SWI/SNF 相关、基质相关、肌节蛋白依赖性染色质调节因子、亚家族 A 样蛋白 1; SMARCAL1

SMARCA 样蛋白 1
HepA 相关蛋白；HARP

HGNC 批准的基因符号：SMARCAL1

细胞遗传学位置：2q35 基因组坐标（GRCh38）：2:216,412,484-216,483,053（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

多种多蛋白复合物参与染色质重塑，以改变核小体压缩，从而实现基因调控、复制、重组和 DNA 修复。该复合物通常包含保守的 SNF2 蛋白家族的成员（参见 SMARCA2；600014）。所有 SNF2 家族蛋白均包含大约 400 个氨基酸的 SNF2 结构域，该结构域具有 7 个与解旋酶中发现的基序相似的基序。SNF2 结构域包含一个核苷酸结合位点、一个磷酸结合环（也称为 Walker A 和 B 框）、一个 DEAD 框以及 DNA 和 ATP 结合基序。Coleman 等人通过在 EST 数据库中搜索与 SNF2 结构域相似的序列，然后进行 RT-PCR（2000）获得了编码 SMARCAL1 的 cDNA，他们将其命名为 HARP。预测的 954 个氨基酸的 SMARCAL1 蛋白与其小鼠同源物有 72% 的同一性，具有保守的 C 端 SNF2 结构域。Northern 印迹分析显示，所有测试组织中均表达 3.4 kb SMARCAL1 转录物，其中睾丸中的表达水平升高。

Elizondo 等人通过对从胚胎第 7.5 天到出生后第 7 天阶段的小鼠进行原位杂交和免疫组织化学分析（2006）发现 Smarcal1 mRNA 和蛋白质在 Schimke 免疫骨发育不良（SIOD; 242900）患者的整个发育过程中以及受影响的所有组织中表达，例如骨、肾、胸腺、甲状腺、牙齿、骨髓、头发、眼睛、和血管。Smarcal1也在SIOD中未报告受影响的组织中表达，包括在脑、交感干、脊髓和背根神经节等神经组织中高表达，以及在发育中的心脏、骨骼肌、胰腺、生殖细胞、睾丸中表达和卵巢。

▼ 基因功能

科尔曼等人（2000）发现缺乏 N 端 107 个氨基酸的小鼠 Smarcal1 蛋白表现出 DNA 依赖性 ATP 酶活性。

通过对纯化的人 HARP 进行体外分析，Yusufzai 和 Kadonaga（2008）表明，HARP 与分叉 DNA 的结合亲和力高于与单链 DNA（sDNA）或双链 DNA（dsDNA）的结合力。HARP 具有 ATP 酶活性，受分叉 DNA 刺激，并在较小程度上受单链 DNA 和双链 DNA 刺激。HARP 没有显示出可检测的解旋酶活性，但它显示出针对复制蛋白 A（RPA；参见 179835）解卷 DNA 的 ATP 依赖性退火解旋酶活性。

袁等人（2009）表明 HARP 的 N 端 28 个氨基酸与 RPA1 的结构域 A 结合，并且 HARP 通过与 RPA1 的直接相互作用被招募到停滞的复制叉。HARP 不影响 RPA1 与 ssDNA 的结合。HARP 的消耗增加了自发性 DNA 损伤和 G2/M 期停滞。袁等人（2009）假设 HARP 在细胞增殖过程中稳定停滞的复制叉。

Yusufzai 等人孤立地（2009）发现 HARP 通过保守的 N 末端基序结合 RPA，并被招募到 HeLa 细胞中的 DNA 修复位点。他们提出，HARP 与 RPA 的相互作用增加了 ssDNA 区域附近退火解旋酶活性的浓度，以实现 dsDNA 的再生。

班斯巴赫等人（2009）发现 SMARCAL1 的 N 末端基序与 RPA32（RPA2; 179836）相互作用，并且这种相互作用将 SMARCAL1 募集到停滞的复制叉中。SMARCAL1 被 ATM（607585）、ATR（601215）和 DNAPK（PRKDC; 600899）磷酸化，以响应复制相关的 DNA 损伤。SMARCAL1 功能的丧失会导致持续的 RPA 磷酸化、RPA 负载到染色质上以及对复制应激的超敏反应。

