NFU1铁硫簇支架； NFU1

NFU1，酿酒酵母，
铁硫簇支架蛋白 NFU1
HIRA 相互作用蛋白 5 的同源物；HIRIP5

HGNC 批准的基因符号：NFU1

细胞遗传学定位：2p13.3 基因组坐标（GRCh38）：2:69,395,750-69,439,567（来自 NCBI）

▼ 说明

NFU1 基因编码的蛋白质在铁硫（Fe-S）簇的产生中发挥重要作用，而铁硫簇对于含硫辛酸 2-含氧酸脱氢酶的正常成熟和线粒体呼吸链复合物的组装至关重要（Cameron 等人总结，2011）。

▼ 克隆与表达

Lorain 等人使用 HIRA（600237）的 C 末端片段作为酵母 2 杂交筛选 HeLa 细胞 cDNA 文库的诱饵，然后筛选 U937 单核细胞 cDNA 文库（2001）克隆了HIRIP5。HIRIP5 cDNA 包含 3 个假定的起始甲硫氨酸，推导的蛋白质包含 230、196 和 169 个氨基酸。通过搜索序列数据库，Lorain 等人（2001）在包括小鼠在内的几个物种中鉴定出了 HIRIP5 的同源物。人类序列中的 3 个起始密码子在小鼠中是保守的，但第一个密码子超出了框架。从小鼠中第一个保守的框内起始密码子翻译产生 199 个氨基酸的蛋白质，该蛋白质与 196 个氨基酸的人类蛋白质有 97% 的一致性。HIRIP5 同源物的比对揭示了由具有 5 个保守残基的 N 末端结构域组成的蛋白质结构；具有 8 个保守残基的中心结构域；连接区；C端结构域；和一个可变的C末端。HIRIP5 可能具有线粒体定位信号。Northern 印迹分析在几乎所有检查的成人和胎儿组织中检测到 1.1 kb 的转录物。

童等人（2003）在人类表达序列标签数据库中鉴定了与人类NFU1相对应的几个与HIRIP5不同的克隆。鉴定出的序列扩展了 5-prime 序列以包含上游框内 ATG，表明至少有 2 个 mRNA 亚型。外显子 1 包含 2 个潜在的 5-prime 供体剪接位点，用于生成包含外显子 1A 但不包含外显子 1B 的异构体 I，或包含外显子 1A 和外显子 1B 的异构体 II（HIRIP5）。然而，外显子 1B 包含终止密码子，因此异构体 II 在下游密码子处起始。研究表明 I 型异构体定位于 COS-7 细胞中的线粒体。功能性异构体 II 缺乏异构体 I 中的前 24 个氨基酸，并且定位于细胞质。

▼ 基因功能

Lorain 等人通过重组蛋白的体外 Pull-down 测定（2001）证实 HIRIP5 与 HIRA 相互作用。

Ganesh 等人使用酵母 2-杂交系统（2003）确定 HIRIP5 的 C 端 NifU 样结构域与由 EPM2A 基因（607566）编码的 Laforin 的 N 端 CBD4 结构域特异性相互作用。他们还确定 HIRIP5 是 laforin 磷酸酶活性的底物。

Tong 等人利用生化和光谱技术（2003）证明 NFU1 是一种铁硫簇支架蛋白，每 2 个 NFU1 单体组装 1 个不稳定的 4Fe-4S 簇。

▼ 测绘

通过放射性原位杂交，Lorain 等人（2001）将 HIRIP5 基因定位到染色体 2p15-p13。

▼ 分子遗传学

3 名墨西哥同胞患有致命性多发性线粒体功能障碍综合征 1（MMDS1; 605711），最初由 Seyda 等人报道（2001），卡梅伦等人（2011）鉴定出 NFU1 基因（608100.0001）中的纯合剪接位点突变，导致患者成纤维细胞中检测不到成熟蛋白。用表达线粒体而非胞质 NFU1 亚型的逆转录病毒载体转导成纤维细胞系，纠正了呼吸链和含氧酸脱氢酶复合体功能的缺陷。结果表明，NFU1 在铁硫簇的产生、含硫辛酸 2-含氧酸脱氢酶的正常成熟和呼吸链复合物的组装中发挥着重要作用。

