铁硫簇组件1； ISCA1

铁硫簇组装体 1，酿酒酵母，含有
HESB 样结构域的同源物 2；HBLD2
HISCA

HGNC 批准的基因符号：ISCA1

细胞遗传学位置：9q21.33 基因组坐标（GRCh38）：9:86,264,546-86,282,538（来自 NCBI）

▼ 说明

ISCA1 与 IBA57（615316）和 ISCA2（615317）一样，是线粒体中铁硫簇（ISC）组装机制的一部分。这 3 种蛋白质在线粒体 4Fe-4S 蛋白质生物合成途径的后期发挥作用（Sheftel et al., 2012）。

▼ 克隆与表达

Cozar-Castellano 等人通过使用干燥综合征（270150）患者的血清对人脑 cDNA 表达文库进行免疫筛选，然后进行数据库分析（2004）克隆了 ISCA1，他们将其称为 HBLD2。推导的 129 个氨基酸蛋白的预测分子量为 15.5 kD，与其大鼠直系同源物具有 97% 的氨基酸同一性。ISCA1 具有保守的 C 端 HESB 结构域，5 引物非翻译区包含 SP1 结合位点。Northern 印迹分析检测到一个 2.8 kb 转录物，在小脑和肾脏中高表达，在心脏和肝脏中表达较低。免疫细胞化学研究发现 ISCA1 在大鼠神经母细胞瘤细胞中表达时定位于线粒体。

Nilsson 等人使用计算筛选来识别编码参与血红素生物合成的线粒体蛋白的人类和小鼠基因（2009）确定了 ISCA1。

Sheftel 等人使用细胞分级分离、免疫印迹分析和共聚焦显微镜（2012）证明了人类 ISCA1 的线粒体定位。

▼ 基因功能

科扎尔-卡斯特拉诺等人（2004）表明 ISCA1 的表达在功能上补充了 Isa1 缺失的突变酵母菌株，这表明 ISCA1 可能在线粒体铁硫簇的生物发生中发挥作用。

Song 等人使用人肾 cDNA 文库的酵母 2 杂交筛选来鉴定 IOP1（NARFL；611118）相互作用蛋白（2009）确定了 ISCA1。免疫沉淀分析表明，相互作用需要 ISCA1 中的 3 个保守半胱氨酸，预计参与铁/硫簇的结合。蛋白质印迹分析显示 ISCA1 的线粒体表达以及胞浆表达减少。HeLa 细胞中小干扰 RNA 介导的 ISCA1 敲除导致 2 种线粒体铁硫酶、琥珀酸脱氢酶（参见 600857）和乌头酸酶（ACO2；100850）以及胞质铁硫酶乌头酸酶（ACO1；100880）的活性降低）。宋等人（2009）提出 ISCA1 在线粒体和细胞质铁硫生物发生中都很重要，并且细胞质活性受到其与 IOP1 相互作用的影响。

谢夫特尔等人（2012）使用 RNA 干扰来消除 HeLa 细胞的 ISCA1、ISCA2 和 IBA57，并观察到没有嵴膜的肿胀线粒体。这些蛋白质的消耗还导致线粒体 4Fe-4S 蛋白质的活性降低，包括乌头酸酶、呼吸复合物 I（参见 602985）和硫辛酸合酶（LIAS；607031）。相反，细胞血红素含量和线粒体 2Fe-2S 亚铁螯合酶（FECH; 612386）不受影响。谢夫特尔等人（2012）提出 ISCA1、ISCA2 和 IBA57 特别参与在 ISC 组装途径后期发挥作用的线粒体 4Fe-4S 蛋白的成熟。

▼ 基因结构

科扎尔-卡斯特拉诺等人（2004）确定ISCA1基因含有4个外显子。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Cozar-Castellano 等人（2004）将 ISCA1 基因定位到染色体 9q21.2-q22.1。

▼ 分子遗传学

Shukla 等人在 2 名不相关的已故印度裔先证者中发现，患有多种线粒体功能障碍综合征 5（MMDS5；617613）（2017）鉴定了 ISCA1 基因中的纯合错义突变（E87K; 611006.0001）。分子模型预测突变会导致蛋白质不稳定。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。单倍型分析表明存在创始人效应。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

Torraco 等人在一名患有 MMDS5 的意大利男孩中进行了研究（2018）在 ISCA1 基因中发现了一个纯合错义突变（V10G; 611006.0002）。通过线粒体靶向基因组的下一代测序检测到该突变，并通过桑格测序确认。父母和未受影响的同胞都是该突变的杂合子。

▼ 动物模型

尼尔森等人（2009）发现斑马鱼中 Isca1 的靶向敲低会导致严重贫血。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 多种线粒体功能障碍综合征 5
ISCA1、GLU87LYS（SCV000328646）

Shukla 等人在 2 名患有多种线粒体功能障碍综合征 5（MMDS5; 617613）的印度裔无关先证者中（2017）在 ISCA1 基因的外显子 4 中鉴定出纯合 c.259G-A 转换（c.259G-A, NM_030940.3），导致 Fe 中的保守残基处发生 glu87 到 lys（E87K）取代-S生物发生域。分子模型预测突变会导致蛋白质不稳定。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。在 1000 个基因组计划或外显子组变异服务器数据库或来自同一人群的 139 名个体的内部外显子组数据库中，未发现纯合状态的突变；然而，在 ExAC 和 gnomAD 数据库中，该变异以杂合状态出现的频率非常低。两名先证者都有一个类似受影响的同胞，尽管无法从同胞那里获得生物材料。截至报告发布时，所有儿童均已死亡。单倍型分析表明存在创始人效应。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0002 多种线粒体功能障碍综合征 5
ISCA1、VAL10GLY

Torraco 等人在一名患有多种线粒体功能障碍综合征 5（MMDS5；617613）的意大利男孩中进行了研究（2018）在 ISCA1 基因的外显子 1 中鉴定出纯合 c.29T-G 颠换（c.29T-G，NM_030940.3），导致在中等保守的残基处发生 val10 到 gly（V10G）的取代，预计位于蛋白质的前序列部分。通过线粒体靶向基因组的下一代测序检测到该突变，并通过桑格测序确认。父母的突变是杂合的。一名年长同胞在 1 岁时死亡，具有 MMDS5 的临床特征，但未进行分子检测。dbSNP、ExAC 和 EVS 数据库中不存在该突变。死后患者的大脑和肌肉组织存在多种呼吸链复合体活动缺陷。对患者成纤维细胞的研究表明，ISCA1 蛋白含量减少，含有 [4Fe-4S] 簇的蛋白 NDUFS1（157655）和 SDHB（185470）减少，以及以琥珀酸、苹果酸和丙酮酸为底物的 ATP 合成减少。HeLa 细胞中含有 V10G 突变的 ISCA1 蛋白的功能分析表明，线粒体 ISCA1 蛋白的输入、稳定性和线粒体基质中的生物功能均降低。