视黄酸诱导基因1； RAI1
- 视黄酸诱导剂 1
HGNC 批准的基因符号：RAI1
细胞遗传学定位：17p11.2 基因组坐标（GRCh38）：17:17,681,458-17,811,453（来自 NCBI）
▼ 克隆与表达
塞兰斯基等人（1999） 在染色体 17p11.2 的不稳定区域内发现了 RAI1，该区域与多种神经系统疾病和恶性疾病相关。RT-PCR 检测到所有成人和胎儿组织中的表达。
Seranski 等人通过 cDNA 选择、RT-PCR 和使用胎儿脑 cDNA 文库的 RACE（2001）获得了全长RAI1 cDNA。推导的 1,863 个氨基酸蛋白包含由多态性 CAG 重复序列编码的 N 端聚谷氨酰胺片段。C 末端包含一段聚丝氨酸延伸段和 3 个 RAI1 结构域，它们与转录因子 20（TCF20；603107） 具有相似性。RAI1 没有潜在的跨膜疏水结构域。Northern印迹分析揭示了几种转录物的表达。除胎儿肝脏外，所有成人和胎儿组织和大脑区域均表达 8 kb 转录物。10 kb 转录物在心脏、肾脏、胰腺、胃、甲状腺、脊髓和淋巴结中表达较弱。仅在胎盘中检测到 1.5 kb 的转录本。
通过数据库分析，图卢兹等人（2003） 确定 CAG 重复包含在 RAI1 的编码区内。通过神经母细胞瘤细胞系cDNA的EST组装和PCR，克隆RAI1。推导的蛋白质含有 1,906 个氨基酸，与小鼠 Rai1 具有 79% 的一致性。图卢兹等人（2003）指出，由 CAG 重复序列编码的多谷氨酰胺序列在 RAI1 中含有多达 18 个谷氨酰胺，而在小鼠同系物中仅含有 4 个。Northern 印迹分析证实了单个 8 kb 转录物在所有检查的人体组织中的表达。心脏和大脑的表达量最高。对各个大脑区域的 Northern 印迹分析检测到，除胼胝体之外的所有分析区域中均检测到相似的表达，胼胝体中未观察到表达。
▼ 基因结构
塞兰斯基等人（2001） 确定 RAI1 基因包含 8 个外显子，跨度约为 20 kb。
图卢兹等人（2003） 提出了 RAI1 基因仅包含 6 个外显子的证据。在他们的模型中，5-prime非翻译区由3个外显子编码，并且显着的CpG延伸位于外显子1和2的上游。启动子区域包含多种调节蛋白的结合位点，包括视黄酸响应元件。
▼ 测绘
通过基因组序列分析，Seranski 等人（1999）和图卢兹等人（2003） 将 RAI1 基因定位到染色体 17p11.2，位于 Smith-Magenis 综合征（SMS; 182290） 关键区域内。
沃尔兹等人（2004） 指出小鼠 Rai1 基因定位到 11 号染色体的一个区域，该区域与人类染色体 17p11.2 同线。
▼ 基因功能
Williams 等人使用定量实时 PCR（2012） 发现，通过 HEK293T 细胞中的小干扰 RNA 敲除 RAI1 会减少 CLOCK（601851） 的表达，CLOCK 是一种与 BMAL1（ARNTL; 602550） 异二聚化以激活昼夜节律反馈环路基因的转录因子。RAI1 敲低后，几个 CLOCK 靶基因和昼夜节律反馈环路的其他组成部分也表现出失调。通过 BMAL1 表达测量，U2OS-B 细胞中 RAI1 的敲低可缩短昼夜节律长度。携带常见 SMS 缺失、非典型 SMS 缺失或 RAI1 错义突变（Q1562R；607642.0005） 的人成纤维细胞表现出核心昼夜节律基因的表达失调。染色质免疫沉淀、微阵列分析、报告基因分析揭示了 CLOCK 基因内含子 1 中的功能性 RAI1 结合元件。威廉姆斯等人（2012） 得出结论，RAI1 是 CLOCK 基因表达的主要正调节因子，并且是昼夜节律调节因子。
▼ 分子遗传学
史密斯-马吉尼斯综合症
作者：FISH，Seranski 等人（1999） 确定 RAI1 基因在 SMS 中被删除。塞兰斯基等人（2001） 证实在所有分析的 SMS 患者中 RAI1 基因杂合缺失。对 13 名 SMS 患者的 CAG 重复序列进行了测序，但没有检测到扩展、移码或点突变。在正常个体和SMS患者中，通过凝胶电泳检测到5个不同的RAI1等位基因，序列分析显示CAG重复序列的大小范围为36至42 bp。
