体。未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0008 多发性线粒体功能障碍综合征 3
IBA57、THR106ALA
讨论 IBA57 基因中的 c.316A-G 转换（c.316A-G，NM_001010867），导致 thr106 到 ala（T106A）取代，在具有多个线粒体的 2 个同胞的复合杂合状态中发现Liu 等人的功能障碍综合征 3（MMDS3; 615330 ）（2018），见615316.0007。

.0009 多发性线粒体功能障碍综合征 3
IBA57、ARG223TER
讨论 IBA57 基因中的 c.697C-T 转换（c.697C-T，NM_001010867），导致 arg223-to-ter（R223X）取代，在多线粒体患者的复合杂合状态下发现Liu 等人的功能障碍综合征 3（MMDS3; 615330 ）（2018），见615316.0007。

.0010 多发性线粒体功能障碍综合征 3
IBA57、TYR108SER
在来自 2 个日本家庭的 3 名患有多发性线粒体功能障碍综合征 3（MMDS3; 615330 ）的患者中，Ishiyama 等人（2017）鉴定了 IBA57 基因中的复合杂合突变。所有患者都携带 c.323A-C 颠换（c.323A-C，NM_001010867），导致 1 个等位基因发生 tyr108 到 ser（Y108S）取代。两个姐妹（A 家族）携带 c.940C-T 转换，导致另一个等位基因的 gln314 到 ter（Q314X；615316.0011）替换，一个无关的女孩（B 家族）携带 c.150C-A 颠换, 导致 cys50-to-ter（C50X; 615316.0012）在另一个等位基因上。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离。针对 dbSNP（build 135）、1000 Genomes Project、Exome Variant Server 和 Japanese Genetic Variants 数据库过滤变体。

.0011 多发性线粒体功能障碍综合征 3
IBA57、GLN314TER
讨论 IBA57 基因中的 c.940C-T 转换（c.940C-T，NM_001010867），导致 gln314-to-ter（Q314X）取代，在具有多个线粒体的 2 个同胞中发现复合杂合状态Ishiyama 等人的功能障碍综合征 3（MMDS3; 615330 ）（2017），见615316.0010。

.0012 多发性线粒体功能障碍综合征 3
IBA57、CYS50TER
讨论 IBA57 基因中的 c.150C-A 颠换（c.150C-A，NM_001010867），导致 cys50-to-ter（C50X）取代，在具有多个线粒体的 2 个同胞中发现复合杂合状态Ishiyama 等人的功能障碍综合征 3（MMDS3; 615330 ）（2017），见615316.0010。