Nima 相关激酶 1； NEK1

从未出现在有丝分裂基因 A 相关激酶 1
KIAA1901中

HGNC 批准的基因符号：NEK1

细胞遗传学位置：4q33 基因组坐标（GRCh38）：4:169,392,809-169,612,583（来自 NCBI）

▼ 描述

NIMA 相关激酶（NEK），例如 NEK1，形成进化上保守的丝氨酸/苏氨酸激酶家族，被认为在细胞周期控制和纤毛调节中发挥作用。NEK1 被认为在 DNA 双链修复、神经元发育和细胞周期相关纤毛发生的协调中具有功能（Thiel 等人总结，2011）。

▼使用针对磷酸酪氨酸的抗体进行克隆和表达，Letwin 等人（1992）从小鼠红白血病 cDNA 表达文库中克隆并表征了 Nek1 基因。Nek1 基因编码一种 774 个氨基酸的双特异性蛋白激酶，其中包含一个 N 末端结构域（氨基酸 1 至 258），与 NIMA 的催化结构域同源，NIMA 是一种控制构巢曲霉有丝分裂起始的蛋白激酶。对小鼠性腺中 Nek1 表达的原位 RNA 分析表明，在雄性和雌性生殖细胞中都有高水平的表达，其分布与减数分裂中的作用一致。基于这些结果，Letwin 等人（1992）认为 NEK1 是真菌 NIMA 细胞周期调节因子的哺乳动物亲戚。

Nagase 等人通过对从按大小分级的成人脑 cDNA 文库获得的克隆进行测序，（2001）克隆了NEK1，他们将其命名为KIAA1901。推导的 1,265 个氨基酸的蛋白质与 774 个氨基酸的小鼠 Nek1 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶有 81% 的同一性。RT-PCR ELISA 检测到成人脊髓中 KIAA1901 表达最高，其次是卵巢和肾脏。在所有其他成人和胎儿组织以及所检查的特定成人大脑区域中检测到中等表达。

苏皮利等人（2003）指出推导的 1,258 个氨基酸的人 NEK1 蛋白的计算分子量为 128.6 kD。它具有约 250 个氨基酸的 N 末端激酶结构域，随后是一个调节结构域，其中包括 5 个卷曲螺旋区域、2 个假定的核定位信号（NLS）、一个假定的核输出信号（NES）、丝氨酸和苏氨酸磷酸化位点，和 14-3-3 蛋白（参见 113508）结合位点。

希尔顿等人（2009）报道全长小鼠 Nek1 蛋白含有 1,203 个氨基酸。它具有一个 N 端激酶结构域，随后是一个碱性区域、一个包含二分 NLS 的卷曲螺旋结构域，以及 C 端一半中的 2 个 NES。

▼ 基因结构

Thiel 等人（2011）报道NEK1基因包含34个外显子。

▼ Mapping

Gross（2011）根据 NEK1 序列（GenBank BC114491）与基因组序列（GRCh37）的比对，将 NEK1 基因对应到染色体 4q33。

▼ 基因功能

Surpili 等人（2003）使用 NEK1 的催化和调节结构域作为人胎脑 cDNA 文库的酵母 2 杂交筛选中的诱饵。他们发现激酶结构域仅与辅阻遏蛋白 ZBRK1（ZNF350；605422）的 N 端一半相互作用。相比之下，调节域与 10 种不同的蛋白质相互作用，这些蛋白质可分为 3 组：与多囊肾病（PKD; 173900）相关的蛋白质（例如 KIF3A; 604683）、参与 G2/G2 期间双链 DNA 修复的蛋白质。细胞周期的 M 过渡期（例如 ATRX；300032），以及调节神经细胞发育和功能的蛋白质（例如 FEZ1；604825）。

波尔奇等人（2004）发现 HeLa 细胞和 HK2 人近端肾小管上皮细胞暴露于亚致死剂量的电离辐射下会增加 NEK1 的激酶活性，并导致 NEK1 从细胞质重新分布到核灶。在细胞核内，NEK1 与 γ-H2AX（601772）和 NFBD1（MDC1; 607593）共定位，两者都参与对 DNA 损伤的早期反应。来自 kat2J 小鼠的 Nek1 缺陷原代成纤维细胞（参见动物模型）对 DNA 损伤和电离辐射的致死作用高度敏感。波尔奇等人（2004）得出结论，NEK1 参与 DNA 损伤反应途径的早期。

