小核仁 RNA 宿主基因 14； SNHG14

大型非编码反义转录本，小鼠，同源物；LNCAT
UBE3A 反义转录；UBE3AAS；UBE3AATS

HGNC 批准的基因符号：SNHG14

细胞遗传学位置：15q11.2 基因组坐标（GRCh38）：15:24,823,608-25,419,462（来自 NCBI）

▼ 说明

Prader-Willi 综合征（PWS; 176270）和 Angelman 综合征（AS; 105830）是分别由染色体 15q11-q13 上父系或母系表达基因失活或缺失引起的神经源性疾病。SNHG14 转录本源自 PWS/AS 基因座并进行父系表达。SNHG14 转录单位受到选择性剪接并产生长的初级非编码转录本，该转录本从 PWS 印记控制（IC）区域上游的 U 外显子起始。该转录本包括 PWS-IC、SNURF-SNRPN（182279）和 IPW（601491），其 3-prime 末端在反义方向上与 UBE3A（601623）重叠。SNHG14 的内含子含有多个 C/D 框小核仁 RNA（snoRNA），包括 SNORD107、SNORD64、SNORD108、SNORD109A、SNORD109B、以及 SNORD116（参见 605436）和 SNORD115（参见 609837）的大串联重复簇。长 SNHG14 转录本的父本表达被认为负向调节神经元中父本 UBE3A 的表达，从而决定了 UBE3A 在大脑中的组织特异性印记（Galiveti 等人总结，2014）。

▼通过人脑 RT-PCR 分析进行克隆和表达，Rougeulle 等人（1998）鉴定了一个与 UBE3A 基因 3-prime 半部反义的长非编码转录物，该反义还包含 UBE3A 下游的附加序列。对 PWS 患者大脑进行 RT-PCR 未能检测到反义转录本，表明它仅由父系等位基因表达。

Runte等人通过EST数据库分析、人胎脑RNA的RT-PCR以及筛选肾脏cDNA文库（2001）鉴定了 UBE3A 的长处理反义转录本，该转录本起始于 SNURF-SNRPN 的 PWS-IC 上游。EST 分析揭示了几种剪接变体。朗特等人（2001）发现转录物作为先前鉴定的 snoRNA HBII-13（SNORD64）、HBII-85（SNORD116）和 HBII-52（SNORD115）以及 4 个其他 snoRNA 的宿主：HBII-436（ SNORD107）、HBII-437（SNORD108）、HBII-438A（SNORD109A）和 HBII-438B（SNORD109B）。几乎所有这些 snoRNA 都在这个大转录本的内含子内编码。Northern 印迹分析表明，大多数（如果不是全部）snoRNA 都是通过这些内含子的加工表达的。

Landers 等人使用 RT-PCR（2004）发现 Snurf-Snrpn、Ube3a 和 Atp10a（605855）（PWS/AWS 区域内的另一种蛋白质编码基因）在 P19 胚胎小鼠癌细胞的整个神经元分化过程中表达。相比之下，含有 U 外显子和对应于 Ube3a 反义转录本（Ube3aats） 3-prime 末端的转录本的表达，包括 3-prime Ipw 外显子，以及位于该区域内的 snoRNA，随着 P19 细胞中神经元分化而增加。小鼠大脑的等位基因特异性表达分析表明 Ube3aats 的父系表达，包括 U 外显子。RT-PCR显示外显子U1可以绕过Snurf-Snrpn并直接剪接到Ube3aats转录本中的Ipw外显子A2，这表明Ube3aats转录本可以包含或跳过Snurf-Snrpn。

孟等人（2012）发现小鼠 Ube3aats 只在细胞核中表达。

鲍威尔等人（2013）指出，SNORD115 和 SNORD116 snoRNA 分别由 2 个不同的长非编码 RNA（lncRNA）宿主基因 115HG 和 116HG 加工而成，它们被转录为源自 IC 区的相同初级转录物的一部分。Powell 等人通过成年小鼠大脑的 RNA FISH 进行研究（2013）发现 116Hg 和 115Hg 在神经元细胞核中表现为重叠但不同的云状区域。这些云状物在多个大脑区域的神经元中观察到，但在非神经元细胞以及肝脏或脾脏中没有观察到。116Hg 和 115Hg lncRNA 云在出生后第一周直径均增加，并定位于 Snrpn-Ube3a 的父系解压缩等位基因。116Hg 和 115Hg 云层在睡眠期间也会增大。

