天冬氨酰-tRNA 合成酶 1； DARS1

DARS
ASPRS

HGNC 批准的基因符号：DARS1

细胞遗传学位置：2q21.3 基因组坐标（GRCh38）：2:135,905,881-135,985,684（来自 NCBI）

▼ 说明

DARS 基因编码细胞质天冬氨酰-tRNA 合成酶。氨酰-tRNA 合成酶构成了一个酶家族，在核糖体依赖性蛋白质生物合成的初始步骤中催化同源 tRNA 的特异性氨酰化。哺乳动物合成酶与原核生物和低等真核生物的不同之处在于它们以多酶复合物的形式结合（Jacobo-Molina 等人总结，1989）。

▼ 克隆与表达

Jacobo-Molina 等人通过用他们克隆的大鼠 Dars cDNA 筛选 HeLa 细胞 cDNA 文库（1989）分离出编码 DARS 的 cDNA。预测的 DARS 蛋白有 500 个氨基酸，计算的分子量为 57,000 Da。人 DARS 蛋白与大鼠 Dars 具有 95% 的氨基酸同一性，与酵母天冬氨酰-tRNA 合成酶具有不均匀分布的同一性，其中 C 端一半有 69% 的同一性，N 端一半有 46% 的同一性。作者讨论了 DAR 蛋白中的几个潜在功能域，包括一个保守的赖氨酸残基区域，该区域也存在于细菌和酵母合成酶中，并且可能是 tRNA（一种核苷酸三磷酸结合酶）3-prime 末端的结合位点基序，一个与大肠杆菌丙氨酰-tRNA 合成酶中存在的 ATP 结合基序非常相似的基序，以及一个环 AMP 依赖性蛋白激酶磷酸化位点。雅各布-莫利纳等人（1989）预测 DARS 蛋白的 N 末端有一个中性两亲性螺旋，并指出这种结构不会出现在来自细菌、酵母和高等生物的其他已知合成酶中。

Taft 等人根据一组精选的公开数据（2013）发现 Dars 广泛定位于细胞质中，并在包括中枢神经系统在内的组织类型中广泛表达。在小鼠中，Dars 在海马、齿状回和小脑分子层的神经元中显示出特异性表达。发育中和成人大脑中的 DARS 表达显示出相似的模式，优先对小脑、大脑皮层、海马和侧脑室中的神经元进行免疫染色。此外，结肠中周围神经元的染色也很明显。

罗等人（2014）报道了每种人类氨酰 tRNA 合成酶的大量天然催化无效点的发现。剪接事件保留非催化结构域，同时消除催化结构域以产生具有多种功能的催化无效区。每种合成酶都会转化为几种新的信号蛋白，其生物活性与催化母体的生物活性“正交”。重组氨酰 tRNA 合成酶变体在一系列基于细胞的测定中具有特定的生物活性：所有物种中约 46% 影响转录调节，22% 细胞分化，10% 免疫调节，10% 细胞保护，各 4% 影响增殖、脂肪生成/胆固醇转运和炎症反应。罗等人（2014）鉴定了细胞质氨酰 tRNA 合成酶的框内剪接变体。他们鉴定出 AspRS 的 4 个催化无效剪接变体和 1 个催化结构域保留剪接变体。

▼ 测绘

Gross（2012）根据 DARS 序列（GenBank BC000629）与基因组序列（GRCh37）的比对，将 DARS 基因对应到染色体 2q21.3。

▼ 分子遗传学

Taft 等人在来自 7 个不同来源的无亲缘家庭的 10 例髓鞘形成低下并伴有脑干和脊髓受累和痉挛的患者中（HBSL; 615281）（2013）鉴定了DARS基因中的纯合或复合杂合突变（参见例如603084.0001-603084.0006）。通过外显子组测序发现的突变发生在 DARS 的 3-prime 三分之一处，对应于酶的 C 端活性位点结构域。该表型的特点是出生后第一年出现严重痉挛，主要影响下肢，导致无法孤立行走。受影响的个体表现出运动发育迟缓和眼球震颤；4例患者有轻度智力障碍。脑部 MRI 显示大脑、脑干、小脑和脊髓髓鞘形成不足和白质病变。塔夫脱等人（2013）指出其表型与脑干和脊髓受累以及乳酸升高的白质脑病（LBSL; 611105）相似，这是由 DARS2 基因（610956）突变引起的。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 髓鞘形成低下，脑干和脊髓受累以及腿部痉挛
DARS1，ASP367TYR

