前 mRNA 加工因子 31; PRPF31

• 前体 mRNA 加工因子 31，酿酒酵母，同源物；PRP31

HGNC 批准的基因符号：PRPF31

细胞遗传学位置：19q13.42 基因组坐标（GRCh38）：19:54,115,705-54,131,718（来自 NCBI）

PRPF31 是剪接体复合物的组成部分。在 U4 和 U6（180692） RNA 和 15.5K 蛋白（NHP2L1; 601304） 附着后，它被招募到内含子中。PRPF31 的添加对于剪接体复合物向激活状态的转变至关重要（Liu et al., 2007）。

▼ 克隆与表达

Vithana 等人使用生物信息学支持的定位克隆方法（2001） 将常染色体显性视网膜色素变性 11 基因座（RP11; 600138） 的基因组区域缩小到 19q13.4 上标记 D19S927 和 D19S781.2 之间约 600 kb 的区域。在该区域内，他们鉴定了 PRPF31 基因，它是酿酒酵母前 mRNA 剪接基因 Prp31 的同源物（Weidenhammer 等，1996）。PRPF31 编码一个假定的 499 个氨基酸的蛋白质，与其酿酒酵母和粟酒裂殖酵母同源物分别有 20% 和 38% 的同一性。与酵母基因的序列同一性水平表明 PRPF31 可能参与前 mRNA 剪接。PRPF31 及其同源物都包含与 Nop 同源的区域，Nop 是一个假定的 snoRNA 结合结构域。在酵母 Prp31 中，Nop 结构域被认为介导剪接体组装所需的蛋白质-RNA 相互作用。PRPF31 在其内侧区域也有假定的核定位信号，为核作用提供了进一步的证据。

▼ 基因功能

PRPF31 蛋白和另外 2 个已发现在色素性视网膜炎中发生突变的基因 PRPF3（607301） 和 PRPF8（607300） 的基因产物，已在分离的功能剪接体中被发现（Zhou et al., 2002）。这些蛋白质的所有 3 种酵母同源物都参与转变为催化活性状态所需的剪接体成分的功能。

▼ 生化特征

刘等人（2007） 报道了与蛋白质 15.5K（601304） 和 U4（180692） 5 素茎环复合物中 PRP31 片段的晶体结构，分辨率为 2.6 埃。PRP31 片段包括 NOP 结构域和卷曲螺旋区域。15.5K 稳定了用于添加 PRP31 的 RNA K 转角区域，并且 PRP31 的 NOP 结构域与 15.5K 和 RNA 相互作用。PRP31 的卷曲螺旋区域不参与相互作用。核心 15.5K RNA 复合物的构象不受添加 NOP 结构域的影响，但 NOP 结构域稳定了 RNA 五环。PRP31 识别 15.5K 与 U4atac（RNU4A; 601428） 以及 U4 的复合物，并且与 RNA 的相互作用是序列无关的。his270 的丢失或改变降低了 PRP31 对 15.5K-RNA 复合物的亲和力，

▼ 基因结构

Vithana 等人通过基因组序列分析（2001） 确定 PRPF31 基因包含 14 个外显子，跨度约为 18 kb。

▼

通过 BAC 和基因组序列分析进行绘图，Vithana 等人（2001） 将 PRPF31 基因定位到 19q13.4 上的 RP11 基因座。

▼ 分子遗传学

Vithana 等人（2001） 在 4 个 RP11 相关家族和 3 个散发性 RP 病例中发现了 PRPF31 基因突变（606419.0001-606419.0007）。前体 mRNA 剪接基因突变的鉴定表明剪接过程中存在缺陷，这是光感受器变性的一种新机制。

