富含亮氨酸的 PPR 基序含有蛋白质; LRPPRC

富含亮氨酸蛋白质，130-KD；LRP130

HGNC 批准的基因符号：LRPPRC

细胞遗传学位置：2p21 基因组坐标（GRCh38）：2:43,886,223-43,995,988（来自 NCBI）

▼ 描述

LRPPRC 是调节线粒体转录后基因表达的大型蛋白质复合物的一部分（Sasarman et al., 2010）。

▼ 克隆与表达

Hou 等人使用针对 130 kD 凝集素结合蛋白的抗体（1994）从 HepG2 cDNA 表达文库中克隆了 LRPPRC，他们将其称为 LRP130。推导的 1,273 个氨基酸蛋白质的计算分子量为 130 kD。两个假定的替代翻译起始密码子编码 137 和 131 kD 的蛋白质。LRPPRC 含有 167 个亮氨酸残基，分布在整个蛋白质中每 15 至 19 个氨基酸，约占序列的 13%。LRPPRC 的 N 端一半富含半胱氨酸。LRPPRC 具有 4 个潜在的 N 连接糖基化位点、与 ATP 依赖性激酶的 ATP 结合位点具有同源性的序列，以及一个蛋白激酶 C（参见 176960）磷酸化位点。它没有分泌信号序列或疏水结构域。HepG2 细胞的 Northern 印迹分析揭示了主要 4 的表达。8 kb 转录本以及 5.2 和 7.0 kb 的次要转录本。瞬时转染的 COS-1 细胞的蛋白质印迹分析揭示了表观分子质量约为 130 kD 的双联体。

Liu 和 McKeehan（2002）指出 LRPPRC 的 N 末端包含多个富含亮氨酸的核转运信号副本，后面跟着一个 epsin（607262） N 末端同源（ENTH）区域和延伸至 C 末端的 SEC1 同源结构域。ENTH 结构域最常与参与内吞作用和细胞骨架组织的蛋白质相关，而 SEC1 结构域通常涉及囊泡转移。Northern 印迹分析证实所有测试组织中均存在 4.8、5.2 和 7.0 kb 的 LRPPRC 转录本。心脏、骨骼肌、肾脏和肝脏中的表达最高，脑、非粘膜结肠、脾脏和胎盘中的表达中等，小肠、胸腺、肺和外周血白细胞中的表达最低。

通过数据库分析，Mili 和 Pinol-Roma（2003）鉴定了 LRP130 的额外 5 引物序列，该序列编码 125 个 N 末端酸。这些额外的 N 端氨基酸在进化上是保守的，并且包含线粒体定位信号。作者还鉴定了可以充当核定位或输出信号的序列。HeLa 细胞的免疫组织化学分析显示大部分 LRP130 与线粒体标记物共定位。亚细胞分离证实了 LRP130 的线粒体关联。

▼ 基因结构

Mootha 等人（2003）确定 LRPPRC 基因包含 38 个外显子，基因组总长度约为 100 kb。

▼

通过基因组序列分析进行绘图，Mootha 等人（2003）将 LRPPRC 基因定位到染色体 2p21-p16。

Gross（2014）根据 LRPPRC 序列（GenBank BC050311）与基因组序列（GRCh38）的比对，将 LRPPRC 基因对应到染色体 2p21。

▼ 基因功能

通过酵母2-杂交分析，Liu 和 McKeehan（2002）确定 LRPPRC 的 SEC1 结构域与 C19ORF5（607573）、UXT（300234）、C6ORF34（605825）和 CECR2（607576）相互作用。注意到这些结合伙伴的假定功能，Liu 和 McKeehan（2002）假设 LRPPRC 具有将细胞骨架与囊泡转移、核胞质穿梭、转录、染色体重塑和胞质分裂整合的调节作用。