陈等人（2008）表明，在暴露于多种 DNA 损伤剂后，NEK1 重新定位到 HK2 细胞中的 DNA 损伤位点。HK2 细胞中 NEK1 的敲低会消除电离辐射诱导检查点激酶 CHK1（603078）和 CHK2（604373）激活磷酸化的能力。

希尔顿等人（2009）发现在抑制核输出后，Nek1 在小鼠 IMCD3 肾上皮细胞的细胞核中积累。突变分析显示，除了卷曲螺旋结构域中的经典二分 NLS 之外，小鼠 Nek1 的基本区域中还存在功能性 NLS。每个 NLS 都可以孤立指导 Nek1 的核积累。希尔顿等人（2009）得出结论，NEK1 通过其核定位和输出信号在细胞核中循环。

Fang 等人使用免疫共沉淀分析（2015）表明 C21ORF2（603191）在 HeLa 细胞中与 NEK1 相互作用。通过短发夹 RNA 消除 C21ORF2 不会改变细胞增殖，但会增加细胞对电离辐射的敏感性。C21ORF2 的敲低通过同源重组引起有缺陷的 DNA 修复，但不是非同源末端连接，并且 C21ORF2 敲低细胞没有表现出 G2 期 DNA 损伤检查点的激活缺陷。细胞暴露于电离辐射后，NEK1（而非 C21ORF2）易位至细胞核。NEK1 的过度表达可挽救因 C21ORF2 缺失而导致的 DNA 修复缺陷。方等人（2015）得出结论，C21ORF2 和 NEK1 在相同的 DNA 损伤修复途径中发挥作用。

通过亲和蛋白质组学和共免疫沉淀测定，Wheway 等人（2015）证明 C21ORF2、NEK1 和 SPATA7（609868）是同一蛋白质复合物的一部分。进一步分析表明，NEK1 从牛视网膜裂解物中拉低了 C21ORF2。免疫荧光研究表明，C21ORF2 与 NEK1 和 SPATA7 在人 TERT-RPEI 细胞的基体共定位，并且从牛视网膜裂解物中 GST 下拉 SPATA7 可有效恢复内源性 C21ORF2 和 NEK1。人类野生型 C21ORF2 对 nek1 缺失斑马鱼的纤毛病特征进行了部分挽救，进一步证明了 C21ORF2 和 NEK1 之间的功能相互作用。惠威等人（2015）表明在 C21ORF2 突变个体中观察到的视网膜表型可能是由于患者光感受器中包含 SPATA7/C21ORF2 的模块功能失调造成的，

▼ 分子遗传学

短肋胸廓发育不良 6 伴或不伴多指畸形

蒂尔等人（2011）认为 NEK1 基因位于染色体 4q32.1-q34.3 上短肋多指综合症 II 型（Majewski 型）（SRTD6；263520）基因座区域内，可能是该疾病的候选基因，因为突变小鼠是纯合的对于直系同源基因显示多囊肾病、颅面异常和生长减少。通过对来自 2 个近亲家庭的受影响先证者的 NEK1 基因进行测序，他们确定了每个家族中不同突变的纯合性（604588.0001-604588.0002）。在来自非近亲家庭的先证者中，他们鉴定出 NEK1 基因插入突变的杂合性（604588.0003）和 DYNC2H1 基因错义突变的杂合性（603297.0016）；在这两个基因中都没有发现第二个突变，并且每个亲本对于其中一个突变都是杂合的。蒂尔等人。

埃尔霍卡耶姆等人（2012）分析了 11 例诊断为 II 型短肋多指综合征的无关病例的 NEK1 基因，所有病例要么终止妊娠，要么新生儿死亡，并在 4 例病例中鉴定出 4 个纯合突变（参见，例如 604588.0001）和 604588.0004）。

McInerney-Leo 等人对一名患有 SRTD 的 3 岁英国女孩进行了研究（2015）鉴定了 NEK1 基因突变的复合杂合性：剪接位点突变（604588.0009）和错义突变（P172S; 604588.0010）。

一名 12.5 岁男孩，患有严重视网膜营养不良、胸廓狭窄、肋骨短、轻度颈椎畸形和长骨轻度干骺端改变，临床诊断为中轴脊柱干骺端发育不良（见 602271），但基因突变呈阴性。 C21ORF2 基因，Wang 等人（2017）进行了全外显子组测序，并鉴定了 NEK1 基因中无义突变（S1036X; 604588.0011）和错义突变（D1277A; 604588.0012）的复合杂合性。作者认为，该患者表现出的表型变异可能可以通过 NEK1 蛋白上的突变位置来解释，因为之前报道的大多数突变位于 N 末端，而该患者的突变位于 C 末端。