Deery 等人使用酵母互补测定（2002） 证明，将人类 A216P（606419.0002） 突变引入酵母直系同源物 PRP31p 只能部分挽救限制温度下的生长，表明剪接功能并未完全恢复。对人体细胞剪接功能的体内测定未检测到任何由 A216P 或 A194E（606419.0005） 突变引起的剪接效率或准确性缺陷，表明两者都不对剪接产生显性负效应。然而，对转染 PRPF31 的哺乳动物细胞进行的蛋白质印迹分析和免疫荧光显微镜检查表明，这两种突变都显着阻碍了蛋白质转位到细胞核中。

mRNA 剪接因子基因 PRPF31 的显性突变会导致外显率降低的色素性视网膜炎（RP11; 600138）。里沃尔塔等人（2006） 研究了 10 名患者的淋巴母细胞系中该基因的表达，其中 3 名患者没有临床症状，但有 6 种不同的 PRPF31 突变。对 6 个突变中的 5 个进行了表征，所有 5 个突变都产生了过早的无义密码子或消除了正常的起始密码子。半定量 RT-PCR 表明平均只有 17% 的 PRPF31 mRNA 来自突变等位基因，这可能是因为突变 mRNA 转录本被无义介导的衰变所降解。有症状患者的野生型加突变型 PRPF31 mRNA 表达量合计为对照组的 52% 至 77%。临床无症状携带者的 PRPF31 mRNA 水平与对照相似，比临床受影响患者高 29% 至 42%。结果表明，显性 RP11 突变的外显率与剩余野生型 PRPF31 等位基因的表达水平相关。由于 RP11 突变显然是无效等位基因，并且非外显率与高野生型等位基因表达相关，因此 PRPF31 基因突变的表型效应可能是由于单倍体不足所致。7 个管家基因（每个 4 至 15 个外显子）和 11 个单外显子组蛋白基因的表达水平表明，有内含子和无内含子基因的 mRNA 表达水平相似，表明 RP11 患者不存在普遍的 RNA 剪接异常。结果表明，显性 RP11 突变的外显率与剩余野生型 PRPF31 等位基因的表达水平相关。由于 RP11 突变显然是无效等位基因，并且非外显率与高野生型等位基因表达相关，因此 PRPF31 基因突变的表型效应可能是由于单倍体不足所致。7 个管家基因（每个 4 至 15 个外显子）和 11 个单外显子组蛋白基因的表达水平表明，有内含子和无内含子基因的 mRNA 表达水平相似，表明 RP11 患者不存在普遍的 RNA 剪接异常。结果表明，显性 RP11 突变的外显率与剩余野生型 PRPF31 等位基因的表达水平相关。由于 RP11 突变显然是无效等位基因，并且非外显率与高野生型等位基因表达相关，因此 PRPF31 基因突变的表型效应可能是由于单倍体不足所致。7 个管家基因（每个 4 至 15 个外显子）和 11 个单外显子组蛋白基因的表达水平表明，有内含子和无内含子基因的 mRNA 表达水平相似，表明 RP11 患者不存在普遍的 RNA 剪接异常。PRPF31 基因突变的表型效应可能是由于单倍体不足所致。7 个管家基因（每个 4 至 15 个外显子）和 11 个单外显子组蛋白基因的表达水平表明，有内含子和无内含子基因的 mRNA 表达水平相似，表明 RP11 患者不存在普遍的 RNA 剪接异常。PRPF31 基因突变的表型效应可能是由于单倍体不足所致。7 个管家基因（每个 4 至 15 个外显子）和 11 个单外显子组蛋白基因的表达水平表明，有内含子和无内含子基因的 mRNA 表达水平相似，表明 RP11 患者不存在普遍的 RNA 剪接异常。

瓦西姆等人（2007） 在英国的 118 名常染色体显性 RP 患者队列中发现了 6 个 PRPF31 突变，其中 4 个是新突变。不同突变的发病年龄和疾病严重程度各不相同。此外，携带相同突变的个体表现出一系列表型变异，表明其他修饰基因的参与。