Mili 和 Pinol-Roma（2003）使用紫外线（UV）照射交联和寡聚（dT）色谱法表明，LRP130 直接与 HeLa 细胞线粒体组分中的聚（A） RNA 结合。LRP130 也在核部分中检测到，它与核糖核蛋白复合物中的 HNRNPA1（164017）相关的聚（A） RNA 结合。LRP130 与 HNRNPA1 共免疫沉淀，但仅在紫外线照射的细胞中，证实 LRP130 和 HNRNPA1 结合相同的 RNA。体外翻译的 LRP130 与固定化的聚（U） RNA 有效结合，与聚（G）和聚（C） RNA 结合效率较低；它不与聚（A）结合。删除分析显示，在 LRP130 的 11 个预测 PPR 基序中，只有 2 个 C 端 PPR 基序对于与 RNA 的高亲和力结合是必要且充分的。

线粒体核是一种大型复合体，平均含有 5 至 7 个线粒体 DNA（mtDNA）基因组和几种参与 mtDNA 复制和转录以及相关过程的蛋白质。博根哈根等人（2008）之前已表明 LRPPRC 与天然纯化的 HeLa 细胞核相关。使用甲醛交联技术，他们发现 LRPPRC 与 mtDNA 共纯化，并且是一种核心核蛋白。博根哈根等人（2008）通过蛋白质印迹分析证实了这些发现。他们指出，LRPPRC 被认为是参与线粒体复合物 IV 组装的伴侣，尽管它也结合核酸。

Sasarman 等人使用免疫共沉淀分析（2010）发现 LRPPRC 与 SLIRP（610211）相互作用。LRPPRC 和 SLIRP 在 250 kD 及以上的高分子质量复合物中均被检测到。在没有线粒体 mRNA 的情况下，这 2 种蛋白质表现出稳定性降低，但它们的相互作用不需要线粒体 mRNA。萨萨曼等人（2010）得出结论，LRPPRC 作为核糖核蛋白复合物的一部分参与转录后线粒体基因表达，调节成熟 mRNA 的稳定性和处理。

Ruzzenente 等人使用尺寸排阻色谱法（2012）发现小鼠肝脏 Lrpprc 作为表观分子质量约为 250 kD 的线粒体复合物的一部分进行迁移。在复合物中也检测到了 Slirp。实时 PCR 和免疫沉淀分析表明，由人 LRPPRC 和 SLIRP 组成的复合物结合了大量但经过选择的线粒体 mRNA，但不结合其他线粒体 RNA。

Harmel 等人通过改变小鼠中 Lrpprc 的表达（2013）发现 Lrpprc 调节未加工的线粒体前体转录本 Nd5（MTND5; 516005）-细胞色素 b（MTCYB; 516020）的量。然而，Lrpprc 对加工的 mRNA、rRNA 和 tRNA 的水平没有影响，也不会改变氧化磷酸化能力或线粒体转录。

▼ 分子遗传学

穆萨等人（2003）将 LRPPRC 鉴定为法裔加拿大 Leigh 综合征（LSFC）的候选基因，LSFC 是细胞色素 C 氧化酶（COX）缺陷的一种形式（MC4DN5; 220111）。他们对 2 名患者、1 名亲本和 1 名不相关对照的 LRPPRC 基因的所有 38 个外显子进行了测序，并在人类、小鼠、大鼠和河豚中保守的残基处鉴定出了 ala354 到 val（A354V; 607544.0001）的错义突变。穆萨等人（2003）对更多患者进行了基因分型，总共 22 名患者中，21 名是 A354V 突变纯合子，1 名是杂合子。正如预期的那样，A354V 突变在 32 名测试的父母中的 31 名中是杂合的，并且在 175 名不相关的对照中不存在。唯一一位 A354V 突变杂合的患者也是创始人风险单倍型杂合的。Mootha 等人推断他必须携带第二个明显的突变（2003）筛选了该患者的所有 38 个外显子，并鉴定了外显子 35 中的 8 bp 缺失，导致氨基酸 1,277 过早停止（607544.0002）。因此，该患者是复合杂合子。在他的母亲中也发现了相同的外显子 35 缺失，但在 350 个不相关的对照中却没有发现。

