动力蛋白 1; DCTN1

p150（胶合），果蝇，同源物

HGNC 批准的基因符号：DCTN1

细胞遗传学定位：2p13.1 基因组坐标（GRCh38）：2:74,361,155-74,391,866（来自 NCBI）

▼ 说明

DCTN1 基因编码 p150（Glued），这是动力蛋白复合物中最大的多肽，它直接与微管和细胞质动力蛋白（DYNC1H1；600112）结合，细胞质动力蛋白是一种基于微管的生物运动蛋白（Holzbaur 和 Tokito，1996）。

Holzbaur 和 Tokito（1996）指出，动力蛋白最初被发现是与 ATP 水解耦合的酶，为真核纤毛和鞭毛中的细胞运动提供动力。随后对动力蛋白的一种独特的细胞质形式进行了表征，并认为其负责沿着微管的囊泡和细胞器的细胞内逆行运动（Holzbaur 和 Vallee，1994）。细胞质动力蛋白驱动的细胞器沿着微管的运动需要一个大的大分子复合物，动力蛋白。Dynactin 由 10 种不同的多肽组成，分别为 150、135、62、50（DCTN2；607376）、45、42、37、32、27 和 24 kD，总质量为 1000 万道尔顿。动力蛋白与动力蛋白的结合对于神经元功能至关重要，因为特异性破坏这种结合的抗体会阻止囊泡沿着挤压的鱿鱼轴浆中的微管运动。Holzbaur 和 Tokito（1996）指出，动力蛋白-动力蛋白相互作用可能是囊泡和细胞器轴突转移机制的关键组成部分。动力蛋白在体内发挥关键作用的进一步证据来自对果蝇同源基因突变的分析。“胶合”基因的突变等位基因引起杂合子视叶和复眼神经元的破坏；无效突变是致命的。

▼ 克隆与表达

Holzbaur 和 Tokito（1996）分离并表征了编码人 p150（Glued）的 cDNA 克隆以及选择性剪接异构体。他们利用这些分离基因组克隆，通过基因组Southern印迹发现人类中有一个基因，正如之前在大鼠和小鸡中观察到的那样。

张等人（1997）克隆并表征了小鼠 Dctn1。小鼠蛋白质与人类蛋白质具有 95% 的氨基酸一致性。作者在 mnd2 小鼠中没有发现该基因异常。

▼ 基因功能

伊顿等人（2002）使用 3 个孤立的扰动破坏了果蝇中的 dynactin 复合物：dsRNA 干扰 arp1（ACTR1A 同源物；605143）、p150/Glued 突变和显性失活 Glued 转基因。在所有 3 例中，干扰导致神经肌肉接头处突触回缩事件的频率和程度增加。伊顿等人（2002）得出结论，动力蛋白在突触前轴内局部发挥作用，以促进神经肌肉接头处的突触稳定性。

金等人（2004）表明 BBS4（600374）蛋白定位于中心体的中心粒卫星和初级纤毛的基体，在那里它作为动力蛋白转移机制的 p150（胶合）亚基的转换因子来招募中心粒周围材料-1 蛋白（ PCM1；600299）及其相关卫星货物。BBS4 的沉默会诱导 PCM1 错误定位，并伴随中心体微管脱锚、细胞分裂停滞和细胞凋亡。

高蒂尔等人（2004）表明亨廷顿蛋白（613004）特异性增强脑源性神经营养因子（BDNF; 113505）沿微管的囊泡转移。他们确定亨廷顿蛋白介导的转移涉及亨廷顿蛋白相关蛋白 1（HAP1；600947）和动力蛋白（分子马达的重要组成部分）的 p150（Glued）亚基。BDNF 转运在疾病背景下和通过降低野生型亨廷顿蛋白水平而减弱。亨廷顿蛋白/HAP1/p150（胶合）复合物的改变与运动蛋白与微管的关联减少相关。多聚谷氨酰胺亨廷顿蛋白诱导的转运缺陷导致神经营养支持的丧失和神经元毒性。高蒂尔等人（2004）得出结论，亨廷顿蛋白的一个关键作用是促进 BDNF 转运，并表明该功能的丧失可能会导致发病。