在一名患有髓鞘形成低下并伴有脑干和脊髓受累以及腿部痉挛的澳大利亚男孩中（HBSL; 615281），Taft 等人（2013）鉴定了 DARS 基因中的复合杂合突变：外显子 11 中的 c.1099G-T 颠换，导致 asp367-to-tyr（D367Y）取代，以及外显子 10 中的 c.821C-T 转换，导致ala274 到 val（A274V；rs112205661；603084.0002）的替换。两种突变都发生在活性位点口袋中的保守残基处。这些突变是通过全基因组测序鉴定并通过桑格测序证实的，与家族中的疾病分开。在几个大型对照数据库中均未发现D367Y突变，而A274V突变的发现频率为0.001%。

.0002 髓鞘形成低下，脑干和脊髓受累以及腿部痉挛
DARS1，ALA274VAL（rs112205661）

Taft 等人讨论了 DARS 基因中的 ala274-to-val（A274V）突变，该突变在伴有脑干和脊髓受累以及腿部痉挛的髓鞘形成低下患者（HBSL; 615281）中以复合杂合状态发现（2013），参见 603084.0001。

.0003 髓鞘形成低下并伴有脑干和脊髓受累以及腿部痉挛
DARS1、MET256LEU

Taft 等人在 2 名同胞和另外 2 名无关的印度或巴基斯坦血统患者中发现髓鞘形成低下、脑干和脊髓受累以及腿部痉挛（HBSL; 615281）（2013）鉴定了 DARS 基因外显子 9 中的纯合 c.766A-C 颠换，导致保守残基处的 met256 替换为 leu（M256L）。该突变最初是通过全外显子组测序发现的，在几个大型数据库中并不存在。分子模型表明，突变可能会改变可能是支持活性位点的链的基础氨基酸。

.0004 髓鞘形成低下，脑干和脊髓受累以及腿部痉挛
DARS1，ARG487CYS

在一名患有髓鞘形成低下并伴有脑干和脊髓受累以及腿部痉挛的印度男孩中（HBSL; 615281），Taft 等人（2013）鉴定了 DARS 基因外显子 16 中的纯合 c.1459C-T 转换，导致保守残基处的 arg487 至 cys（R487C）取代。该突变是通过全外显子组测序发现的，在几个大型数据库中并不存在。分子模型表明，该突变可能会破坏 tRNA-蛋白质相互作用的稳定性。

.0005 髓鞘形成低下，脑干和脊髓受累以及腿部痉挛
DARS1、ARG460HIS

Taft 等人在来自美国的 2 名患有髓鞘形成低下并伴有脑干和脊髓受累以及腿部痉挛的姐妹中（HBSL; 615281）（2013）鉴定了 DARS 基因中的复合杂合突变：外显子 15 中的 c.1379G-A 转变，导致保守残基处的 arg460-to-his（R460H）取代，以及外显子中的 c.1480C-T 转变16，导致保守残基处的 arg494-to-gly（R494G；603084.0006）取代。分子模型表明，R460H 突变可能会改变可能是支持活性位点的链的基础氨基酸，而 R494G 突变可能会破坏 tRNA-蛋白质相互作用的稳定性。在几个大型对照数据库中均未发现R460H突变，而R494G突变的发现频率为0.001%。

.0006 髓鞘形成低下，脑干和脊髓受累以及腿部痉挛
DARS1，ARG494GLY（rs147077598）

讨论 DARS 基因中的 c.1480C-T 转换（rs147077598），导致 arg494 到甘氨酸（R494G）取代，这种情况在 2 名患有脑干和脊髓受累以及腿部痉挛的髓鞘形成不足的姐妹中发现; 615281）塔夫脱等人（2013），参见 603084.0005。