MutS 同源物 4; MSH4
- MutS，大肠杆菌，同源物，4
HGNC 批准的基因符号：MSH4
细胞遗传学定位：1p31.1 基因组坐标（GRCh38）：1:75,796,881-75,913,241（来自 NCBI）
▼ 克隆与表达
大肠杆菌 MutHLS 系统在整个进化过程中高度保守。真核途径导致 MutS 同源物的特化，例如 MSH2（609309），这些同源物已进化到在 DNA 错配修复和减数分裂重组中发挥关键作用。属于该家族的减数分裂特异性基因仅在酵母中被发现。在酿酒酵母中，MSH4（MutS 同源物 4）是一种减数分裂特异性蛋白，不参与错配校正。该蛋白质是减数分裂 I 时同源染色体相互重组和正确分离所必需的。 Paquis-Flucklinger 等人（1997） 鉴定了人类 MSH4 同源物。预测的 936 个氨基酸序列与酿酒酵母 MSH4 蛋白具有 28.7% 的同一性。通过Northern印迹分析，
Kneitz 等人使用人类 MSH4 探针对小鼠组织进行 Northern 印迹分析（2000） 仅在睾丸中检测到 3.2 kb 的转录本。免疫荧光显微镜显示小鼠 Msh4 在产后第 17 天的前期 I 期间与精母细胞减数分裂染色体上的联会复合体和轴元件蛋白 Cor1（604759） 共定位。
▼使用酵母 2 杂交分析的 基因功能，Winand 等人（1998） 发现 MSH4 和 MSH5 之间存在直接相互作用（603382）。MSH4 和 MSH5 均不形成同源寡聚物。
为了研究 MLH3（604395） 在减数分裂重组过程中是否起作用，Santucci-Darmanin 等人（2002）分析了其在哺乳动物生殖细胞中的表达。MLH3 基因在小鼠减数分裂细胞和人类睾丸中表达，并且（如免疫沉淀测定所示）MLH3 蛋白在小鼠精母细胞中发现。已知参与减数分裂重组的减数分裂特异性 MSH4 蛋白与小鼠减数分裂细胞提取物中的 MLH3 进行免疫共沉淀。两种可能在人类睾丸中表达的 MLH3 蛋白异构体（MLH3 和 MLH3-δ-7）在体外与 MSH4 蛋白相互作用。作者提出，MLH3与哺乳动物减数分裂细胞中的MSH4相关，并且MLH3可能在哺乳动物减数分裂重组中发挥作用。
斯诺登等人（2004） 证明纯化的人 MSH4-MSH5 异二聚体独特地结合到霍利迪连接处。霍利迪连接体通过增加 ADP-ATP 交换速率来刺激 MSH4-MSH5 的 ATP 水解。MSH4-MSH5二聚体形成了一个不依赖于水解的滑动夹，该滑动夹从霍利迪连接体交叉区域分离，包含2个同源双链DNA臂。斯诺登等人（2004） 得出结论，MSH4-MSH5 异二聚体稳定并保留减数分裂双分子双链断裂修复中间体。
卡纳沃等人（2020） 表明，人类 MutS-γ（MSH4 和 MSH5 的复合物，支持交叉）结合分支重组中间体，并与 MutL-γ（MLH1（120436） 和 MLH3 的复合物）相关，稳定联合分子结构和相邻双链 DNA 上的整体。MutS-γ 直接刺激 MutL-γ 核酸内切酶对 DNA 进行切割。MutL-γ 活性会被核酸外切酶 1（EXO1; 606063） 进一步刺激，但仅当 MutS-γ 存在时才有效。复制因子 C（RFC；参见 102579）和增殖细胞核抗原（PCNA；176740）是核酸酶整体的附加成分，从而触发交叉。MutL-γ 不能与 Pcna 相互作用的酿酒酵母菌株在形成交换方面存在缺陷。MutL-γ-MutS-γ-EXO1-RFC-PCNA 核酸酶整体优先使用霍利迪连接体切割 DNA，但它没有表现出典型的拆分酶活性。相反，数据表明，核酸酶整体通过在连接点附近的双链 DNA 上产生切口来处理减数分裂重组中间体。作者提出，由于 MutL-γ 造成的 DNA 切口取决于其辅助因子，MutS-γ 和 RFC-PCNA 在减数分裂重组中间体上的不对称分布可能会导致 DNA 裂解的偏差。他们认为，这种 MutL-γ 核酸酶激活模式可以解释减数分裂染色体中霍利迪连接或其前体的交叉特异性加工。数据表明，核酸酶整体通过在连接点附近的双链 DNA 上产生切口来处理减数分裂重组中间体。作者提出，由于 MutL-γ 造成的 DNA 切口取决于其辅助因子，MutS-γ 和 RFC-PCNA 在减数分裂重组中间体上的不对称分布可能会导致 DNA 裂解的偏差。他们认为，这种 MutL-γ 核酸酶激活模式可以解释减数分裂染色体中霍利迪连接或其前体的交叉特异性加工。数据表明，核酸酶整体通过在连接点附近的双链 DNA 上产生切口来处理减数分裂重组中间体。作者提出，由于 MutL-γ 造成的 DNA 切口取决于其辅助因子，MutS-γ 和 RFC-PCNA 在减数分裂重组中间体上的不对称分布可能会导致 DNA 裂解的偏差。他们认为，这种 MutL-γ 核酸酶激活模式可以解释减数分裂染色体中霍利迪连接或其前体的交叉特异性加工。
库尔卡尼等人孤立地（2020） 表明 PCNA 对于交叉偏倚解析非常重要。人类酶的体外测定表明 PCNA 和 RFC 足以激活 MutL-γ 核酸内切酶。MutL-γ 进一步受到前交叉因子 EXO1 和 MutS-γ 的共依赖性活性的刺激，后者与霍利迪连接体结合。作者发现 MutL-γ 还结合各种分支 DNA，包括霍利迪连接点，但它没有表现出典型的拆分酶活性，这表明核酸内切酶切割邻近连接分支点以实现拆分。在体内，Rfc 促进出芽酵母中 MutL-γ 依赖性交换。此外，Pcna 定位于沿突触染色体的预期交叉位点。库尔卡尼等人。
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Paquis-Flucklinger 等人通过荧光原位杂交进行作图（1997） 将 MSH4 基因定位到染色体 1p31。
▼ 动物模型
克奈茨等人（2000） 产生了 Msh4 缺陷的小鼠。这些小鼠存活并发育正常，但睾丸重量较低。Msh4 -/- 雄性有正常的性行为和攻击性，但不育。Msh4 -/- 雌性出生后早期，大多数卵母细胞从卵巢中丢失，表明在 dictyate 逮捕之前卵母细胞已丢失。出生后一个月，野生型卵巢富含卵母细胞，而 Msh4 -/- 雌性的卵巢非常小，几乎没有卵母细胞。Msh4 -/- 精母细胞和卵母细胞中的染色体配对受损，并与减数分裂染色体上 Rad51（179617） 焦点的定位增加有关，这种表型与在 Msh5 -/- 小鼠中观察到的表型相似。同时缺乏 Msh4 和 Msh5 的双突变小鼠也能存活，但不能生育。