Smith-Magenis 综合征（SMS） 是一种智力低下综合征，通常与 17p11.2 缺失相关。受影响者具有特征性的行为异常，包括自残行为和睡眠障碍，以及明显的颅面和骨骼异常。斯莱格等人（2003） 在 3 个具有与 SMS 一致的表型特征但没有通过标准荧光原位杂交技术检测到的 17p11.2 缺失的个体中鉴定出显性移码突变（607642.0001-607642.0003），导致 RAI1 蛋白提前终止。他们认为 SMS 可能类似于之前描述的微缺失综合症，其中单个基因涉及大多数特征，但其他删除的基因可能会改变整体表型。
毕等人（2004） 报道了 2 名没有 FISH 可检测缺失的 SMS 患者中出现了 2 种新的 RAI1 突变，1 种移码突变和 1 种无义突变。对这 2 名患者、3 名之前报道的 RAI1 点突变病例以及常见缺失患者的临床特征进行比较表明，SMS 的大部分临床特征是由 RAI1 突变引起的，尽管即使在 RAI1 点突变的个体中也存在表型变异。RAI1 的生物信息学分析以及人类和小鼠直向同源物之间的比较基因组学揭示了 C 末端的锌指样植物同源结构域（PHD），该结构域在基于染色质的转录调节因子的 trithorax 组中是保守的。
吉里拉詹等人（2005） 对 4 个个体的 RAI1 基因进行了突变分析，这些个体的特征与 SMS 一致，并且没有 17p11.2 缺失。发现两名患者的 RAI1 存在小缺失，导致该蛋白发生移码和提前终止（分别为 607642.0006 和 607642.0007）。在另外 2 名患者中发现了错义突变（分别为 607642.0004 和 607642.0005）。其他基因组的直向同源物表明这些错义突变发生在该基因的相同保守区域。突变是从头发生的。这些患者的临床特征与 17p11.2 缺失中发现的临床特征不同，普遍不存在身材矮小和内脏异常。所有 4 名患者均出现发育迟缓、运动和认知技能下降、颅面和行为异常以及睡眠障碍。在 1 名患者中观察到癫痫发作，以前认为与 RAI1 突变无关。因此，RAI1 基因的单倍体不足与 SMS 的大多数特征相关，包括颅面、行为和神经系统体征和症状。
毕等人（2006） 描述了 2 名患有 SMS 和 RAI1 基因点突变的患者。其中一名是一名 9 岁男孩，他的七聚体阴道内有 1 个碱基对的从头缺失；作者指出，在 SMS 患者报告的 11 个突变中，5 个由于单碱基对插入或缺失引起的移码均发生在多聚 C 束内，其中 2 个发生在同一七聚体 C 束内。另一名患者是一名 5 岁女孩，她是一个复合杂合子，其错义突变遗传自她未患病的父亲，而 18 拷贝 CAG 重复遗传自她的母亲，她的母亲有 ADHD 病史。她的姐姐肥胖且有情绪问题，携带错义突变，但不携带大的 CAG 重复序列；在 120 个种族匹配的对照中未发现错义突变。毕等人。
吉里拉詹等人（2006） 报告了对 31 名分别携带 17p11.2 缺失或基因间突变的 SMS 患者进行的分子和基因型-表型分析，并通过 Fisher 精确检验比较了该疾病的 30 个特征。31 个人中有 8 个人携带常见的 3.5 Mb 缺失，而 31 个人中有 10 个人携带较小的缺失，2 个人携带较大的缺失，1 个人携带非典型 17p11.2 缺失。10 名非缺失患者携带 RAI1 杂合突变。缺失患者和 RAI1 突变患者的表型比较显示，30 个 SMS 特征中有 21 个是 RAI1 单倍体不足的结果，而心脏异常、言语和运动迟缓、肌张力低下、身材矮小和听力损失与 17p11 相关。2 缺失而非 RAI1 突变（P 小于 0.05）。此外，具有较小缺失的患者表现出与 RAI1 突变患者相似的特征。吉里拉詹等人（2006） 得出的结论是，虽然 RAI1 是导致 SMS 大部分特征的主要基因，但 17p11.2 内的其他基因也导致了该综合征的可变特征和总体严重程度。
