SMG1 无义介导的 mRNA 衰变相关的 PI3K 相关激酶; SMG1

SMG1，线虫，
PI3 激酶相关激酶 SMG1的同源物
LAMBDA/IOTA 蛋白激酶 C 相互作用蛋白；LIP
KIAA0421

HGNC 批准的基因符号：SMG1

细胞遗传学定位：16p12.3 基因组坐标（GRCh38）：16:18,804,857-18,926,427（来自 NCBI）

▼ 描述

磷脂酰肌醇激酶（参见 171834）相关激酶（PIKK）家族的成员，例如 SMG1，在细胞生长和应激反应途径中发挥核心作用。SMG1 参与无义介导的 mRNA 衰减、基因毒性和氧化应激途径以及 TNF（191160）诱导的细胞凋亡（Yamashita 等人总结，2009）。

▼ 克隆和表达

在以 lambda/iota PKC（PRKCI; 600539）调节结构域为诱饵的人胎盘 cDNA 文库的酵母 2 杂交筛选中，Diaz-Meco 等人（1996）克隆了 SMG1，他们将其称为 LIP。该 cDNA 编码推导的 713 个氨基酸的蛋白质，计算分子量为 80 kD。Northern 印迹分析显示 6.5 kb 转录物在胎盘、脑、肺和脾中表达，但在肝脏中不表达。

Denning 等人通过数据库搜索与线虫 SMG1 同源的序列（2001）鉴定了人类 SMG1 的部分序列。他们从慢性粒细胞白血病 cDNA 文库中克隆了全长 cDNA。推导的 3,031 个氨基酸蛋白的计算分子量为 340 kD，包含保守的 ATP 结合位点、催化结构域内的 DXXXXN 和 DXX 基序，以及 PIK 相关激酶中常见的短 FATC C 端区域。Northern 印迹分析检测到 11.6 kb 转录物在多个组织和细胞中广泛表达，其中在心脏、骨骼肌、肾脏和肝脏中表达最高。

通过连续的背面筛选，Yamashita 等人（2001）分离了 SMG1 的重叠 cDNA 克隆并确定了全长序列。推导的 3,657 个氨基酸蛋白的计算分子量接近 410 kD，与秀丽隐杆线虫的同源蛋白具有约 50% 的同一性。第二个假定起始位点编码 3,529 个氨基酸的蛋白质，计算分子量为 396 kD。Northern 印迹分析检测到几种人类细胞系中 10 kb 转录物的表达。在人、猴、大鼠和小鼠来源的各种细胞系的蛋白质印迹分析中，抗 SMG1 抗体识别 400 kD 和 430 kD 的 2 种蛋白质。

Brumbaugh 等人通过搜索 PI3 激酶相关激酶的数据库，然后对人脑和 Jurkat T 细胞 cDNA 文库进行 PCR，发现了这一点（2004）克隆了 SMG1 剪接变体。推导的 3,521 个氨基酸蛋白质的计算分子量为 395 kD。该 SMG1 蛋白的 N 末端比 Yamashita 等人描述的蛋白短 8 个氨基酸（2001）由于包含外显子 4 而不是外显子 5。转染的人胚胎肾细胞的蛋白质印迹分析检测到 SMG1 的表观分子质量为 395 kD。

▼ 基因功能

Diaz-Meco 等人在体外结合测定中使用了几种重组 PKC 同种型（1996）证实了 LIP 和 PRKCI 同种型之间的特异性相互作用。通过突变分析，他们确定 LIP 与 PRKCI 的锌指结构域特异性结合。通过使用 LIP 转染的 HeLa 细胞，他们发现了 LIP 和 PRKCI 之间物理和功能相互作用的证据；LIP/PRKCI 相互作用可以激活含有 kappa-B 依赖性启动子的报告质粒。

丹宁等人（2001）发现用野生型 SMG1 转染的人肾细胞的免疫沉淀物在自磷酸化测定和使用通用磷酸受体作为底物的测定中具有活性。SMG1 还表现出对 Mn2+ 而非 Mg2+ 的强烈偏好，并受到纳摩尔浓度的渥曼青霉素的抑制，与其他 PIK 相关激酶的发现类似。尽管存在推定的雷帕霉素结合域，但它并未被雷帕霉素抑制。

山下等人（2001）发现从 HeLa 细胞裂解物中免疫沉淀的 400-kD 和 430-kD SMG1 蛋白都能够进行自磷酸化。通过突变分析，他们确定 asp2331 是内在自磷酸化活性所必需的。他们还发现，SMG1（而非激酶失活点突变体）的过度表达会导致 UPF1/SMG2（RENT1；601430）（mRNA 监视复合体的成员）C 端 SQ 基序中特定丝氨酸残基的磷酸化。通过共表达和免疫沉淀测定，他们确定 SMG1 与 mRNA 监视复合物的其他成分 UPF2（605529）和 UPF3A（605530）相关。研究发现，渥曼青霉素和咖啡因可抑制 SMG1 的激酶活性，而星形孢菌素和雷帕霉素则不会。

布伦博等人（2004）发现 SMG1 是一种基因毒性应激激活蛋白激酶，与人类细胞中的 ATM（607585）表现出一些功能重叠。ATM 和 SMG1 均磷酸化检查点蛋白 p53（TP53; 191170）和 UPF1 中包含 S/TQ 的靶序列。细胞暴露于基因毒性应激后，SMG1 的表达是 p53 最佳激活所必需的，SMG1 的耗竭会导致自发性 DNA 损伤并增加对电离辐射的敏感性。电离辐射暴露触发了 UPF1 磷酸化，ATM 和 SMG1 都促成了这些磷酸化事件。无义介导的 mRNA 衰减在 SMG1 缺陷细胞中受到抑制，但在 ATM 缺陷细胞中则不然。布伦博等人（2004）得出结论，SMG1 在维持基因组和转录组完整性方面发挥着作用。

格里姆森等人（2004）鉴定了秀丽隐杆线虫 Smg1 基因的无效等位基因，并证明 Smg1 激酶活性是体内无义介导的 mRNA 衰减（NMD）和体外 Smg2 磷酸化所必需的。

SMG1 在识别过早终止密码子期间与剪接 mRNA 上的 UPF1、ERF1（ETF1; 600285）和 ERF3（GSPT1; 139259）形成监视复合物。如果监视复合体下游存在外显子连接复合体（EJC），SMG1 会磷酸化 UPF1，并且此步骤是 NMD 的速率限制。使用相互免疫沉淀分析，Yamashita 等人（2009）表明 SMG8（613175）和 SMG9（613176）在 HeLa 细胞裂解物中与 SMG1 紧密相关，并且 SMG9 似乎介导了这种相互作用。SMG8和SMG9均抑制SMG1的激酶活性，且均为SMG1的靶底物。SMG9 的消耗导致磷酸化 UPF1 的积累。SMG8 需要将 SMG1 募集到监视复合物中，并且 SMG8 的耗尽会导致含有核糖体、UPF1、ERF1、ERF3 的复合物的积累，以及剪接的 mRNA-蛋白质复合物上的 EJC。山下等人（2009）得出的结论是，他们的结果提供了 SMG1 激酶活性的调节机制，以及涉及核糖体和监视复合物重塑的过早终止密码子识别的机制。

▼ 测绘

Ishikawa 等人（1997）通过辐射杂交分析将 SMG1 基因定位到 16 号染色体。作者：FISH，Yamashita 等人（2001）将本地化改进为 16p12。