Shimojo（2008）使用酵母 2 杂交和免疫沉淀分析表明，人 RILP（PRICKLE1; 608500）和亨廷顿蛋白直接与 dynactin-1 相互作用形成三链体。REST 通过与 RILP 直接相互作用与三链体结合，形成参与非神经元细胞中 REST 核易位的四元复合物。在神经元细胞中，该复合物还含有 HAP1，它影响致病突变亨廷顿蛋白（但不影响野生型亨廷顿蛋白）与 dynactin-1 和 RILP 的相互作用。过表达和敲除分析表明，复合物中 HAP1 的存在阻止了 REST 的核转位，从而调节了 REST 活性。

Williams 等人使用体内皮肤特异性慢病毒 RNA 干扰（2011）研究了纺锤体定向调节，并提供了 LGN（609245）、NuMA（164009）和 dynactin 参与的直接证据。在损害不对称细胞分裂方面，Williams 等人（2011）发现了分层、分化和屏障形成方面的深刻缺陷，并暗示 Notch（190198）信号传导是一个重要的效应子。威廉姆斯等人（2011）得出结论，不对称细胞分裂成分通过重新定向有丝分裂纺锤体来实现垂直分裂，从而促进分层和分化。此外，它们的敲低表型与 Rbpj（147183）功能丧失突变体之间的相似性提供了重要线索，表明当不发生不对称细胞分裂时，基底上 Notch 信号传导受损。

Zhapparova 等人使用小鼠和人类构建体（2013）发现 SLK（616563）磷酸化 DCTN1 的小 p150（GLUED）1A 亚型的基本微管结合域中的丝氨酸，并调节 dynactin 中心体定位。这种磷酸化并不影响 dynactin 微管组织特性。p150（GLUED）1A 的磷酸化也参与极化细胞中高尔基体的重新定向。作者指出，DCTN1 的主要同工型 p150（GLUED）1B 在基本微管结合区缺乏 20 个氨基酸，包括被 SLK 磷酸化的丝氨酸。

▼ 基因结构

科林等人（1998）发现 DCTN1 基因跨越大约 19.4 kb 的基因组 DNA，由至少 32 个大小从 15 到 499 bp 的外显子组成。

普希金等人（2001）通过 Southern 印迹和 BAC 分析表明 DCTN1 和 SLC4A5（606757）蛋白由单个基因座编码。DCTN1-SLC4A5 基因座跨度约为 230 kb，包含 66 个外显子。大约 200 kb 编码 SLC4A5。DCTN1 由外显子 1 到替代外显子 32 编码。因此，同一基因座独特地编码具有不同功能的膜蛋白（SLC4A5）和细胞质蛋白（DCTN1）。

▼ 生化特征

晶体结构

乌尔纳维修斯等人（2018）使用电子显微镜和单分子研究表明，接头可以将第二个动力蛋白（600112）募集到动力蛋白上。BICD2（609797）偏向于招募单个动力蛋白，而接头 BICDR1（617002）和 HOOK3（607825）主要招募 2 个动力蛋白。乌尔纳维修斯等人（2018）发现向双动力蛋白复合物的转变增加了微管马达的力量和速度。动力蛋白尾部-动力蛋白-BICDR1 复合物的 3.5 埃分辨率冷冻电镜重建揭示了动力蛋白如何充当支架来并排协调 2 个动力蛋白。乌尔纳维修斯等人（2018）的结论是，他们的工作为理解不同的转换因子如何招募不同数量的动力蛋白并调节动力蛋白-动力蛋白转移机的运动特性提供了结构基础。