脊髓小脑共济失调 2
脊髓小脑共济失调 2 型（SCA2; 183090） 是一种常染色体显性遗传疾病，由多态性（CAG）n 束扩张引起，该多态性（CAG）n 束被翻译为 共济失调蛋白-2 蛋白（ATX2; 601517） 中的扩张的聚谷氨酰胺束。尽管重复长度和发病年龄呈负相关，但 SCA2 中大约 50% 的发病年龄变异仍无法解释。多聚谷氨酰胺疾病的剩余变异部分可能是由于其他家族因素造成的。Hayes 等人研究了多聚谷氨酰胺束相互作用的能力，以及其他多聚谷氨酰胺疾病中核内包涵体的存在（2000） 假设其他含有 CAG 的蛋白质可能与扩增的 共济失调蛋白-2 相互作用并影响蛋白质积累的速率，从而影响发病年龄。为了检验这个假设，他们使用逐步多元线性回归来检查 10 个包含 CAG 的基因，以了解对 SCA2 发病年龄的可能影响。他们发现，在考虑了 SCA2 扩展重复序列的影响后，RAI1 基因座对 SCA2 发病年龄的方差额外贡献了 4.1%。在 SCA3（109150） 的情况下没有观察到这种效应。结果表明 RAI1 可能是 SCA2 神经变性的一个因素，并提出了其他含有 CAG 的蛋白质可能在各种多聚谷氨酰胺疾病的发病机制中发挥作用的可能性。在 SCA3（109150） 的情况下没有观察到这种效应。结果表明 RAI1 可能是 SCA2 神经变性的一个因素，并提出了其他含有 CAG 的蛋白质可能在各种多聚谷氨酰胺疾病的发病机制中发挥作用的可能性。在 SCA3（109150） 的情况下没有观察到这种效应。结果表明 RAI1 可能是 SCA2 神经变性的一个因素，并提出了其他含有 CAG 的蛋白质可能在各种多聚谷氨酰胺疾病的发病机制中发挥作用的可能性。
乔伯等人（1999） 发现了一个 CAG 重复多态性，该多态性与精神分裂症的严重程度（181500） 和患者对精神安定药物的反应有关。他们发现，与对照组相比，能够对精神安定药物产生反应的精神分裂症患者的 CAG 重复次数显着缩短。无反应者与对照组没有差异。
▼ 动物模型
Yan 等人使用逆转录病毒介导的染色体工程来创建小鼠 SMS 关键区域同源物的嵌套删除（2004） 构建了 3 个具有 590 kb 或 595 kb 缺失的小鼠系：Df（11）17-1、Df（11）17-2 和 Df（11）17-3。观察到颅面异常和肥胖，但与具有 2 Mb 缺失的 Df（11）17 小鼠相比，颅面表型的外显率显着降低。作者提出 Rai1 的缺失可能是导致颅面异常和肥胖的原因。
毕等人（2005） 在小鼠中产生了无效的 RAI1 等位基因。在 Rai1 +/- 小鼠中观察到肥胖和颅面异常，但与 Df（11）17-1 或 Df（11）17 小鼠相比，Rai1 +/- 小鼠中颅面异常的外显率进一步降低。大多数 Rai1 -/- 小鼠在原肠胚形成和器官形成过程中死亡，幸存者生长迟缓，并表现出颅面和中轴骨骼畸形。使用 Rai1 融合构建体，作者表明 Rai1 易位至细胞核并具有反式激活活性。毕等人（2005） 得出结论认为 Rai1 作为转录调节因子发挥作用，可能对胚胎和出生后发育很重要。
沃尔兹等人（2004） 发现杂合 Df（11）17 小鼠的平均昼夜节律明显短于野生型同窝小鼠。
小鼠 11 号染色体上与人类 17 号染色体同线的区域具有杂合重复 Dp（11）17 的小鼠体重不足，并表现出行为异常，例如情境恐惧调节受损（Walz 等人（2003, 2004））。沃尔兹等人（2006） 产生了具有 Dp（11）17 等位基因和无效 Rai1 等位基因的复合杂合小鼠，从而产生正常的 Rai1 二体基因剂量。正常 Rai1 剂量可以挽救在具有 3 个基因拷贝的杂合 Dp（11）17 小鼠中观察到的许多表型，包括体重正常化和行为部分正常化。尽管该区域其他 18 个左右基因的三体拷贝数发生了改变，但该表型得以挽救。沃尔兹等人。