▼ 基因结构

通过比较 cDNA 和基因组序列，Coleman 等人（2000）确定小鼠和人类 SMARCAL1 基因均包含 17 个外显子，大小范围为 37 至 869 bp。

▼ 测绘

使用计算机分析，Coleman 等人（2000）将 SMARCAL1 基因定位到染色体 2q34-q36。他们将小鼠基因定位到 1 号染色体上。

▼ 分子遗传学

Schimke 免疫骨发育不良是一种常染色体隐性遗传疾病，其诊断特征为脊椎骨骺发育不良、肾功能障碍和 T 细胞免疫缺陷。Boerkoel 等人使用全基因组连锁图谱和位置候选方法（2002）确定 SMARCAL1 突变是导致 SIOD 的原因。通过对 26 个不相关家庭中患有这种疾病的人的数据进行分析，他们观察到，来自 23 个患有严重疾病的家庭中的 13 个受影响的个体有 2 个具有无义、移码或剪接突变的等位基因，而来自 3 个患有较轻疾病的家庭中的 3 个受影响的个体每个等位基因上都有错义突变。这些观察结果表明，一些错义突变允许保留部分 SMARCAL1 功能，从而导致较轻的疾病。

克莱温等人（2007）指出 SMARCAL1 基因中有 43 种不同的突变已被识别。在 4 名 SMARCAL1 基因中推测具有单等位基因杂合突变的 SIOD 患者中，作者没有发现其他等位基因表达的 RNA 和/或蛋白质，从而证明这 4 名患者具有双等位基因 SMARCAL1 突变，尽管第二个突变无法被确定。通过常规测定法鉴定。

▼ 基因型/表型相关性

Yusufzai 和 Kadonaga（2008）发现 HARP 中的 2 个突变，R764Q（606622.0008）和 R586W（606622.0006），分别与严重和轻度 SIOD 相关，但并不影响 HARP 的 DNA 结合活性。然而，他们以与疾病严重程度相关的方式减少或消除了 HARP 的 ATP 酶和退火解旋酶活性。

埃利松多等人（2009）描述了各种 SIOD 相关 SMARCAL1 突变（包括 E848X（606622.0001）和 R586W）对患者组织和细胞系的影响，并观察到这些突变影响蛋白质表达、稳定性、亚细胞定位、染色质结合和酶活性。作者对 15 名 SIOD 患者的疾病严重程度进行了评分，发现所有病情较轻的患者都表达至少 1 个 SMARCAL1 等位基因，编码一种位于细胞核内的蛋白质产物；然而，没有其他观察结果可以预测表型特征或病程。在果蝇中表达 SMARCAL1 错义突变体表明疾病严重程度与 SMARCAL1 总体活性成反比。埃利松多等人（2009）指出，他们的结果首次表明 SMARCAL1 在体内结合染色质，并且 SIOD 是由 SMARCAL1 多种功能的损伤引起的。

▼ 等位基因变异体（8 个精选示例）：

.0001 SCHIMKE 免疫骨发育不良
SMARCAL1，GLU848TER

Boerkoel 等人在患有 Schimke 免疫骨发育不良（SIOD; 242900）的 2 个家庭的受影响成员中（2002）发现 SMARCAL1 基因中 glu848-to-ter（E848X）无义突变的纯合性。复合杂合状态下的相同 E848X 突变在另外 2 个家族中发现不同的错义突变，在 1 个家族中发现移码突变。这些家庭的疾病非常严重。

埃利松多等人（2009）分析了 E848X 突变对患者组织和细胞系的影响，发现编码 E848X 的 SMARCAL1 mRNA 表达接近正常水平，表明无义突变太靠近 C 端尾部，无法诱导无义介导的突变。 RNA 衰变。然而，蛋白质水平几乎检测不到，尽管核定位信号完整，但突变蛋白的显着细胞质定位表明 C 末端区域对于蛋白质稳定性是必需的。与蛋白质折叠不当的想法一致，在发夹 DNA 存在的情况下，E848X 突变体水解 ATP 的能力约为野生型 SMARCAL1 的一半，这也表明 ATP 酶活性不足以使 SMARCAL1 核保留。

