RAC GTP 酶激活蛋白 1； RACGAP1

RAC GTP 酶激活蛋白，雄性生殖细胞；MGRACCGAP
CYK4，线虫，同系物

HGNC 批准的基因符号：RACGAP1

细胞遗传学位置：12q13.12 基因组坐标（GRCh38）：12:49,989,162-50,033,440（来自 NCBI）

▼ 说明

Rho GTPases 控制多种细胞过程。小 G 蛋白 Ras 超家族中有 3 种 Rho GTPases 亚型：RHO（参见 165370）、RAC（参见 RAC1；602048）和 CDC42（116952）。GTP 酶激活蛋白（GAP）结合激活形式的 Rho GTP 酶并刺激 GTP 水解。通过这种催化功能，Rho GAP 负向调节 Rho 介导的信号。GAP 还可以充当效应分子，并在 Rho 和其他 Ras 样 GTP 酶下游信号传导中发挥作用。

▼ 克隆与表达

Toure 等人通过使用酵母 2 杂交系统以活化形式的 RAC 作为诱饵筛选 Jurkat cDNA 文库，然后筛选胎盘 cDNA 文库（1998）分离出编码 RACGAP1 的 cDNA，他们将其称为 MGRACAGAP。预测的 527 个氨基酸的 RACGAP1 蛋白具有一个大的 N 末端区域，其中包含蛋白激酶 C（参见 176960）样富含半胱氨酸的基序。作者确定，RACGAP1 与果蝇 RnRacGAP 以及大鼠和人类的嵌合蛋白具有最高的同源性（参见 602857）。功能分析表明，RACGAP1 的 GAP 结构域对 CDC42、RAC1 和 RAC2 表现出很强的 GAP 活性（602049）。Northern blot分析检测到大约3.2 kb的RACGAP1转录物，该转录物在睾丸中表达最丰富，在大多数其他组织中表达量较低。蛋白质印迹分析在睾丸提取物中检测到 58 kD 的 RACGAP1 蛋白。原位杂交表明RACGAP1表达仅限于成熟睾丸的生殖细胞。

▼ 基因功能

通过酵母 2-杂交筛选，Toure 等人（2001）发现 RACGAP1 的非 Rho 结合 N 末端与阴离子交换剂 SLC26A8（608480）相互作用。通过突变分析，他们确定RACGAP1的N端与SLC26A8的细胞质C端结构域相互作用。成年睾丸的原位杂交显示精母细胞中 SLC26A8 和 RACGAP1 表达重叠。图雷等人建议的具体表达模式（2001） SLC26A8 的表达比 RACGAP1 的表达短。

Zhao 和 Fang（2005）鉴定出 RACGAP1 是 HeLa 细胞中促进后期复合物/环体的底物，环体是一种控制有丝分裂进展的泛素连接酶。在胞质分裂开始时，RACGAP1 将苯胺（ANLN；616027）和肌球蛋白组装到收缩环中，并通过 RhoA（165390）介导的肌球蛋白调节轻链（MYL2；160781）磷酸化来激活肌球蛋白。在后期和胞质分裂过程中，RACGAP1 与 ECT2（600586）相关，ECT2 是 RhoA 的鸟嘌呤核苷酸交换因子，RACGAP1 是 ECT2 定位到中央纺锤体和收缩环所必需的。ECT2 或 RACGAP1 的敲除导致收缩环的缺失和皱纹的侵入。Zhu和Fang（2005）得出结论，RACGAP1是胞质分裂启动的主要调节因子，控制收缩环的组装和卵裂沟的进入。

坎曼等人（2008）指出，在胞质分裂期间，GTPase RhoA 协调收缩环组装和收缩。RhoA 信号传导由中央纺锤体控制，中央纺锤体是在分离的染色体之间形成的一组微管束。Centralspindlin 是一种由 ZEN4（KIF23; 605064）和 CYK4 组成的蛋白质复合物，是秀丽隐杆线虫中枢纺锤体组装和胞质分裂所必需的。坎曼等人（2008）发现 CYK4 GAP 结构域中的 2 个功能分离突变导致胞质分裂缺陷，类似于中枢轴蛋白功能丧失。这些缺陷可以通过消除 GTPase RAC 或其效应子来挽救，但不能通过消除 RhoA 来挽救。坎曼等人（2008）得出结论，CYK4 对 RAC 的灭活与 RhoA 激活并行，在胞质分裂过程中驱动收缩环收缩。