吉里拉詹等人（2008） 培育出具有 4 和 6 个 Rai1 基因拷贝的转基因小鼠。与野生型同窝小鼠相比，这些小鼠表现出生长迟缓、运动活性增加、感觉运动活性受损以及异常的焦虑相关行为。Rai1 转基因小鼠的步态发生改变，前肢握力下降，并且社交行为占主导地位。Rai1 表达较高的小鼠的表型呈剂量依赖性恶化，包括极度生长迟缓、严重神经功能缺损和多动症增加。吉里拉詹等人（2008） 得出结论，Rai1 剂量对涉及生长、发育以及神经和行为功能的分子过程具有重大影响，为人类表型表现的几个剂量阈值提供了证据。
伯恩斯等人（2010） 研究了 Rai1 单倍体不足的小鼠模型的生长和肥胖表型。Rai1 +/- 小鼠食欲亢进，饱腹感反应受损，腹部和皮下脂肪分布改变，与野生型雌性小鼠相比，Rai1 +/- 雌性小鼠的腹部脂肪比例更高。脑源性神经营养因子（BDNF；113505）是一种与食欲过盛和肥胖相关的基因，在 Rai1+/- 小鼠下丘脑中下调，记者研究表明 RAI1 直接调节 BDNF 的表达。
Williams 等人使用定量实时 PCR（2012） 发现 Rai1 +/- 小鼠下丘脑在明暗阶段表现出时钟和其他昼夜节律基因的表达失调。
▼ 等位基因变异体（7 个精选示例）：
.0001 史密斯-马吉尼斯综合征
RAI1，1-BP DEL，4929C
Slager 等人在患有 Smith-Magenis 综合征（182290） 的患者中（2003） 鉴定出 6 个胞嘧啶运行中单个胞嘧啶的 1 个 RAI1 等位基因缺失。编码链上的 4929delC 产生移码，引入 74 个不正确的氨基酸并截短蛋白质。
.0002 史密斯-马吉尼斯综合征
RAI1，1-BP DEL，1308C
Slager 等人在患有 Smith-Magenis 综合征（182290） 的患者中（2003） 观察到从 RAI1 外显子 3 中核苷酸位置 1308 结束的 4 个 C 序列中删除了 1 个 C。这种缺失导致移码，从氨基酸位置 437 开始掺入了 34 个不正确的氨基酸，随后是终止密码子和蛋白质的过早终止。
.0003 史密斯-马吉尼斯综合征
RAI1，29-BP DEL
Slager 等人在患有 Smith-Magenis 综合征（182290） 的患者中（2003） 在 1 个等位基因的 RAI 基因的外显子 3 中发现了 29 个碱基对的缺失。这种缺失产生了移码，引入了 8 个不正确的氨基酸，随后引入了一个终止密码子，从而截断了蛋白质。
.0004 史密斯-马吉尼斯综合症
RAI1，SER1808ASN
Girirajan 等人在一名被收养的北欧犹太血统 17 岁男孩中发现，其特征被认为与 SMS（182290） 一致（2005） 在 RAI1 基因中检测到杂合 5423G-A 突变，导致第 1808 位氨基酸（S1808N） 处的丝氨酸变为天冬酰胺。
.0005 史密斯-马吉尼斯综合症
RAI1，GLN1562ARG
Girirajan 等人在一名 11 岁白人女孩中进行了研究，该女孩患有精神发育迟滞、进行性言语迟缓、刻板行为、顽固性复杂癫痫发作和面部畸形，符合史密斯-马吉尼斯综合征（182290） 的诊断（2005） 描述了 RAI1 蛋白中的错义突变，gln1562 为 arg（Q1562R），这是由核苷酸 4685 处的杂合腺嘌呤到鸟嘌呤转变引起的。
Williams 等人使用定量实时 PCR（2012） 表明携带 Q1562R 突变的成纤维细胞表现出昼夜节律所需基因的表达失调。
.0006 史密斯-马吉尼斯综合征
RAI1，1-BP DEL，3801C
Girirajan 等人发现，一名 14 岁欧洲血统男孩的特征被认为与 SMS（182290） 一致（2005） 在杂合状态下的 RAI1 基因 3801delC 中发现了 1 bp 缺失。该缺失导致从氨基酸 1267 开始的移码，导致 46 个氨基酸和下游终止密码子的错误掺入。
.0007 史密斯-马吉尼斯综合征
RAI1，19-BP DEL
吉里拉詹等人（2005） 发现一名具有与 SMS（182290） 特征一致的欧洲血统 19 岁女性的 RAI1 基因（253del19） 中有 19 bp 缺失。