里奥·弗里奥等人（2008）从具有 PRPF31 基因突变的 RP 患者中开发了淋巴细胞系（参见例如 606419.0001）。其中 5 个突变导致过早终止密码子，1 个导致外显子 2 的跳过。RP 细胞系显示突变 mRNA 的表达减少，从而导致 PRPF31 总蛋白丰度减少。没有检测到截短的蛋白质。存在的全长蛋白质的亚核定位不受影响。阻断无义介导的 mRNA 降解显着恢复了突变型 PRPF31 mRNA 的量，但没有恢复突变型蛋白质的合成，即使与蛋白质降解抑制剂结合使用也是如此。里奥·弗里奥等人（2008） 得出的结论是，大多数 PRPF31 突变通过激活去除突变 mRNA 和可能的蛋白质的监视机制而导致无效等位基因，

Tanackovic 等人通过定量 Northern 印迹中的 RNA 含量（2011） 确定正常人视网膜表达的主要小核 RNA（snRNA） 比其他测试组织多约 7 倍。视网膜表达的次要 snRNA 数量大约是其他组织的两倍，但睾丸除外，睾丸的次要 snRNA 含量相当。视网膜还显示出更高含量的加工前 mRNA。与正常人淋巴细胞相比，PRPF31、PRPF3 和 PRPF8 基因突变的患者淋巴细胞系在 snRNA 化学计量方面表现出突变和基因特异性变化，并且预催化 U4/U6.U5 复合物的组成也发生了改变。PRPF 基因的突变导致剪接体组装延迟，并伴有转录物特异性剪接缺陷和选择性剪接模式的改变。塔纳科维奇等人。

▼ 动物模型

在国际小鼠表型联盟（IMPC） 创建的 1,751 个敲除等位基因的研究中，Dickinson 等人（2016） 发现敲除人类 PRPF31 的小鼠同源物是纯合致死的（定义为在断奶前筛选至少 28 只幼崽后不存在纯合小鼠）。

▼ 等位基因变体（9 个选定示例）：

.0001 色素性视网膜炎 11
PRPF31、11-BP DEL、NT1115
属于 ADRP5 家族（Moore 等人的家族 4，1993），患有色素性视网膜炎-11（RP11；600138），Vithana 等人（2001） 在 PRPF31 基因的外显子 11 中发现了 11 bp 的缺失（核苷酸 1115 至 1125），导致产生 469 个残基的异常截短蛋白。

.0002 色素性视网膜炎 11
PRPF31、ALA216PRO
在 ADRP29 家族（Moore 等人的家族 3，1993）中，患有色素性视网膜炎-11（RP11；600138）（Al-Maghtheh 等人，1996），Vithana 等人（2001） 鉴定了 PRPF31 基因外显子 7 中核苷酸 646 处的 G 到 C 颠换，导致 ala216 到 pro 的取代（A216P）。该残基在酿酒酵母、粟酒裂殖酵母、果蝇和拟南芥中的同源基因中是保守的，并且在来自同一种族的 100 个对照中未发现该突变。

刘等人（2007） 确定 PRPF31 的 ala216 残基位于连接卷曲螺旋区域和 NOP 结构域的短环中。用脯氨酸取代 ala216 可能会改变环的结构和灵活性。

胡拉诺娃等人（2009）报道A216P突变蛋白的表达影响细胞增殖并改变与snRNP代谢相关的核Cajal小体的结构。这些影响可以通过 PRPF6 蛋白（PRPF31 的结合伙伴）的过度表达来逆转。尽管 ala216 不包含在 U4 或 U5 snRNP 相互作用域内，但 A216P 突变体与细胞核中 snRNP 之间的关联显着降低。A216P突变体的稳定性也受到严重影响，导致其快速降解。胡拉诺娃等人（2009） 得出结论，A216P 突变破坏了 PRPF31 蛋白结构的稳定性，进而减少了其与 snRNP 结合伙伴的相互作用，并导致其快速降解。