肌萎缩侧索硬化症的易感性 24

布伦纳等人（2016）在 265 名家族性 ALS 指数患者和 827 名内部对照个体中分析了 NEK1 变异与家族性肌萎缩侧索硬化症（ALS）之间的关联。他们发现，与对照组（等位基因频率 0.06%）相比，家族性 ALS 患者组（等位基因频率 0.57%）的 NEK1 功能丧失变异频率增加（p = 0.0474，Fisher 精确检验）。布伦纳等人（2016）还在家族性 ALS 患者组的 3 名个体中发现了 3 个功能丧失突变（例如，ser1036 变为 ter, 604588.0005 和 arg812 变为 ter, 604588.0006）。在对照组中发现了一种功能丧失变异。先证者兄弟中存在 S1036X 突变支持了不完全外显的可能性，

肯纳等人（2016）对 1,022 名家族性 ALS 病例和 7,315 名对照者进行了全外显子组罕见变异负担（RVB）分析，并使用已确定的 ALS 基因进行训练，并发现 NEK1 功能丧失变异与家族性 ALS 风险之间存在显着关联。然后，他们对来自荷兰一个孤立社区、遗传谱系有限的 4 名 ALS 患者进行了全基因组测序。自合性作图鉴定了在可检测的纯合性运行中出现的 4 种候选疾病变异。NEK1 变体 arg261 至他的（R261H; 604588.0007）是所有患者中唯一可识别的变体，也是唯一在超过 1 个个体中以纯合性出现的变体；2 名患者呈纯合性，另外 2 名患者呈杂合性。对来自 8 个国家的 6,172 例散发性 ALS 病例和 4,417 例匹配对照的孤立组中的 R261H 变异疾病关联进行荟萃分析，发现病例中存在明显的轻微等位基因过量，综合显着性为 p = 4.8 x 10（-5），OR = 2.4；在家族性 ALS 病例对照数据以及对所有患者（7,194）和对照（11,732）的荟萃分析中也观察到了疾病关联。DNA 可用性促进了仅 1 个 NEK1 功能丧失变体 arg550 至 ter（R550X; 604588.0008）的分离分析，Kenna 等人（2016）也在已确定的先证者受影响的母亲中检测到。为了验证在家族性 ALS 中观察到的功能丧失变异的影响并评估对散发性疾病的任何潜在影响，Kenna 等人（2016）分析了 2 个 NWK1 编码区的完整测序数据，303 例 SALS 病例和 1,059 例对照病例。罕见变异负荷（RVB）分析证实病例中功能丧失变异明显过多（23/2,303 个散发性 ALS 样本与 0/1,059 个对照样本，OR = 22.2，p = 1.5 x 10（-4））。发现和复制功能丧失分析的荟萃分析得出的综合显着性为 p = 3.4 x 10（-8），OR = 8.8。总的来说，肯纳等人（2016）在家族性和散发性 ALS 样本和对照中鉴定出 120 个预测的非同义 NEK1 变异。

▼ 动物模型

沃格勒等人（1999）和贾纳斯瓦米等人（1997）描述了2个孤立的突变等位基因，命名为kat和kat（2J），它们引起多效性效应，包括面部畸形、矮化、男性不育、贫血、囊性脉络丛和进行性多囊肾病。囊肿发生的潜伏性以及肾脏病理学与人类常染色体显性多囊肾病（例如PKD1；601313）的相似性使其成为研究肾囊肿发生的有吸引力的动物模型。这些突变对应到小鼠 8 号染色体。Upadhya 等人通过定位克隆（2000）将 Nek1 确定为被 kat 和 kat（2J）自发突变改变的基因。在纯合突变动物中观察到的复杂的多效性表型表明，NEK1 蛋白参与不同的信号通路来调节不同的细胞过程。这些发现确定了 NEK1 在肾脏中以前未被怀疑的作用，并为研究囊肿发生和确定可能的治疗模式开辟了新途径。

Chen 等人使用低剂量电离或紫外线辐射（2008）发现 Nek1 -/- kat2J 细胞有缺陷的 G1/S 和 M 期检查点，并且无法激活 Chk1 和 Chk2 以响应 DNA 损伤。此外，DNA 未得到正确修复，双链 DNA 断裂持续存在，并且在 Nek1 缺失的情况下观察到过多的染色体断裂。

▼ 等位基因变体（12 个选定示例）：.

