假尿苷合酶 1; PUS1

HGNC 批准的基因符号：PUS1

细胞遗传学位置：12q24.33 基因组坐标（GRCh38）：12:131,929,267-131,945,895（来自 NCBI）

在核苷酸掺入 RNA 后，PUS1 将尿苷转化为假尿苷（Chen 和 Patton，1999）。该酶参与多种细胞质和线粒体 tRNA 的转录后修饰（Metodiev 等人总结，2015）。

▼ 克隆和表达

通过搜索与酵母 Pus1 相似的序列，Chen 和 Patton（1999）鉴定并克隆了小鼠 Pus1。推导的小鼠蛋白含有393个氨基酸。他们通过筛选 HeLa 细胞文库和 5-prime RACE 克隆了人类 PUS1。推导的人蛋白含有 348 个氨基酸，与小鼠 Pus1 具有 92% 的同一性。Northern 印迹分析在所有检查的小鼠组织（肝脏、心脏、肾脏和脾脏）和小鼠单核细胞系中检测到 1.4、1.6 和 4.3 kb 的转录本。4.3-kb 转录物仅在整个 RNA 中可见，而在 mRNA 中未见。

费尔南德斯-维扎拉等人（2007）鉴定并克隆了 PUS1 的 3 个剪接变体。PUS1-1 编码具有 N 末端线粒体前导肽的蛋白质。Western blot分析检测到全长PUS1-1的表观分子量为47 kD，成熟蛋白缺乏线粒体定位信号，约为37 kD。PUS1-2 和 PUS1-3 转录本在 5 引物非翻译区有所不同，但编码与 PUS1-1 相关的相同蛋白质，该蛋白质以内部甲硫氨酸（met29）开头。免疫荧光将 PUS1-1 定位于线粒体，将 PUS1-2 和 PUS1-3 定位于细胞核。

▼ 基因功能

Chen 和 Patton（1999）在大肠杆菌中表达后测定了重组小鼠 Pus1。纯化的蛋白质将多种 tRNA 底物中的尿苷转化为假尿苷。Chen 和 Patton（1999）无法测量重组人 PUS1 的酶活性，他们将此归因于与小鼠蛋白相比，人蛋白中缺少 45 个 N 端氨基酸。

通过细胞器导入测定，Fernandez-Vizarra 等人（2007）表明 PUS1-1 通过 TOM/TIM 蛋白易位系统（参见 TIMM10；602251）导入线粒体，该系统由线粒体膜电位驱动。成熟的 PUS1-1 内化于线粒体内部隔室中。线粒体膜电位的药理学阻断可阻止 PUS1-1 输入。

卡莱尔等人（2014）使用 Pseudo-seq（一种用于假尿苷鉴定的全基因组单核苷酸分辨率方法）对酿酒酵母和人类 RNA 中的假尿苷化进行了全面分析。伪序列准确识别非编码 RNA 中已知的修饰位点以及许多新位点，并揭示 mRNA 中的数百个假尿苷化位点。遗传分析允许卡莱尔等人（2014）将大多数新修饰位点分配给 7 个保守的假尿苷合酶中的 1 个，即 PUS1-4、6、7 和 9。值得注意的是，mRNA 中的大多数假尿苷都是根据环境信号进行调节的，例如酵母中的营养剥夺和人类细胞中的血清饥饿。卡莱尔等人（2014）在 89 个人类 mRNA 中保守地鉴定出 96 个假尿苷。与酵母一样，一些假尿苷修饰受细胞生长状态调节，并且在整个转录本中发现了修饰位点。在人类非编码 RNA 中发现了新的假尿苷，包括 rRNA 中的 4 个以前未知的位点以及长非编码、sn- 和 snoRNA 中的位点。受调节的 mRNA 假尿苷化现象从酵母到人类都是保守的。

▼ 测绘

Bykhovskaya 等人（2004）在染色体 12q24.33 上鉴定了线粒体肌病和铁粒幼细胞性贫血（MLASA1; 600462）关键区域内的 PUS1 基因。

▼ 分子遗传学

在 2 个患有 MLASA1 的伊朗犹太家庭的所有受影响成员中，Bykhovskaya 等人（2004）在 PUS1 基因（R116W; 608109.0001）中发现纯合错义突变。另一种由角化不良蛋白基因（DKC1; 300126）编码的假尿苷合酶的突变与 2 种与骨髓功能障碍相关的人类疾病有关：X 连锁先天性角化不良（305000）和 Hoyeraal-Hreidarsson（300240）综合征。

巴顿等人（2005）从具有 R116W 突变的 MLASA1 患者、其父母、未受影响的同胞和对照的淋巴母细胞系中分离出总 RNA。他们发现，来自 MLASA1 患者的线粒体和细胞质 tRNA 在通常由 PUS1 修饰的位点上缺乏修饰，而来自对照、未受影响的同胞或父母的 tRNA 在这些位置上都有假尿苷。免疫组织化学染色显示PUS1蛋白在细胞核、细胞质和线粒体中的分布，并且患者和未受影响的家庭成员之间没有差异。巴顿等人（2005）得出结论，MLASA1 与特定位点的 tRNA 假尿苷化缺失或大大减少有关。

费尔南德斯-维扎拉等人（2007）报道了 2 名患有 MLASA1 的意大利兄弟，他们鉴定出 PUS1 基因无义突变的纯合性（608109.0002）。

▼ 等位基因变异体（3 个选定示例）：

.0001 肌病、乳酸中毒和铁粒幼细胞贫血 1
PUS1、ARG116TRP
在来自 2 个伊朗血统犹太家庭的受影响个体中，患有线粒体肌病和铁粒幼细胞贫血（MLASA1；600462），先前由 Inbal 等人描述（1995）以及 Casas 和 Fischel-Ghodsian（2004），分别是 Bykhovskaya 等人（2004）证明了 PUS1 基因外显子 3 中 656C-T 转变导致的 arg116-to-trp（R116W）突变的纯合性是该疾病的原因。该突变导致假尿苷合酶 1 催化中心发生非保守氨基酸变化。

.0002 肌病、乳酸中毒和铁粒幼细胞贫血 1
PUS1、GLU220TER
2 名患有线粒体肌病和铁粒幼细胞贫血的意大利兄弟（MLASA1; 600462），出生于第六表亲父母 Fernandez-Vizarra 等人（2007）鉴定了 PUS1 基因中 658G-T 颠换的纯合性，导致 PUS1-1 同工型中出现 glu220-to-ter（E220X）取代。父母的突变是杂合的。哥哥智力超常，12岁时因呼吸衰竭去世；他的弟弟有智力障碍，没有肌肉萎缩，13岁时还活着。

.0003 肌病、乳酸酸中毒和铁粒幼细胞贫血 1
PUS1、ARG295TRP
一名 26 岁女性，土耳其近亲出生，患有长期肌病、乳酸酸中毒和铁粒幼细胞贫血 1（MLASA1；600462），Metodiev 等人（2015）鉴定了 PUS1 基因外显子 5 中的纯合 c.883C-T 转换，导致保守残基处的 arg295 至 trp（R295W）取代。该突变是通过外显子组测序发现并通过桑格测序确认的，根据 dbSNP、1000 基因组计划和外显子组变异服务器数据库进行筛选，并与家族中的疾病进行分离。没有对该变体进行功能研究。