UPF1 RNA 解旋酶和 ATP 酶； UPF1

UPF1，酵母，同源物
HUPF1
胡言乱语记录的监管者 1；RENT1

HGNC 批准的基因符号：UPF1

细胞遗传学位置：19p13.11 基因组坐标（GRCh38）：19:18,831,959-18,868,230（来自 NCBI）

▼ 说明

UPF1 是一种解旋酶，具有 RNA 依赖性 ATP 酶和 5-prime-to-3-prime RNA 解旋酶活性。UPF1 的 ATP 酶活性对于无义介导的 RNA 衰减（NMD）途径至关重要，该途径以具有提前终止密码子的 mRNA 为目标进行快速降解（Franks 等人总结，2010）。

▼ 克隆与表达

佩里克等人（1996）指出酵母中的 NMD 至少需要 3 个反式作用因子（Upf1-3）。他们鉴定出一种编码与 Upf1 具有很强同源性的蛋白质的人类 cDNA，并将其命名为 RENT1。尽管人类和酵母多肽的 N 和 C 末端存在差异，但蛋白质的大中心区域显示出 58% 的残基同一性和 80% 的保守性。佩里克等人（1996）指出，RENT1 是第一个被鉴定的哺乳动物蛋白，它包含 Upf1 中发现的所有假定功能元件，包括锌指样核苷酸结合结构域和解旋酶超家族 I 成员共有的所有基序。基因以及所有相关解旋酶序列的后续比对，Perlick 等人（1996）证明了 RENT1、Upf1、Mov10、Sen1 定义了超家族中的一个独特子集。正如预期的那样，RENT1 是明显普遍存在的 NMD 通路的重要组成部分，在所有测试的组织中均检测到了 RENT1。

Applequist 等人孤立地（1997）分离出编码 RENT1 的 cDNA，他们将其命名为 HUPF1（人类 Upf1 蛋白）。他们表示 HUPF1 编码预测的 1,118 个氨基酸的蛋白质。人类细胞提取物的蛋白质印迹分析表明 HUPF1 作为 130 kD 蛋白迁移。Applequist 等人使用免疫荧光法（1997）发现人和小鼠的 HUPF1 与酵母 Upf1 一样，定位于细胞质，但不在细胞核中。Northern 印迹分析在各种人类细胞系中检测到主要的 5.5-kb HUPF1 mRNA 和次要的 3.7-kb HUPF1 mRNA。

▼ 基因功能

佩里克等人（1996）发现包含人 RENT1 中心区域、两侧是酵母 Upf1 N 端和 C 端的嵌合蛋白的表达补充了酵母中 Upf1 缺陷的生长表型。这些数据表明 RENT1 是 Upf1 的哺乳动物直系同源物。

孙等人（1998）提供了证据，证明有一个因素可以消除哺乳动物细胞中无义 RNA 的产生。他们通过分离酿酒酵母Upf1p的人类同源物的cDNA，鉴定了该因子，分别称为RENT1和HUPF1。Upf1p是一种I组RNA解旋酶，在酵母中无义介导的mRNA衰变中发挥作用。Sun 等人使用猴 COS 细胞和人 HeLa 细胞（1998）证明，在RNA解旋酶结构域内的残基844处含有精氨酸到半胱氨酸突变的人Upf1蛋白的表达以显性失活方式起作用，以消除与细胞核或相关的包含无义的mRNA的衰变。在细胞质中。这些发现提供了证据，证明无义介导的 mRNA 衰变在酵母和哺乳动物细胞中存在机械相关性，

门德尔等人（2002）通过在哺乳动物细胞中使用 RNA 干扰，评估了 NMD 必需因子在无义介导的剪接改变（NAS）中的作用。抑制 RENT1 表达会消除无义 T 细胞受体 β（TCRB；参见 186930）转录物的 NMD 和 NAS。相比之下，尽管无义转录物达到了相当的稳定性，但抑制 RENT2（UPF2; 605529）表达并不会破坏 NAS。门德尔等人（2002）还证明 NAS 和 NMD 是 RENT1 基因上可分离的功能。门德尔等人（2002）证明 RENT1 进入细胞核，可能直接影响 mRNA 生物发生的早期事件。门德尔等人。

Ohnishi 等人使用免疫沉淀和免疫耗竭实验（2003）表明 SMG5（610962）和 SMG7（610964）与 UPF1 的过度磷酸化形式相关，并且 SMG5 参与蛋白磷酸酶 2A（PP2A；参见 176915）复合物对 UPF1 的去磷酸化。干扰 UPF1 去磷酸化的 SMG5 突变体也以显性失活方式抑制无义介导的 mRNA 衰减。