0001 短肋胸廓发育不良 6 伴多指
NEK1、ARG127TER
Thiel 等人在一名产后 1 小时死亡的男婴中，临床诊断为 II 型短肋多指综合症（SRTD6；263520），来自土耳其血统的近亲家庭（家族 1）（2011）在 NEK1 基因的外显子 5 中发现了一个纯合的 379C-T 转换，导致 N 端激酶结构域内的 arg127-to-ter（R127X）取代。NEK1 的定量实时 PCR 分析表明，受影响个体中类淋巴母细胞系的 cDNA 水平降低了 64%，杂合亲本中的 cDNA 水平降低了 30% 至 40%，表明突变等位基因仅存在部分无义介导的 mRNA 衰减。父母和未受影响的同胞的突变是杂合的，而在同一种族起源的 378 条对照染色体中未发现这种突变。

El Hokayem 等人在一名临床诊断为 SRPS II 型且因妊娠 20 周终止妊娠的男性胎儿中进行了研究（2012）鉴定了 NEK1 基因中 R127X 突变的纯合性。近亲法国父母都是杂合突变，在 200 条对照染色体中未发现这种突变。

.0002 短肋胸廓发育不良 6，无多指
NEK1，IVS10AS，AG，-2
妊娠 21 周的男性胎儿，临床诊断为 SRPS II 型（SRTD6；263520），来自贝都因血统的近亲家庭（家族） 2），蒂尔等人（2011）在 NEK1 基因的内含子 10（869-2A-G）中发现了纯合剪接位点突变。父母和未受影响的同胞的突变是杂合的，而在同一种族起源的 370 条对照染色体中未发现这种突变。

.0003 短肋胸廓发育不良 3/6 伴多指，双基因
NEK1，1-BP INS，1640A
妊娠 19 周的男性胎儿，临床诊断为 SRPS II 型（SRTD6；263520），来自非近亲结婚家庭德国血统（家族 3），Thiel 等人（2011）在 NEK1 基因中发现了一个杂合 1-bp 插入（1640_1641insA），导致提前终止密码子（Asn547LysfsTer2）；该个体的 DYNC2H1 错义突变也是杂合的（11747G-A；603297.0016），因此表明双等位基因遗传。在这两个基因中都没有发现第二个突变，并且每个亲本对于其中一个突变都是杂合的，而在 382 个群体匹配的对照染色体中都没有发现这两个突变。

.0004 短肋胸廓发育不良 6 伴多指
NEK1、GLY145ARG
在 20 周终止妊娠后临床诊断为 SRPS II 型（SRTD6；263520）的男性胎儿中，El Hokayem 等人（2012）鉴定了 NEK1 基因外显子 6 中 433G-A 转变的纯合性，导致激酶结构域中的 gly145 到 arg（G145R）取代。来自马达加斯加的非近亲父母都是杂合突变，而在 200 条对照染色体中未发现这种突变。

.0005 肌萎缩侧索硬化症，对 24
NEK1、SER1036TER 的易感性
在患有肌萎缩侧索硬化症的男性先证者（ALS24；617892）中，Brenner 等人（2016）鉴定了 NEK1 基因中 c.3107C-G 颠换的杂合性，导致该蛋白的 2 个 C 末端核输出序列之间出现 ser1036-to-ter（S1036X）取代。先证者于 59 岁时出现症状，并于 63 岁时死亡。先证者的母亲在病程 5 年后于 62 岁时死于 ALS。先证者的兄弟携带该突变，但在先证者死亡后4年和先证者症状出现后9年未受影响；未透露未受影响兄弟的年龄。

.0006 肌萎缩侧索硬化症，易感性，24
NEK1，ARG812TER
在一名患有肌萎缩侧索硬化症的女性先证者（ALS24；617892）中，Brenner 等人（2016）鉴定了 NEK1 基因中 c.2434A-T 颠换的杂合性，该颠换导致 arg812-to-ter（R812X）取代，预计会截断该蛋白质的 C 端核输出序列。先证者在 75 岁时出现症状，并在病程 18 个月后仍然存活。先证者的叔叔死于 ALS，享年 70 岁；她的父亲可能遗传了这种疾病突变，43 岁时死于感染继发的心脏并发症。虽然先证者的神经心理学测试显示 ALS 特定领域（例如执行功能）没有困难，但 ALS 非典型海马/颞叶功能（例如非语言记忆）受到损害。