中枢纺锤体复合体是纺锤体中区和中体的保守组成部分，由 2 个驱动蛋白 MKLP1（605064）分子和 2 个 Rho 家族 GTPase 激活蛋白 RACGAP1 分子组成（Lekomtsev 等人总结，2012）。列科姆采夫等人（2012）鉴定了中枢纺锤体蛋白复合物（纺锤体中区和中体的保守成分）中的质膜束缚活性，并证明 RACGAP1 的 C1 结构域通过与聚阴离子磷酸肌醇脂质相互作用而与质膜结合。Lekomtsev 等人使用 X 射线晶体学（2012）确定了这种非典型 C1 结构域的结构。RACGAP1 的疏水帽和 C1 结构域的碱性残基中的突变可防止蛋白质与质膜的结合，并消除人和鸡细胞中的胞质分裂。在 RACGAP1 的 C1 结构域缺失的情况下，中央纺锤蛋白的人工膜束缚可恢复细胞分裂。尽管 C1 结构域功能对于中区和中体的形成是可有可无的，但它促进收缩性并且是质膜附着到中体所必需的，这是该细胞器的长期假定功能。列科姆采夫等人（2012）认为centralspindlin 将有丝分裂纺锤体与质膜连接起来，以确保动物细胞胞质分裂过程中的最终切割。

▼ 测绘

Gross（2022）根据 RACGAP1 序列（GenBank BC032754）与基因组序列（GRCh38）的比对，将 RACGAP1 基因对应到染色体 12q13.12。

▼ 分子遗传学

Wontakal 等人对一名患有先天性红细胞生成障碍性贫血 IIIb 型（CDAN3B；619789）的男孩进行了研究（2022）鉴定了 RACGAP1 基因中的复合杂合错义突变：L396Q（604980.0001）和 P432S（604980.0002）。通过全外显子组测序发现的这些突变均遗传自未受影响的父母，与常染色体隐性遗传一致。两种变体都影响 GAP 结构域中的保守残基，并且都不存在于 gnomAD 数据库中。体外红系细胞系中RACGAP1的敲低会导致去核方面的显着缺陷以及多核成红细胞的增加，而这两种突变的表达都无法挽救这种缺陷。进一步的体外研究表明，突变对刺激其他 GTP 酶的能力具有不同的影响。与野生型相比，L396Q 变体显示对 CDC42（116952）和 RAC1（602048）的刺激减少，但刺激 RHOA（165390）的能力没有变化。相比之下，P432S对CDC42或RAC1没有显示出影响，但与野生型相比，刺激RHOA的能力显着增加。HeLa 细胞中 RNAi 介导的 RACGAP1 敲低导致胞质分裂受损，L396Q 可以部分挽救这种受损的胞质分裂，但 P432S 则不能。L396Q 变体在胞质分裂过程中表现出与野生型相似的细胞定位，但一部分 L396Q 细胞显示出较晚的皱纹退化。P432S变体异常定位为环状图案，而不是聚集在纺锤体中部；该变异导致严重的胞质分裂缺陷，作者推测这是由于 RHOA 活性增加所致，可能会干扰收缩环的形成并导致中枢纺锤体的错误定位。作者指出，KIF23 基因（605064）是中枢轴蛋白的一个组成部分，其突变会导致类似的常染色体显性形式的 CDAN3（CDAN3A；105600），这表明存在一种常见的发病机制。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 贫血，先天性红细胞生成障碍，IIIb 型（1 名患者）
RACGAP1，LEU396GLN

Wontakal 等人对一名患有先天性红细胞生成障碍性贫血 IIIb 型（CDAN3B；619789）的 3 岁男孩进行了研究（2022）鉴定了 RACGAP1 基因中的复合杂合错义突变：c.1187T-A 颠换，导致 leu396 到 gln（L396Q）取代，以及 c.1294C-T 转换，导致 pro432 到 - Ser（P432S；604980.0002）替换。通过全外显子组测序发现的这些突变均遗传自未受影响的父母，与常染色体隐性遗传一致。两种变体都影响 GAP 结构域中的保守残基，并且都不存在于 gnomAD 数据库中。详细的体外研究表明，这些突变无法挽救多核红细胞或 RACGAP1 缺失细胞中的胞质分裂缺陷。此外，L396Q 变体导致靶标 GTP 酶功能丧失，而 P432S 则显示出对靶标 RHOA 的刺激增加（165390）。

.0002 贫血，先天性红细胞生成障碍，IIIb 型（1 名患者）
RACGAP1，PRO432SER

讨论 RACGAP1 基因中的 c.1294C-T 转变，导致 pro432 到 Ser（P432S）取代，这种取代在先天性红细胞生成障碍性贫血 IIIb 型患者（CDAN3B; 619789）的复合杂合状态下被发现旺塔卡尔等人（2022），参见 604980.0001。