环指蛋白220； RNF220
HGNC 批准的基因符号：RNF220
细胞遗传学定位：1p34.1 基因组坐标（GRCh38）：1:44,404,783-44,651,724（来自 NCBI）
▼ 描述
蛋白质的翻译后泛素化需要泛素激活酶（E1）、泛素结合酶（E2） 和泛素连接酶（E3），后者决定蛋白质靶点特异性。RNF220 充当 E3 泛素连接酶（Kong 等人，2010）。
▼ 克隆与表达
Kong 等（2010）克隆小鼠Rnf220。推导的 566 个氨基酸的蛋白质在其 C 末端附近有一个 RING 结构域。数据库分析揭示了人类、鸡和斑马鱼中 Rnf220 的直系同源物。推导的 566 个氨基酸的人类蛋白与小鼠 Rnf220 具有 97% 的同一性。Rnf220 主要定位于 NIH-3T3 小鼠成纤维细胞的细胞质。
斯费拉等人（2021） 发现 RNF220 基因在人类胎儿和成人的大脑和脊髓中普遍表达，特别是在小脑和大脑皮层中。在小鼠大脑中，Rnf220 存在于海马体某些区域和小脑多个层的神经元中。在小鼠大脑中，Rnf220 主要定位于海马和端脑的细胞质和核周，而它主要定位于小脑神经元的细胞核。运动神经元的体外研究显示RNF220随时间的动态分布：它最初具有细胞质分布，后来定位于细胞核，并分布在成熟细胞的细胞核和神经突之间。
▼ 基因功能
Kong等人（2010） 发现重组小鼠 Rnf220 在体外自动泛素化测定中自我泛素化。免疫共沉淀分析显示，Rnf220 与小鼠 E2 酶 E2e1（UBE2D1；602961） 和 E2e3（UBE2D3；602963） 相互作用。酵母 2 杂交、免疫沉淀和蛋白质下拉测定表明，Rnf220 与 Sin3b（607777） 相互作用，Sin3b（607777） 是参与基因调控的 Sin3/HDAC（参见 601241）辅阻遏物复合物的支架蛋白。Rnf220 促进 Sin3b 的多泛素化和蛋白酶体介导的降解。自动泛素化和 Sin3b 泛素化都需要 Rnf220 的 RING 结构域。
Ma 等人使用各种蛋白质相互作用测定（2014） 发现小鼠 Rnf220 与 β-连环蛋白（CTNNB1; 116806） 相互作用，β-连环蛋白是 Wnt（参见 164820）信号级联的关键组成部分。然而，Rnf220 并不指导 β-连环蛋白的泛素化和降解，而是通过指导其与泛素特异性肽酶 Usp7（602519） 的相互作用来稳定它，从而导致 β-连环蛋白去泛素化并促进 Wnt 信号传导。作者还证明了 RNF220 对人类细胞中 β-连环蛋白的稳定性。Rnf220 蛋白水平受 Gsk3b（605004） 依赖性磷酸化调节，引发 Rnf220 泛素化和降解。在 2 个结肠癌细胞系中敲除 RNF220 或 USP7 会损害 Wnt 信号传导和 Wnt 靶基因的表达。
在 COS-1 细胞中，Sferra 等人（2021） 证明 RNF220 定位于核斑点，可能在剪接和与核质的相互作用中发挥作用。还有证据表明 RNF220 与泛素-蛋白酶体系统中的蛋白质之间存在相互作用。HEK293 细胞中的蛋白质组学分析表明，RNF220 与核纤层蛋白家族成员相互作用，包括 LMNB1（150340）、LMNA/C（150330） 和 LMNB2（150341），表明其在核纤层的调节和维护中发挥作用。小鼠神经元的体外共免疫沉淀研究证实 RNF220 与 LMNB1 相互作用。
▼ Mapping
Hartz（2014） 根据 RNF220 序列（GenBank AK001459） 与基因组序列（GRCh38） 的比对，将 RNF220 基因对应到染色体 1p34.1。
▼ 分子遗传学
Sferra 等人在来自 4 个不相关的罗姆族裔家庭（家庭 2-5）的 6 名患者中，患有低髓鞘性脑白质营养不良 23，并伴有共济失调、耳聋、肝功能障碍和扩张型心肌病（HLD23；619688）（2021） 鉴定了 RNF220 基因中的纯合错义变体（R365Q; 616136.0001）。患有该疾病的意大利近亲家庭（家庭 1）的三名受影响成员在 RNF220 基因中携带不同的纯合错义突变（R363Q；616136.0002）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。单倍型分析表明 R365Q 在罗姆人家族中具有创始人效应。与对照组相比，患者成纤维细胞显示出异常的核形状，具有多个分叶和内陷。在患者细胞和转染的 COS1 细胞中，两种突变体在细胞质中形成异常的蛋白质内含物，表明亚细胞定位发生了改变。在转染的HEK293细胞中，与野生型相比，RNF220突变体表现出与内源LMNB1的结合减少，其中R365Q突变比R363Q突变具有更有害的影响。作者指出，携带 R365Q 变异的患者在 10 岁时死于扩张型心肌病，而携带 R363Q 变异的患者则在生命的第二个十年结束时死亡。总的来说，这些发现提供了核层功能障碍和神经变性之间的联系。与野生型相比，RNF220突变体表现出与内源LMNB1的结合减少，其中R365Q突变比R363Q突变具有更有害的影响。作者指出，携带 R365Q 变异的患者在 10 岁时死于扩张型心肌病，而携带 R363Q 变异的患者则在生命的第二个十年结束时死亡。总的来说，这些发现提供了核层功能障碍和神经变性之间的联系。与野生型相比，RNF220突变体表现出与内源LMNB1的结合减少，其中R365Q突变比R363Q突变具有更有害的影响。作者指出，携带 R365Q 变异的患者在 10 岁时死于扩张型心肌病，而携带 R363Q 变异的患者则在生命的第二个十年结束时死亡。总的来说，这些发现提供了核层功能障碍和神经变性之间的联系。