▼ 测绘

Holzbaur 和 Tokito（1996）通过荧光原位杂交将 DCTN1 基因定位到 2p13。他们指出该基因的位置与隐性肢带型肌营养不良症的位置相对应（参见 LGMD2B；253601）。此外，人类 2 号染色体的该区域与含有 mnd2 小鼠突变的小鼠 6 号染色体区域显示出同线性同源性，该区域表现出类似于人类运动神经元疾病的症状。

科特豪斯等人（1997）提出了 DCTN1 基因对应到 TGFA 和 D2S1394 之间的 2 号染色体的证据。

▼ 分子遗传学

维拉里诺-奎尔等人（2009）对 286 名帕金森病（PD; 168600）、额颞叶变性（FTLD; 600274）或肌萎缩侧索硬化症（ALS; 105400）患者的 DCTN1 基因进行了测序。所鉴定的 36 个变体中没有一个在家族内最终分离，这表明 DCTN1 突变很罕见，并且在这些疾病中不发挥常见作用。对 440 名没有家族史的 PD 患者、374 名 FTLD 患者和 372 名 ALS 患者进行的进一步分析也未能发现 DCTN1 变异与疾病之间的关联。事实上，先前报道的致病性突变 T1249I（601143.0002）在 435 名对照中的 3 名中被发现，并没有在帕金森病的大谱系中分离，从而削弱了该变异致病性的证据。

伴有声带麻痹的远端遗传性运动神经元病

普尔斯等人（2003）在一个伴有声带麻痹的缓慢进行性常染色体显性远端遗传性运动神经元病（HMN7B; 607641）家族的 DCTN1 基因中发现了 gly59-to-ser 突变（601143.0001）。

肌萎缩侧索硬化症的易感性

Munch 等人在 250 名推定诊断为肌萎缩侧索硬化症（ALS; 105400）的患者中（2004）在 3 个家族的 DCTN1 基因（601143.0002-601143.0004）中发现了 3 个突变。作者将患者的表型与 Puls 等人报告的表型区分开来（2003）通过上运动神经元体征的存在，尽管缺乏具体的临床细节。蒙克等人（2004）表明 DCTN1 基因突变可能是 ALS 的易感因素。

佩里综合症

Farrer 等人在 8 个患有佩里综合征（168605）的家庭的受影响成员中（2009）鉴定了DCTN1基因中的5种不同的杂合突变（参见例如601143.0006-601143.0007）。体外功能表达研究表明，突变导致微管结合和胞质内包涵体减少。

Caroppo 等人在一个患有佩里综合征的法国第三代大家庭的 4 名受影响成员中（2014）鉴定出 DCTN1 基因中的杂合错义突变（G71E; 601143.0008）。

▼ 等位基因变异体（8 个精选示例）：

.0001 神经病，远端遗传性运动，VIIB
DCTN1 型，GLY59SER

在一个北美家庭中，该家族患有缓慢进行性、常染色体显性遗传的下运动神经元，伴有声带麻痹，但没有感觉症状（607641），Puls 等人（2003）发现 DCTN1 基因（957C-T）中的单碱基对变化导致受影响的家族成员中第 59 位的氨基酸被丝氨酸替换为甘氨酸。G59S 取代发生在 dynactin 的 p150（Glued）亚基的高度保守的 CAP-Gly 基序中，该基序是直接与微管结合的结构域。转移蛋白动力蛋白是动力蛋白介导的囊泡和细胞器沿微管逆行转移所必需的。dynamitin（607376）（dynactin 复合物的 p50 亚基）的过度表达会破坏该复合物，并在转基因小鼠中产生迟发性进行性运动神经元疾病（LaMonte 等人，2002）。