.0007 肌萎缩侧索硬化症，易感性，24
NEK1，ARG261HIS
肯纳等人（2016）从荷兰一个人口不足 25,000 且遗传谱系有限的孤立社区中鉴定出 4 名肌萎缩侧索硬化症（ALS24; 617892）患者。全基因组测序和自合性作图鉴定出 4 种候选疾病变异，这些变异出现在可检测的纯合性运行中。NEK1 变体 arg261 至他的（R261H）是所有患者中唯一可识别的变体，也是唯一在超过 1 个个体中以纯合性出现的变体；它在 2 名患者中呈纯合性，而在另外 2 名患者中呈杂合性，这增加了即使是单个等位基因拷贝也可能增加疾病风险的可能性。对4例病例的临床评估未发现疾病表型有任何明显差异。肯纳等人（2016）然后测试了 6 个 R261H 变体，来自 8 个国家的 172 例散发性 ALS 病例和 4,417 例匹配对照。对所有孤立人群阶层的荟萃分析发现，病例中存在明显的次要等位基因过剩，其综合显着性为 p = 4.8 x 10（-5），比值比为 2.4。作者还在家族性 ALS 病例对照数据中观察到疾病关联，优势比为 2.7，ap 为 1.5 x 10（-3）。结合家族性 ALS、散发性 ALS 和所有对照的荟萃分析显示优势比为 2.4，p 值为 1.2 x 10（-7）。5×10（-3）。结合家族性 ALS、散发性 ALS 和所有对照的荟萃分析显示优势比为 2.4，p 值为 1.2 x 10（-7）。5×10（-3）。结合家族性 ALS、散发性 ALS 和所有对照的荟萃分析显示优势比为 2.4，p 值为 1.2 x 10（-7）。

.0008 肌萎缩侧索硬化症，对 24
NEK1、ARG550TER 的易感性
在患有肌萎缩侧索硬化症的先证者（ALS24；617892）及其受影响的母亲中，Kenna 等人（2016）在 NEK1 基因中发现了 arg550-to-ter（R550X）突变。

.0009 短肋胸廓发育不良 6，不伴有多指畸形
NEK1，IVS12AS，GT，-1
一名来自不列颠群岛的 3 岁女孩（患者 SKDP-126.3）患有短肋胸廓发育不良，不伴有多指畸形（SRTD6；263520），麦金纳尼-利奥等人（2015）鉴定了 NEK1 基因突变的复合杂合性：内含子 12 中的剪接位点突变（c.869-1G-T, NM_001199399）和外显子 8 中的 c.514C-T 转换，导致 pro172-to -ser（P172S; 604588.0010）替换。在内部或公共变体数据库中均未发现这两种突变。在该患者中检测到另一个 SRTD 相关基因的杂合突变，即 WDR60 基因（615462）中的 H297Q 替换，作者指出，这种变异可能会改变 SRTD 表型。

.0010 短肋胸廓发育不良 6 无多乳酸
NEK1，PRO172SER
用于讨论 NEK1 基因外显子 8 中的 c.514C-T 转变（c.514C-T，NM_001199399），导致 pro172 到 Ser（P172S））替代，这是 McInerney-Leo 等人在一名患有短肋胸廓发育不良但不伴有多指畸形的 3 岁英国女孩（SRTD6; 263520）中发现的复合杂合状态（2015），参见 604588.0009。

.0011 短肋胸廓发育不良 6，无多趾
NEK1，SER1036TER
Wang 等人在一名患有严重视网膜营养不良、胸廓狭窄、肋骨短、轻度颈椎畸形和长骨轻度干骺端改变的 12.5 岁男孩中（SRTD6；263520）（2017）进行了全外显子组测序，并鉴定了 NEK1 基因突变的复合杂合性：外显子 31 中的 c.3107C-G 颠换（c.3107C-G，NM_001199397），导致 ser1036 到 ter（S1036X）替换，以及外显子 35 中的 c.3830A-C 颠换（c.3830A-C，NM_001199397），导致 asp1277-to-ala（D1277A；604588.0012）替换。作者认为，该患者表现出的表型变异可能是这可以通过 NEK1 蛋白上的突变位置来解释，因为之前报道的大多数突变位于 N 末端，而该患者的突变位于 C 末端。

.0012 短肋胸廓发育不良 6 无多乳酸
NEK1，ASP1277ALA
用于讨论 NEK1 基因外显子 35 中的 c.3830A-C 颠换（c.3830A-C，NM_001199397），导致 asp1277-to-ala（D1277A））替代，这是 Wang 等人在一名 12.5 岁患有短肋胸廓发育不良但不伴有多指畸形的男孩（SRTD6; 263520）中发现的复合杂合状态（2017），参见 604588.0011。