在一名中国患者中，Yan 等人的近亲父母所生的 HLD23 患者（2022） 鉴定了先前鉴定的 RNF220 基因中 R365Q 突变的纯合性。严等人（2022） 提出 R365Q 是一种复发突变，可能是由于 CpG 到 TpG 二核苷酸突变所致。
▼ 动物模型
在小鼠模型中，Ma 等人（2019） 在胚胎第（E） 8.5 天，在快速神经发生期间观察到 Rnf220 表达从中脑延伸到脊髓。在条件基因敲除小鼠中，杂合子在出生后表现出运动缺陷，变得瘫痪，并在 2 至 6 个月大时死亡。纯合基因敲除小鼠在新生儿期是致命的。Rnf220 的缺失导致腹侧神经管中最背侧和最腹侧区域的扩张，但不影响背侧神经管的模式。马等人（2019） 提出 Rnf220 通过负责神经梯度的 Shh（参见 613524）和 Gli（参见 165220）基因的泛素化来控制模式。
在对这些条件性敲除 Rnf220 +/- 小鼠的进一步研究中，Ma 等人（2021） 表明小鼠逐渐丧失活动能力，其中一些类似于肌萎缩侧索硬化症（见 105400），具有脊髓神经元的病理特征，包括 Tdp43 在细胞质中积聚、星形细胞增多、肌肉去神经支配和萎缩。马等人（2021）表明Tdp43中的L121R突变导致Rnf2220泛素化Tdp43的能力丧失。这种效应似乎是脊髓运动神经元特有的。
马等人（2020） 证明 Rnf220 是小鼠小脑发育和髓母细胞瘤进展所必需的。这种效应是通过改变Shh 启动子所针对的基因的甲基化模式而产生的。
宋等人（2020） 表明，Zc4h2（300897） 和 Rnf220 在发育过程中在小鼠大脑的蓝斑（大脑的主要去甲肾上腺素能神经元中心）中表达。这 2 种蛋白质共同使 Phox2a（602753） 和 Phox2b（603851） 发生单泛素化。在缺乏 Rnf220 或 Zc4h2 的情况下，单泛素化的 Phox2a 和 Phox2b 的水平会降低，从而损害胚胎发育过程中蓝斑去甲肾上腺素能神经元的分化过程。
斯费拉等人（2021） 发现果蝇 rnf220 基因的敲低会导致视网膜神经变性和眼睛发育的其他改变，以及在某些条件下导致成人死亡。果蝇唾液腺中 Rnf220 的抑制促进了 Lmnb1 的异常积累。
▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：.
0001 脑白质营养不良、髓鞘形成低下、23、共济失调、耳聋、肝功能障碍和扩张型心肌病
RNF220、ARG365GLN（rs1010750511）
Sferra 等人在来自 4 个不相关的罗姆族裔家庭（家庭 2-5）的 6 名患者中，患有低髓鞘性脑白质营养不良 23，并伴有共济失调、耳聋、肝功能障碍和扩张型心肌病（HLD23；619688）（2021） 在 RNF220 基因中鉴定出纯合 c.1094G-A 转换（c.1094G-A，NM_018150.4），导致保守残基处的 arg365 到 gln（R365Q） 取代。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。该变体仅以杂合状态存在于 gnomAD 数据库中（频率为 0.00012）。单倍型分析表明存在创始人效应。所有患者均在 10 岁时死于扩张型心肌病。
Yan 等人在一名中国患者中，由近亲父母出生，患有 HLD23（2022） 鉴定了 RNF220 基因中 R365Q 突变的纯合性。该突变经全外显子组测序鉴定并经桑格测序证实，在父母中以杂合状态存在。该患者有一个类似患病的兄弟，他在 9 岁时去世，并且没有接受分子检测。
.0002 脑白质营养不良、髓鞘形成低下，23 ，伴有共济失调、耳聋、肝功能障碍和扩张型心肌病
RNF220、ARG363GLN（rs780921270）
Sferra 等人在意大利一个近亲大家庭（家庭 1）的 3 名受影响成员中发现了低髓鞘性脑白质营养不良 23，并伴有共济失调、耳聋、肝功能障碍和扩张型心肌病（HLD23；619688）（2021） 鉴定了 RNF220 基因中的纯合 c.1088G-A 转换（c.1088G-A, NM_018150.4），导致保守残基处的 arg363 至 gln（R363Q） 取代。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。该突变仅以杂合状态存在于 gnomAD 数据库中（频率为 0.000054）。Leuzzi等人此前曾报道过这个家庭（2000）。所有患者均在 18 岁时死于扩张型心肌病。