阿姆拉尼等人（2004）使用引物延伸抑制（脚趾印迹）测定来描绘核糖体定位，发现酵母提取物中的过早翻译终止确实是异常的。Can1 mRNA 中遇到过早的 UAA 或 UGA 密码子的核糖体无法释放，而是迁移到上游 AUG。这种异常依赖于先前的无义密码子识别，并且在缺乏主要 NMD 因子 Upf1p 的细胞提取物中被消除，或者通过在无义密码子侧翼添加正常的 3 素非翻译区（UTR）来消除。系链聚腺苷酸结合蛋白（Pab1p）用作正常 3 素 UTR 的模拟物，可招募终止因子 Sup35p（eRF3）并稳定含有无义的 mRNA。阿姆拉尼等人（2004）得出结论，有效终止和 mRNA 稳定性取决于正确配置的 3 素 UTR。

Staufen-1（STAU1; 601716）是一种 RNA 结合蛋白，被认为在 mRNA 转移和翻译控制中发挥作用。金等人（2005）描述了涉及 STAU1、UPF1 和终止密码子的 mRNA 衰减机制。与无义介导的衰变不同，这种机制不涉及前 mRNA 剪接，并且在 UPF2 或 UPF3X（UPF3B; 300298）下调时发生。STAU1 直接与 UPF1 结合，并在连接到终止密码子下游时引发 mRNA 降解。STAU1 还与 ADP-核糖基化因子-1（ARF1; 103180） mRNA 的 3-prime UTR 相互作用。因此，STAU1 或 UPF1 的下调会增加 ARF1 mRNA 的稳定性。这些发现表明 ARF1 mRNA 是 STAU1 介导的衰变的天然靶标，并且数据表明其他 mRNA 也是天然靶标。

在 HeLa 细胞核提取物的交联和共免疫沉淀实验中，Agranat 等人（2008）表明 ADAR1（146920）与上剪接体中的 RNA 监视蛋白 HUPF1 相关，上剪接体是一种 21 兆道尔顿的核核糖核蛋白复合物。这种相互作用不依赖于RNA。使用小干扰 RNA 敲低 ADAR1 上调了 6 个基因中的 4 个的表达，这些基因经历了 ADAR 的 A 到 I 编辑和 HUPF1 的降解。

细胞 mRNA 作为包含 mRNA 和相关蛋白的信使核糖核蛋白（mRNP）复合物存在。弗兰克斯等人（2010）发现 HeLa 细胞中小干扰 RNA 介导的 UPF1 敲低或 ATPase 缺陷的 UPF1 突变体的表达导致 NMD mRNP 在细胞质加工体中积累。在缺乏 UPF1 ATP 酶活性的情况下，NMD 因子 SMG5、SMG6（610963）和 SMG7 与细胞质加工体中部分降解的 3-prime mRNA 中间体共定位。ATPase 缺陷的 UPF1 与多种 NMD 因子共纯化，包括 XRN1（607994）和 PABPC1（604679），以及 SMG5、SMG6 和 SMG7，以及外显子连接复合物组件（参见 608546）。弗兰克斯等人（2010）得出结论，UPF1 ATPase 活性是 mRNP 复合物分解所必需的，

▼ 测绘

佩里克等人（1996）通过杰克逊实验室 BSS 回交 DNA 组的分析，将小鼠 Rent1 基因定位到小鼠 8 号染色体。已知小鼠8号染色体区域与19p13.2-p13.11具有同线性同源性；人类探针在 NIGMS 人类/啮齿动物体细胞杂交组中检测到人类 19 号染色体特异性限制片段。佩里克等人（1996）指出，虽然致瘤或加速衰老表型可能是由 NMD 缺陷背景上无义或移码突变的体细胞积累引起的，但没有明显相关的表型与小鼠或人类基因的图谱位置相关联。分别为 8 号染色体和 19p13.2-p13.11 的同线区域。

▼ 分子遗传学

胰腺腺鳞癌的体细胞突变

刘等人（2014）在 23 名患者中，有 18 名患者的胰腺腺鳞癌（ASC）肿瘤（参见 260350）中发现了 UPF1 基因突变。刘等人（2014）还测试了其他 3 个 NMD 基因——UPF2（605529）、UPF3A（605530）和 UPF3B（300298）——但没有检测到突变。UPF1 突变起源于体细胞，因为它们不存在于 18 名患者的匹配正常胰腺组织中。在所测试的 29 个非 ASC 胰腺肿瘤和 21 个肺鳞状细胞癌中也未检测到 UPF1 突变。刘等人（2014）得出结论，UPF1 突变是大多数胰腺腺鳞癌的独特特征。

▼ 动物模型

梅德哈尔奇等人（2001）通过有针对性地破坏小鼠胚胎干细胞中的 Rent1 基因（编码哺乳动物 Upf1p 的直系同源基因），探讨了脊椎动物 NMD 功能丧失的后果。目标等位基因杂合的小鼠没有表现出明显的表型异常，但从未观察到纯合性，这表明 Rent1 对于胚胎活力至关重要。纯合目标胚胎显示 NMD 完全丧失，并且在植入前可存活，但在植入后不久就被吸收。此外，在交配后3.5天分离的Rent1 -/- 囊胚在短暂的细胞扩张后在培养物中经历了细胞凋亡。