.0003 色素性视网膜炎 11
PRPF31，IVS6DS，AG，+3
属于 RP1907 家族，患有色素性视网膜炎-11（RP11；600138），先前由 Al-Maghtheh 等人报道（1996），维萨纳等人（2001） 在 PRPF31 基因内含子 6 供体位点的 +3 位置发现了 A 到 G 的转变。用于识别剪接位点的神经网络计算机程序预测该位点剪接的可能性会降低。保留内含子 6 将产生 186 个氨基酸的截短蛋白质。

瓦西姆等人（2007） 在另外 2 个不相关的家族中发现了这种突变（c.527+3A-G）。瓦西姆等人（2007）进一步调查了RP1907家族；对“无症状”母亲的眼底检查显示，鼻周边视网膜上有一些色素沉积。

.0004 视网膜色素变性 11
PRPF31，IVS6AS，42-BP DEL，-3
在 RP677 家族中，患有色素性视网膜炎-11（RP11；600138），Vithana 等人（2001）鉴定了-3至-45的IVS6缺失，去除了位于PRPF31基因内含子6的内含子分支点和剪接受体位点之间的重要多嘧啶束。

.0005 视网膜色素变性 11
PRPF31、ALA194GLU
在患有视网膜色素变性 11（RP11; 600138） 的个体 SP42 中，Vithana 等人（2001） 鉴定了 PRPF31 基因外显子 7 中核苷酸 581 处的 C 到 A 颠换，导致非保守氨基酸变化，ala194 变为 glu（A194E）。

刘等人（2007） 确定 ala194 位于 PRPF31 卷曲螺旋结构域的第二个螺旋内，并表明其对谷氨酸的取代可能会扰乱卷曲螺旋的结构或表面特性。

.0006 色素性视网膜炎 11
PRPF31、33-BP INS、NT580
在患有色素性视网膜炎-11（RP11; 600138） 的个体 SP14 中，Vithana 等人（2001） 鉴定了 PRPF31 基因密码子 194 中核苷酸 580 处的插入，即 33 bp 的重复。这复制了 ELERLEEACDM 残基，产生了 510 个残基的较长蛋白质。

.0007 色素性视网膜炎 11
PRPF31，1-BP INS，769A
在患有视网膜色素变性 11（RP11；600138） 的 SP117 个体中，Vithana 等人（2001） 在 PRPF31 基因的外显子 8 中鉴定出 1 bp 插入（769A），产生 277 个残基的截短蛋白质。

.0008 色素性视网膜炎 11
PRPF31, 12-BP DEL
Wang 等人（2003） 描述了一个患有常染色体显性色素性视网膜炎（RP11; 600138） 的中国家族 5 代，并表明致病突变是 PRPF31 基因外显子 5 中 12 bp 的缺失，导致氨基酸 111-114 的丢失（HKFI）。His111 是一种在整个进化过程中高度保守的氨基酸。与在大多数与 19p13.4（RP11） 相关的常染色体显性 RP 家族中观察到的不完全外显率相反，12-bp PRPF31 缺失似乎显示出高外显率。

.0009 色素性视网膜炎 11
PRPF31、IVS13、CG、+654
在先前报道的大型家庭中，隔离常染色体显性性视网膜炎色素（RP11; 600138），其渗透率降低（Berson et al。，1969; family W in McGee et al。，1997），其中广泛的筛查未能检测到A prpf31突变（McGee et al。et al.2002 al（2009） 鉴定了 PRPF31 基因的内含子 13（1374+654C-G） 中的 C-G 颠换，产生了一个新的剪接供体位点和 2 个突变亚型。在 8 名受影响个体、2 名专性携带者和 6 名无症状家庭成员中检测到该突变，但在 300 条对照染色体中未发现该突变。来自 3 名患者的淋巴细胞系显示，两种突变亚型都经历了无义介导的 mRNA 衰减，突变转录物水平大大降低，并且没有证据表明突变蛋白正在合成。里奥·弗里奥等人。