萨萨曼等人（2010）发现突变型 LRPPRC 正常靶向永生化 LSFC 患者成纤维细胞中的线粒体区室，但 LRPPRC 蛋白含量减少。体外测定显示，与对照组相比，LSFC 患者成纤维细胞中的 COX 活性降低。患者成纤维细胞还显示线粒体编码的 COX 亚基 I（MTCO1; 516030）和 II（MTCO2; 516040）数量减少，核编码复合物 IV 水平下降幅度较小。LSFC 患者成纤维细胞的线粒体 mRNA 稳态水平降低，并且线粒体蛋白质合成存在缺陷。LSFC 成纤维细胞中线粒体 rRNA 和 tRNA 正常。通过 siRNA 敲低对照成纤维细胞中的 LRPPRC，复制了氧化磷酸化复合物中的普遍组装缺陷。萨萨曼等人。

Olahova 等人对来自 7 个不相关家庭的 10 名患有 COX 缺乏症且非法裔加拿大人的患者进行了研究（2015）在 LRPPRC 基因中发现了 5 个不同的双等位基因突变（607544.0003-607544.0007）。来自 4 个不相关的印度或巴基斯坦血统家庭的患者具有相同突变（607544.0003）的纯合子。这些突变是通过全外显子组测序或候选基因测序发现的，并与家族中的疾病分开。对 3 名患者的成纤维细胞和肌肉组织的研究表明，与对照组相比，LRPPRC 蛋白水平降低，基础耗氧率显着降低。复合体 IV 亚基几乎完全丧失，其他线粒体呼吸亚基也有不同程度的丧失，特别是复合体 I，

▼ 动物模型

鲁泽南特等人（2012）发现 Lrpprc -/- 小鼠胚胎大约在胚胎第 8.5 天死亡。心脏和骨骼肌中 Lrpprc 的条件性敲除允许胚胎发育，但小鼠在 16 周龄前死亡，心脏逐渐增大。尽管 Slirp mRNA 正常，但 Lrpprc -/- 心脏同时缺乏 Slirp 蛋白。Lrpprc -/- 心脏的电子显微镜分析显示线粒体质量逐渐增加，嵴异常。对呼吸复合物的分析表明，Lrpprc 的缺失主要损害复合物 IV 的活性。线粒体转录本的 Northern 印迹分析显示，大多数 mRNA 在 4 周龄时显着减少。Lrpprc -/- 心中的从头翻译显示出广泛的失调，一些线粒体 mRNA 的翻译显着增加，而其他线粒体 mRNA 的翻译很少甚至没有。Lrpprc-/- 心脏还显示线粒体 mRNA 子集的异常多腺苷酸化。鲁泽南特等人（2012）提出 LRPPRC 和 SLIRP 通过维持和稳定核糖体外翻译失活 mRNA 池来调节 mRNA 翻译。

穆里埃等人（2014）研究了心脏条件性 Lrpprc 敲除的小鼠。Lrpprc -/- 心脏在 12 周龄时表现出 ATP 合酶寡聚体逐渐丧失，伴随着亚组装 ATP 合酶复合物的积累、严重的细胞色素 C 氧化酶缺乏、超极化膜电位、磷酸化状态下的线粒体呼吸减少、ATP 合成受损以及过氧化氢产量显着增加。电子冷冻断层扫描显示，Lrpprc -/- 心脏中的线粒体表现出明显的形态异常，并且通常由 ATP 合酶占据的嵴脊消失。穆里埃等人（2014）得出结论，LRPPRC 是线粒体 ATP 合酶的寡聚和组装所必需的，并且它的丢失导致无法正确地将 ATP 水解与质子易位耦合。

