CEREBLON; CRBN

HGNC 批准的基因符号：CRBN

细胞遗传学定位：3p26.2 基因组坐标（GRCh38）：3:3,149,633-3,179,717（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

希金斯等人（2004） 在一种常染色体隐性智力发育障碍（MRT2; 607417） 的候选区域内鉴定了一个名为 LOC51185 的转录本，该转录本被对应到一个德国血统的美国大家族的染色体 3pter-p25 上。相应的 cDNA 编码 442 个氨基酸的蛋白质，具有 237 个残基的 ATP 依赖性 Lon 蛋白酶结构域和多个磷酸化位点。该基因因其在大脑发育中的假定作用以及大而高度保守的 Lon 结构域而被命名为“cereblon”。RT-PCR 证明 CRBN 在人脑中大量表达。

乔等人（2005） 从大鼠脑 cDNA 文库中克隆了大鼠 Crbn。推导的 445 个氨基酸蛋白与其小鼠直系同源物显示出 98% 的序列同一性。大鼠 Crbn 包含 Lon 蛋白酶的 N 端结构域、RGS 样结构域、亮氨酸拉链基序和 4 个假定的磷酸化位点。大鼠组织Northern印迹分析检测到Crbn在脑、肝、肾和睾丸中强表达，大鼠脑原位杂交显示在海马、缰核和皮质中强表达。

▼ 生化特征

晶体结构

费舍尔等人（2014） 展示了与沙利度胺、来那度胺和泊马度胺结合的 DDB1-CRBN 复合物的晶体结构。该结构表明 CRBN 是 E3 泛素连接酶复合物 CRL4（CRBN） 内的底物受体，并且对映选择性地结合免疫调节药物。通过无偏筛选，作者确定同源框转录因子 MEIS2（601740） 是 CRL4（CRBN） 的内源底物。费舍尔等人（2014） 得出的结论是，他们的研究表明，免疫调节药物会阻止 MEIS2 等内源性底物与 CRL4（CRBN） 结合，同时连接酶复合物会招募 IKZF1 或 IKZF3 进行降解。这种双重活性意味着小分子可以调节 E3 泛素连接酶。

▼ 基因结构

希金斯等人（2004）确定CRBN基因包含11个外显子。

▼ 测绘

希金斯等人（2004） 鉴定了染色体 3pter-p25 上的 CRBN 基因。

乔等人（2005） 将大鼠 Crbn 基因定位到染色体 4q41。小鼠直系同源物被定位到小鼠 6 号染色体。

▼ 基因功能

伊藤等人（2010） 将 CRBN 鉴定为沙利度胺结合蛋白。CRBN 与受损的 DNA 结合蛋白 1（DDB1; 600045） 和 CUL4A（603137） 形成 E3 泛素连接酶复合物，该复合物对于斑马鱼和雏鸡的肢体生长和成纤维细胞生长因子受体 FGF8（600483） 的表达非常重要。沙利度胺通过与 CRBN 结合并抑制相关的泛素连接酶活性来启动其致畸作用。伊藤等人（2010） 得出的结论是，他们的研究揭示了沙利度胺致畸性的基础，并可能有助于开发无致畸活性的沙利度胺衍生物。

Kronke 等人使用定量蛋白质组学（2014） 发现来那度胺是一种有效治疗多发性骨髓瘤（254500） 的药物，可通过 CRBN-CRL4 泛素连接酶复合物选择性泛素化和降解 2 个淋巴转录因子 IKZF1（603023） 和 IKZF3（606221）。IKZF1 和 IKZF3 是多发性骨髓瘤中必需的转录因子。IKZF3 的单个氨基酸取代赋予了对来那度胺诱导的降解的抵抗力，并挽救了来那度胺诱导的细胞生长抑制。同样，克朗克等人（2014） 发现来那度胺诱导 T 细胞产生 IL2（147680） 是由于 IKZF1 和 IKZF3 的消耗。克朗克等人（2014） 得出的结论是，他们的发现揭示了治疗剂的作用机制：改变 E3 泛素连接酶的活性，

卢等人（2014） 孤立表明，来那度胺结合的 CRBN 获得了靶向 B 细胞转录因子 IKZF1 和 IKZF3 进行蛋白酶体降解的能力。对骨髓瘤细胞系的分析表明，IKZF1 和 IKZF3 的缺失对于来那度胺的治疗效果既是必要的也是充分的，这表明沙利度胺类药物的抗肿瘤和致畸活性​​是可分离的。

