Set 和 Mariner 转座酶域包含的蛋白质; SETMAR

METNASE

HGNC 批准的基因符号：SETMAR

细胞遗传学定位：3p26.1 基因组坐标（GRCh38）：3:4,303,369-4,317,265（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

Lee 等人通过在 EST 数据库中搜索包含转座酶结构域的序列，然后进行 RACE RT-PCR（2005）克隆了 SETMAR，他们将其称为 Metnase。推导的 671 个氨基酸的蛋白质包含一个 N 端 pre-SET 结构域，随后是 SET 结构域、转座酶结构域和整合酶结构域。转座酶结构域包含 DDE 酸性基序，该基序在逆转录病毒整合酶和转座酶中保守，对于 DNA 链切割和末端连接至关重要。Metnase 的转座酶结构域与涡虫 Mariner-9 具有 50% 的氨基酸同一性。RT-PCR检测到Metnase在所有检查的人体组织中表达，其中胎盘和卵巢中表达最高，骨骼肌中表达最低。

▼ 基因功能

Lee 等人使用体外测定（2005）发现 Metnase 在赖氨酸 4 和 35 上甲基化组蛋白 H3（参见 602810），这与开放染色质相关。组蛋白甲基化酶活性需要 SAM 甲基供体。尽管具有整合酶结构域，Metnase 本身不具有逆转录病毒整合酶活性。在转染的人胚胎肾细胞中，Metnase 增强了对电离辐射的抵抗力，并增强了 DNA 双链断裂的非同源末端连接修复。它还促进外源DNA整合到宿主细胞的基因组中。李等人（2005）得出结论，Metnase 是一种非同源末端连接修复蛋白，通过打开染色质并促进 DNA 末端的连接来调节外源 DNA 的基因组整合。

Liu 等人使用工程化的智人水手 1（Hsmar1）转座子作为全长 SETMAR 或分离的 SETMAR 转座酶结构域的底物（2007）发现 SETMAR 保留了转座酶活性。它显示了位点特异性 DNA 与转座子末端的结合、配对末端复合物的组装、转座子 5 引物末端的 Mn（2+）辅助切口以及 TA 二核苷酸靶位点的整合。然而，转座反应因转座子 3 引物切口反应的缺陷而受到限制。刘等人（2007）得出结论，SETMAR 不太可能催化人类基因组中的转座，尽管切口活性可能在 DNA 修复中发挥作用。

贝克等人（2008）发现 PSO4（608330）结合 SETMAR 并与 DNA 上的 SETMAR 形成稳定的复合物，并且电离辐射诱导复合物形成。在用 PSO4 小干扰 RNA 处理的人胚胎肾细胞中，SETMAR 未能定位 DNA 双链断裂并刺激 DNA 末端连接。贝克等人（2008）得出结论，PSO4 与 SETMAR 形成稳定的复合物，并介导 SETMAR 与 DNA 损伤位点的关联。

▼ 基因结构

李等人（2005）确定 SETMAR 基因包含 3 个外显子，跨度超过 13.8 kb。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Higgins 等人（2004）将 SETMAR 基因定位到染色体 3p26.2。

▼ 进化

Robertson 和 Zumpano（1997）生成了 Hsmar1 转座子的共有序列，他们估计该序列在 50 Myr 前入侵了早期灵长类动物基因组。Hsmar1 共有序列包括 30 bp 反向末端重复序列（ITR）和 73 个 CpG 超变位点，它编码 343 个氨基酸的水手转座酶。人类基因组中存在大约 200 个 Hsmar1 拷贝，以及 2,400 个衍生的 80 bp 配对 ITR 结构和 4,600 个个体 ITR 拷贝。每个 Hsmar1 副本在很大程度上孤立于其他副本而偏离了共识，而且大多数现在都有缺陷。Hsmar1 拷贝与编码 SET 结构域的人类基因剪接形成 SETMAR，保留其全长转座酶 ORF。

科尔多等人（2006）使用比较基因组学和功能方法相结合来确定 SET 和 MAR 区域的融合是如何发生的，并评估转座酶对 SETMAR 蛋白功能的贡献。他们发现，在多种脊椎动物和哺乳动物物种中，编码大约 300 个氨基酸的蛋白质的 2 外显子 SET 区域高度保守。然而，仅在类人灵长类动物中，而不是原猿灵长类动物（例如眼镜猴）中，SET 基因后面带有 Hsmar1 转座子，表明该转座子是在 40 至 5800 万年前插入的。所有具有 Hsmar1 转座子的物种都共享一个插入到 Hsmar1 元件的 5-prime 末端反向重复序列（TIR）中的反转录转座子，并且它们都共享一个 27 bp 的删除（相对于眼镜猴），从而删除了 SET 基因的祖先终止密码子。343 个残基的 MAR 肽的 N 端一半（而非 C 端一半）在类人猿中高度保守。如 EMSA 分析所示，该 N 末端区域包含 DNA 结合螺旋-转角-螺旋基序，该基序与 Hsmar1 TIR 特异性相互作用。科尔多等人（2006）的结论是，选择起到了保留祖先转座酶的特异性 DNA 结合活性的作用，但其催化活性可能已经丧失。