Navarro-Sastre 等人在 9 名来自西班牙无关家庭的患有致命性多重线粒体功能障碍综合征 1 的患者中（2011）鉴定出 NFU1 基因中的纯合突变（G208C; 608100.0002）。对酵母细胞的研究表明它会损害 NFU1 的功能。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 多种线粒体功能障碍综合征 1
NFU1，545G-A

3 名墨西哥同胞患有致命性多发性线粒体功能障碍综合征 1（MMDS1; 605711），最初由 Seyda 等人报道（2001），卡梅伦等人（2011）在 NFU1 基因的外显子 6 中发现了纯合 545G-A 转变。尽管 545G-A 预计会导致 arg182 到 gln（R182Q）取代，但它也邻近剪接位点，RT-PCR 分析显示外显子 6 从大多数转录本中剪接出来。其中 1 名患者的成纤维细胞中未检测到线粒体 NFU1 蛋白。对患者成纤维细胞的生化研究表明，含铁硫簇的呼吸链复合物减少，丙酮酸脱氢酶和含氧酸脱氢酶复合物中缺乏可检测到的硫辛酸。线粒体，但不是细胞质版本，

Navarro-Sastre 等人在一名患有致命 MMDS1 的西班牙婴儿中进行了研究（2011）鉴定了 NFU1 中 545G-A 突变和 gly208-to-cys（G208C; 608100.0002）取代的复合杂合性。对患者细胞的检查显示没有 545G-A 突变的 mRNA 表达，这与无义介导的 mRNA 衰减一致。该突变在 COS-7 细胞中的表达表明，它导致剪接缺陷和外显子 6 的跳跃。

.0002 多种线粒体功能障碍综合征 1
NFU1，GLY208CYS

Navarro-Sastre 等人在 9 名来自西班牙无关家庭的患有致命性多发性线粒体功能障碍综合征 1（MMDS1; 605711）的患者中（2011）在 NFU1 基因的外显子 7 中发现了纯合 622G-T 颠换，导致靠近 Fe-S 簇结合基序的高度保守残基发生 gly208 至 cys（G208C）取代。在 220 个对照中未发现该突变。第十位西班牙患者为 G208C 和 545G-A 复合杂合子（608100.0001）。其中四个家庭有巴斯克血统，这表明存在创始人效应。患者在 1 至 9 个月大时出现发育迟缓、神经退行或肺动脉高压。全部在 15 个月大时死亡。生化结果包括乳酸和甘氨酸增加、尿 2-酮酸增加以及氧化受损。患者成纤维细胞的丙酮酸脱氢酶（PDH）复合物活性降低，肝组织的甘氨酸脱羧酶系统活性降低（238300）。患者的肌肉匀浆显示出硫辛酸化缺陷和硫辛酸合成受损的证据，PDH 和 α-酮戊二酸脱氢酶（AKGDH；613022）结合的硫辛酸水平降低。NFU1 蛋白水平正常。研究结果表明，硫辛酸合成酶（LIAS；607031）活性需要适当的 NFU1 活性。HeLa 细胞中 NFU1 的耗尽显示与 PDH 复合物和 AKGDH 的 E2 亚基结合的硫辛酸水平降低，以及琥珀酸脱氢酶（SDH；线粒体复合物 II；185470）的水平和活性降低。与发挥支架作用的 ISCU（611911）相比，NFU1 似乎发挥着特定的、在 SDH 和 LIAS、2 Fe-S 脱辅基蛋白的生物发生后期发挥辅助作用。在酵母中转染同源 G208C 突变表明其功能受损。