Galiveti 等人使用 20 种人体组织和序列特异性引物进行定量实时 PCR（2014）发现 SNORD64、SNORD107、SNORD108 和 SNORD116 以及 SNORD116 拷贝侧翼的 IPW 外显子的表达表现出共享的表达模式，该模式不同于 SNORD115 和 SNORD115 拷贝侧翼的 IPW 外显子所表现出的共享表达模式。。此外，以反义方向与UBE3A重叠的UBE3AATS 3-prime外显子的表达模式与任何SNORD或IPW外显子的表达没有很好的相关性。这些结果和其他数据库分析表明 UBE3AATS 中存在 2 个转录起始位点，一个位于 SNORD116 和 SNORD115 基因簇之间，另一个位于 UBE3A 反义外显子的上游，

▼ 基因结构

Runte 等人（2001）确定 SNURF-SNRPN-有义/UBE3A-反义转录单位（SNHG14）跨度超过 460 kb，并包含至少 148 个外显子，包括先前鉴定的 SNURF-SNRPN 和 IPW 外显子。转录单位的内含子包含 snoRNA SNORD107、SNORD64、SNORD108、SNORD109A 和 SNORD109B 的基因。转录单元还包含 27 个 SNORD116 基因和 47 个 SNORD115 基因的串联重复簇；除 1 个 SNORD116 基因和 2 个 SNORD115 基因外，所有基因都是内含子。

加利维蒂等人（2014）指出 SHNG14 跨度超过 600 kb。从 5-prime 到 3-prime 末端，转录单元包含 U 外显子、PWC-IC、SNURF-SNRPN、SNORD107、SNORD64、SNORD108、SNORD109A、多个 SNORD116 拷贝、SNORD116 拷贝侧翼的 IPW 外显子、其他 IPW 外显子、多个 SNORD115 拷贝、SNORD115 拷贝侧翼的 IPW 外显子、SNORD109B 以及反义方向与 UBE3A 重叠的外显子。

▼ 测绘

Galiveti 等人的地图（2014）报道 SNHG14 对应到染色体 15q11-q13 上的 PWS/AS 基因座。SNHG14 的 3-prime 末端在反义方向上与 UBE3A 重叠。小鼠 Snhg14 定位到与人类染色体 15q11-q13 具有同线性同源性的 7C 号染色体区域。

▼ 基因功能

在UBE3A印记中的作用

山崎等人（2003）分析了小鼠胚胎皮质细胞培养物中的 Ube3a 印迹状态。进行RT-PCR和免疫荧光分析以确定该基因的等位基因表达。有义转录本在神经元中以母本表达，但在胚胎脑的神经胶质细胞中以双等位基因表达，而反义转录本仅在神经元中表达并且仅来自父本等位基因。山崎等人（2003）得出的结论是，仅存在于神经元中的有义和反义转录本的相互印记表明与神经干细胞谱系决定相关的神经元特异性印记机制。

马可顿斯基等人（2005）表明，在人类和小鼠 MECP2（300005）缺陷的大脑中，UBE3A mRNA 和蛋白质显着减少。UBE3A 水平降低与 UBE3A 反义 RNA 的双等位基因产生相关。此外，MECP2 缺陷导致 PWS/AS 印记中心的组蛋白 H3（参见 602810）乙酰化和 H3（K4）甲基化升高，以及 H3（K9）甲基化降低，但对 DNA 甲基化或 SNRPN 表达没有影响。马可顿斯基等人（2005）得出结论，MECP2 缺陷会导致 PWS 印记中心的表观遗传畸变。组蛋白修饰的这些变化可能导致大脑中 UBE3A 反义基因印记的丢失、UBE3A 反义 RNA 水平的增加，从而导致 UBE3A 产量的减少。

黄等人（2012）对小鼠原代皮层神经元进行了无偏倚、高内涵筛选，鉴定出 12 种拓扑异构酶 I（TOP1; 126420）抑制剂和 4 种拓扑异构酶 II（TOP2; 126430）抑制剂，这些抑制剂可解除父本 Ube3a 等位基因的沉默。这些药物包括托泊替康、伊立替康、依托泊苷和右雷佐生。在纳摩尔浓度下，拓扑替康上调 Ube3a 缺失母体小鼠神经元中的催化活性 Ube3a。拓扑替康同时下调与 Ube3a 父本拷贝重叠的 Ube3a 反义转录物的表达。这些结果表明拓扑替康通过减少印记反义RNA的转录来使Ube3a顺式解除沉默。

孟等人对来自新生小鼠的原代神经元培养物使用特定抑制剂（2012）发现小鼠 Ube3aats 由 RNA 聚合酶 II 转录（参见 180660）。大多数 Ube3aats 转录本未聚腺苷酸化且定位于细胞核。父系 Snrpn 主要启动子基因组缺失的转基因小鼠显示 Ube3aats 表达下降 50%，表明大约一半的 Ube3aats 转录物是从 Snrpn 主要启动子转录的。Ube3aats 的部分沉默导致多个小鼠大脑区域中父本 Ube3a 的部分激活。在父本染色体上 Ube3a 下游插入终止框会降低 Ube3aats 的表达并激活神经元中父本 Ube3a 的表达。