.0002 SCHIMKE 免疫骨发育不良
SMARCAL1，ARG17TER

Boerkoel 等人在患有 Schimke 免疫骨发育不良（SIOD; 242900）的先证者中（2002）发现 SMARCAL1 基因中 2 个无义突变的复合杂合性：arg17 至 ter（R17X）和 gln34 至 ter（Q34X; 606622.0003）。在这种情况下，疾病非常严重。

.0003 SCHIMKE 免疫骨发育不良
SMARCAL1，GLN34TER

讨论 Boerkoel 等人在 Schimke 免疫骨发育不良（SIOD; 242900）患者的复合杂合状态下鉴定出的 SMARCAL1 基因中的 gln34-to-ter（Q34X）突变（2002），参见 606622.0002。

.0004 SCHIMKE 免疫骨发育不良
SMARCAL1，ILE548ASN

Boerkoel 等人在患有相对轻度 Schimke 免疫骨发育不良（SIOD; 242900）的先证者中（2002）发现 SMARCAL1 基因中 2 个错义突变的复合杂合性：ile548 至 asn（I548N）和 arg645 至 cys（R645C; 606622.0005）。

.0005 SCHIMKE 免疫骨发育不良
SMARCAL1，ARG645CYS

Boerkoel 等人讨论了 SMARCAL1 基因中的 arg645-to-cys（R645C）突变，该突变在相对轻度 Schimke 免疫骨发育不良（SIOD; 242900）患者的复合杂合状态下发现（2002），参见 606622.0004。

.0006 SCHIMKE 免疫骨发育不良
SMARCAL1，ARG586TRP

Boerkoel 等人在患有相对轻度 Schimke 免疫骨发育不良（SIOD; 242900）的先证者中（2002）发现 SMARCAL1 基因中 arg586-to-trp（R586W）错义突变的纯合性。

Yusufzai 和 Kadonaga（2008）表明，R586W 突变降低了 HARP 的 ATP 酶活性以及部分解开 DNA 底物的 HARP 的退火解旋酶活性。

埃利松多等人（2009）分析了 R586W 突变对患者组织和细胞系的影响，并观察了 SMARCAL1 mRNA 和蛋白表达，尽管稳态水平低于野生型 SMARCAL1。在 T-Rex-293 细胞系中，与野生型相比，R586W 显示出最小的 DNA 依赖性 ATP 水解，但具有完整的核定位，表明 ATP 酶活性对于 SMARCAL1 的核保留不是必需的。然而，与野生型观察到的弥漫性核染色相反，R586W突变体定位于或聚集在离散的核结构域内。对果蝇的研究表明，与野生型相比，多线染色体的染色减少，表明突变体在体内结合染色质的效率低于野生型。

.0007 SCHIMKE 免疫骨发育不良
SMARCAL1，4-BP DEL，1146AAGT

塔哈等人（2004）报道了一名 Schimke 免疫骨发育不良（SIOD; 242900）患者，该患者为 4-bp 缺失纯合子，该缺失从 SMARCAL1 基因外显子 6 的 3-prime 末端去除了 2 个核苷酸，从内含子的开头去除了 2 个核苷酸6（1146-1147delAA+IVS6+2delGT）。该突变有效地破坏了剪接供体位点并导致无效等位基因。

.0008 SCHIMKE 免疫骨发育不良
SMARCAL1，ARG764GLN

在一个患有严重 Schimke 免疫骨发育不良（SIOD; 242900）的家庭中，Boerkoel 等人（2002）鉴定了 SMARCAL1 基因突变的复合杂合性。母体等位基因具有 arg744 至 gln（R764Q）突变，影响保守的精氨酸。父本等位基因具有 glu848-to-ter（E848X; 606622.0001）无义突变。

Yusufzai 和 Kadonaga（2008）表明，R764Q 突变消除了 HARP 的 ATP 酶活性以及 HARP 针对部分解开的 DNA 底物的退火解旋酶活性。

袁等人（2009）指出 R764Q 突变位于 HARP 的保守 ATP 酶结构域内。他们发现，带有 R764Q 突变的 HARP 表达不能恢复细胞周期进程或抑制野生型 HARP 耗尽的细胞中的自发 DNA 损伤。