来那度胺是一种治疗 5q 染色体缺失（del（5q） MDS） 骨髓增生异常疾病的高效药物。克朗克等人（2015） 证明来那度胺通过 E3 泛素连接酶 CUL4-RBX1（603814）-DDB1-CRBN（称为 CUL4-CRBN）诱导酪蛋白激酶 I α-1（CK1-α; 600505） 泛素化，从而产生 CK1-α降解。CK1-α 由基因 CSNK1A1 编码，位于 del（5q） MDS 的常见缺失区域内，单倍体表达不足使细胞对来那度胺治疗敏感，为来那度胺治疗 del（5q） MDS 的治疗窗口提供了机制基础。克朗克等人（2015） 发现小鼠细胞对来那度胺具有抗性，但将小鼠 Crbn 中的单个氨基酸改变为相应的人类残基，可以实现 CK1-α 的来那度胺依赖性降解。

▼ 分子遗传学

在患有智力发育障碍（MRT2；607417）的家庭受影响成员中，Higgins 等人（2004） 在 CRBN 基因（R419X; 609262.0001） 中鉴定出与表型分离的纯合无义突变。

Sheereen 等人在患有严重智力障碍、自残行为和癫痫发作的沙特近亲家庭受影响成员中（2017） 鉴定了 CRBN 基因（C391R; 609262.0002） 中的纯合突变，该突变与表型分离。

▼ 动物模型

在大鼠大脑中，Jo 等人（2005） 观察到大鼠 Crbn 与大电导钙激活钾 BK 通道 α 亚基（KCNMA1; 600150） 的胞质 C 末端直接相互作用。通过脑裂解物中的免疫沉淀证实了大鼠 Crbn 与 Kcnma1 的直接关联，并且这两种蛋白共定位于培养的大鼠海马神经元中。大鼠 Crbn 抑制通道的离子电流并减少四聚体 BK 通道复合物的形成，从而减少功能通道的表面表达。乔等人（2005） 得出结论，CRBN 可能通过影响组装和表面表达在调节 BK 通道活性中发挥重要作用。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 智力发育障碍，常染色体隐性遗传 2
CRBN，ARG419TER

Higgins 等人之前描述过，患有智力发育障碍（MRT2；607417）的大家庭的受影响成员（2000），希金斯等人（2004） 在 CRBN 基因的外显子 11 中鉴定出纯合 1274C-T 转换，导致 arg419 到 ter（R419X） 的取代。在 400 条对照染色体中未检测到该突变。截短保留了 Lon 结构域，但破坏了 N-肉豆蔻酰化位点并删除了 C 末端的酪蛋白激酶 2 磷酸化位点，这可能会妨碍正确的亚细胞靶向。由于人类含 Lon 的蛋白质定位于线粒体，它们在那里选择性地降解短寿命的多肽，Higgins 等人（2004） 假设 CRBN 基因的缺陷可能会扰乱线粒体能量代谢的核调节。

Higgins 等人使用 RT-PCR 检测来自 R419X 突变患者的类淋巴母细胞中 CRBN 的表达（2008） 发现 R419X 突变体 CRBN 的表达水平与野生型蛋白相似。然而，突变 CRBN 的存在导致不同 KCNMA1（600150） 通道亚型的表达显着不同。突变的 CRBN 蛋白与含有位点 2 插入的 KCNMA1 亚型的持续产后表达相关，该亚型在成年后通常会下调。与没有位点 2 插入的成熟同种型相比，具有位点 2 插入的蛋白质同种型的持续存在将导致 BK 通道具有更高的细胞内钙敏感性、更快的激活和更慢的失活动力学。希金斯等人（2008） 假设这种改变可能导致突变患者的皮质发育异常和认知障碍。作者指出，R419X 突变体 CRBN 逃脱了无义介导的衰变。

徐等人（2013） 报道 R419X 截短发生在 CRBN 的 C 端沙利度胺结合区域内。该突变不会改变 CRBN 的表达或定位或 CRBN-CRL4 E3 连接酶复合物的形成，并且对 CRL4 E3 连接酶靶蛋白的泛素化没有影响。然而，徐等人（2013） 发现 CRBN 的 C 末端具有泛素自抑制结构域的功能。R419X 突变体中的 C 端截短允许 CRL4 E3 连接酶介导的 CRBN 中 C 端赖氨酸与 lys48 连接的多聚泛素链的泛素化，与野生型 CRBN 相比，缩短了突变体 CRBN 的半衰期。

.0002 智力发育障碍，常染色体隐性遗传 2
CRBN，CYS391ARG

Sheereen 等人在一个沙特近亲家庭的 3 名患有严重智力障碍、自残行为和癫痫发作的兄弟姐妹中进行了研究（MRT2; 607417）（2017） 在 CRBN 基因的外显子 11 中鉴定出纯合 c.1171T-C 转换（chr3.3,192,707TC, GRCh37），导致 CULT 结构域中的保守残基处发生 cys391 到 arg（C391R） 的取代，即与表型分离。患者的自残行为从4岁左右开始。其中两名患者的侄子（分别为 4 岁和 3 岁）也是该突变纯合子，患有注意力缺陷多动障碍、发育迟缓和癫痫发作。该突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序得到证实。没有对该变体进行功能研究。