孟等人（2013）指出，父本和母本 UBE3A 的启动子在人脑中均未甲基化。他们发现母本和父本小鼠 Ube3a 等位基因的启动子区域均具有转录活性。染色质免疫沉淀分析，随后进行等位基因特异性 PCR 和测序，表明只有 Snrpn 启动子的转录活性父本等位基因与转录前起始复合物（PIC）相关，而 Ube3a 启动子的两个亲本等位基因在同一级分中检测到与图片。链特异性微阵列数据显示，Ube3a 内含子 4 周围的 Ube3aats RNA 显着减少，靠近父本 Ube3a 前 mRNA 受到抑制的区域。孟等人（2013）提出了一种抑制父本 Ube3a 表达的“转录碰撞”模型，

在 AS 患者中，由于印记基因 UBE3A 的母本拷贝缺陷所致，UBE3A 的父本拷贝是完整的，但被 UBE3AATS 沉默。孟等人（2015）通过用反义寡核苷酸（ASO）减少 Ube3aats 开发了一种潜在的 AS 治疗干预措施。ASO 治疗在体外和体内神经元中实现了 Ube3aats 的特异性减少和父系 Ube3a 的持续非沉默。在 AS 小鼠模型中部分恢复 Ube3a 蛋白可改善与该疾病相关的一些认知缺陷。孟等人（2015）得出的结论是，他们开发了一种序列特异性且临床可行的方法来激活父本 UBE3A 等位基因的表达。

▼ 动物模型

约翰斯通等人（2006）用人 PWS-IC 替换了小鼠 PWS-IC 区域，而不改变小鼠 AS-IC 区域。人类 PWS-IC 的父系遗传导致雄性和雌性后代显着的胚胎致死和生长缺陷。人类 PWS-IC 的母系遗传导致内脏脂肪沉积增加和肥胖，特别是在女性中。从分子角度来看，人 PWS-IC 的父系遗传导致 Snrpn、几个 SNORD 和 Ube3aas 的表达水平与野生型相似，表明与 PWC-IC 重叠的 SNRPN 启动子的功能在小鼠和人类之间是保守的。相比之下，具有父系遗传的人类 PWS-IC 的小鼠几乎没有表现出 PWS-IC 上游印记基因的表达，而这些基因在野生型小鼠中是父系表达的。正如预期的那样，人 PWS-IC 的母系遗传导致卵母细胞中人 PWS-IC 的沉默，但体细胞中的印记丢失，导致母系 Snrpn 和 Ube3aas 的表达以及 Ube3a 的抑制。约翰斯通等人（2006）得出结论，父本 UBE3A 表达的沉默是由父本 UBE3AAS 表达引起的，并且印记的获得在小鼠和人类之间是保守的，但印记的维持则不然。

孟等人（2013）观察到 UBE3A 表达的印记与父本 UBE3A 启动子区域的差异 DNA 甲基化无关，而是由于 UBE3AATS 的父本表达所致。Ube3a 缺失杂合的小鼠表现出与 AS 相似的特征，包括认知和运动协调缺陷以及长时程增强受损。孟等人（2013）发现通过插入poly（A）框提前终止Ube3aats可激活父系染色体上Ube3a的表达，并改善AS小鼠的许多疾病相关症状。

沃尔特等人（2020）发现，当靶向聚集在 UBE3AATS 3 素区的 SNORD115 基因时，Cas9 可用于激活（或取消沉默）培养的小鼠和人类神经元中的父本 UBE3A。作者将一个短的 Cas9 变体和引导 RNA 包装成一种腺相关病毒，靶向约 75 个 Snord115 基因，并在胚胎期和产后早期将其施用于 AS 小鼠，此时恢复 Ube3a 的治疗效果预计将达到最大。这种早期治疗使父本 Ube3a 在整个大脑中保持至少 17 个月的沉默，并挽救了 AS 小鼠的解剖和行为表型。腺相关病毒载体基因组整合到 Cas9 靶位点导致 Ube3aats 在载体衍生的 PolyA 框中过早终止，或者当以相反方向整合时，通过与载体衍生的 Cas9 转录物发生转录碰撞。该研究表明，基因治疗载体的靶向基因组整合可以恢复父系遗传的 UBE3A 的终生功能，为综合征性神经发育障碍的疾病缓解治疗提供了一条途径。