▼ 等位基因变体（7 个选定示例）：

.0001 线粒体复合物 IV 缺陷，核 5 型
LRPPRC，ALA354VAL
在 22 名法裔加拿大患者中，有 21 名患有线粒体复合物 IV 缺陷核 5 型（MC4DN5；220111），Mootha 等人（2003）鉴定了 LRPPRC 基因外显子 9 中核苷酸 1119 处 C 到 T 转变的纯合性，导致 ala354 到 val 突变（A354V）。另一名患者是 A354V 复合杂合子，外显子 35 存在 8 bp 缺失（607544.0002）。

.0002 线粒体复合物 IV 缺陷，核 5 型
LRPPRC，8-BP DEL，外显子 35
在 22 名线粒体复合物 IV 缺陷核 5 型（MC4DN5；220111）患者中，有 1 名患者，Mootha 等人（2003）鉴定了 LRPPRC 基因的主要 ala354 至 val 突变（A354V; 607544.0001）的复合杂合性和外显子 35 中的 8 bp 缺失，导致氨基酸 1,277 过早停止。

.0003 线粒体复合物 IV 缺陷，核 5 型
LRPPRC，IVS35DS，GT，+1
Olahova 等人在来自 4 个不相关家庭的 7 名患有线粒体复合物 IV 缺陷核型 5（MC4DN5; 220111）的患者中（2015）在内含子 35 中鉴定出纯合的 G-to-T 颠换（c.3900+1G-T），导致外显子 35（Arg1276_Lys1300del）完全跳过，正如 cDNA 研究所证实的。全外显子组测序发现3名先证者存在突变；通过候选基因测序发现了第四个先证者的突变。这些家庭来自巴基斯坦和印度。与对照组相比，2 名患者的成纤维细胞显示 LRPPRC 蛋白水平降低，基础耗氧率显着降低，但糖酵解率与对照组没有显着差异。研究结果表明，患者线粒体正以接近最大能力工作。

.0004 线粒体复合物 IV 缺陷，核型 5
LRPPRC，3-BP DEL，2595GGT
一名男孩（患者 8），由近亲土耳其父母出生，患有线粒体复合物 IV 缺陷核型 5（MC4DN5；220111），Olahova 等人（2015）在 LRPPC 基因中鉴定出纯合框内 3-bp 缺失（c.2595_2597delGGT），导致残基 val866（val866del）缺失。

.0005 线粒体复合物 IV 缺陷，核型 5
LRPPRC，3-BP DEL，2726AGA
一名女孩（患者 10），由伊拉克近亲出生，患有线粒体复合物 IV 缺陷核型 5（MC4DN5；220111），Olahova 等人（2015）在 LRPPC 基因中鉴定出纯合框内 3-bp 缺失（c.2726_2728delAGA），导致残基 lys909（lys909del）缺失。

.0006 线粒体复合物 IV 缺陷，核 5 型
LRPPRC，IVS13DS，AG，+7
Olahova 等人在一名患有线粒体复合物 IV 缺陷核型 5（MC4DN5; 220111）的白人男孩（患者 4）中进行了研究（2015）鉴定了 LRPPRC 基因中的复合杂合突变：内含子 13 中的 c.1582+7A-G 转变，导致剪接位点改变、外显子 13 的跳过和提前终止（Glu497Ter）；和 1-bp 重复（c.3147dupA；607544.0007），也会导致移码和过早终止（Gly1050ArgfsTer4）。对患者细胞的研究表明，这两种突变都会导致无义介导的 mRNA 衰减。与对照组相比，患者成纤维细胞的 LRPPRC 蛋白水平降低，基础耗氧率显着降低，并且有证据表明糖酵解增加，这可能代表对 ATP 合成减少的补偿。

.0007 线粒体复合物 IV 缺陷，核类型 5
LRPPRC，1-BP DUP，3147A
用于讨论 LRPPRC 基因中的 c.3147dupA 突变，导致移码和提前终止（Gly1050ArgfsTer4），该突变在线粒体复合物 IV 缺陷核类型 5（MC4DN5；MC4DN5； 220111），作者：Olahova 等人（2015），参见 607544.0006。