Levy 等人利用体外研究（2006）证明突变型 G59S 突变破坏了 DCTN1 与微管和 EB1 的结合（603108）。对来自突变患者的成纤维细胞和淋巴母细胞的研究表明，突变蛋白被表达并整合到动力蛋白复合物中。在应激条件下，与对照组相比，突变细胞表现出高尔基复合体形态恢复受损，这与微妙的缺陷一致。G59S 突变破坏了 CAP-Gly 结构域的折叠，导致突变蛋白聚集，从而促进运动细胞系的细胞死亡。分子伴侣 Hsp70（140550）的过度表达可抑制聚集体形成并防止细胞死亡。这些数据表明，G59S 突变会导致轻微的功能丧失和毒性功能的增加。

根据晶体结构，gly59 嵌入 β 片层中。在芽殖酵母中，摩尔等人（2009）产生了一个 G59S 类似突变，导致 CAP-Gly 结构域完全丢失。功能表达研究表明，CAP-Gly 结构域在有丝分裂纺锤体和细胞核的动力蛋白依赖性运动的启动和持续中具有关键作用，但对于基于动力蛋白的运动来说是可有可无的。该功能似乎还依赖于环境，例如在有丝分裂期间，表明仅当动力蛋白需要克服高力阈值以产生运动时，CAP-Gly 活性才可能是必要的。CAP-Gly 结构域虽然参与了相互作用，但并不是 dynactin 和微管之间的主要连接。

.0002 肌萎缩侧索硬化症，对DCTN1、THR1249ILE敏感

Munch 等人在一位患有类似于肌萎缩侧索硬化症（105400）的女性中（2004）鉴定了 DCTN1 基因外显子 13 中的杂合 4546C-T 转换，导致 thr1249 至 ile（T1249I）取代。她56岁时发病，出现步态障碍和下肢远端肌肉无力和萎缩。症状在 4 年内缓慢进展。上肢或延髓区未受累。无家族史。150 名对照受试者中未发现该突变。另请参阅 607641。

维拉里诺-奎尔等人（2009）在 435 名对照者中的 3 名、440 名帕金森病患者（168600）中的 5 名、374 名额颞叶变性患者中的 1 名（600274）以及 372 名 ALS 患者中的 5 名中发现了 T1249I 变异。在患有帕金森病的大型家系中缺乏该变异的分离削弱了该变异致病性的证据。

.0003 肌萎缩侧索硬化症，对DCTN1、MET571THR敏感

Munch 等人在一位可能患有 ALS（105400）的女性中（2004）在 DCTN1 基因的外显子 15 中发现了一个杂合的 2512T-C 转变，导致了 met571 到 thr（M571T）的取代。她于 48 岁时开始出现上肢受累，并在 8 年内出现延髓症状。尽管无法获得 DNA，但她的妹妹也受到了类似的影响。150 名对照受试者中未发现该突变。

.0004 肌萎缩侧索硬化症，对DCTN1、ARG785TRP敏感

Munch 等人在 2 名可能患有 ALS（105400）的兄弟中（2004）在 DCTN1 基因的外显子 20 中发现了一个杂合的 3153C-T 转变，导致 arg785 到 trp（R785W）的取代。先证者在 55 岁时出现上肢发病，而他的兄弟在 64 岁时出现延髓发病。无症状的母亲和妹妹携带相同的突变，表明不完全外显。150 名对照受试者中未发现该突变。

.0005 肌萎缩侧索硬化症，对DCTN1、ARG1101LYS敏感

Munch 等人在患有肌萎缩侧索硬化症（105400）的患者中（2005）鉴定出 DCTN1 基因中的杂合 4102G-A 转换，导致 arg1101 到 lys（R1101K）取代。该患者的兄弟也携带 R1101K 突变，患有额颞叶痴呆，但不涉及运动。家族史显示，据报道另外 2 名家庭成员分别患有运动神经元疾病和额颞叶痴呆，但他们的 DNA 无法用于检测。在 500 名对照个体中未发现该突变。尽管有分子发现，蒙克等人（2005）表明 R1101K 变体可能不是该家族的主要基因缺陷。

.0006 佩里综合征
DCTN1，GLY71ARG

Farrer 等人在 2 个患有佩里综合征（168605）的不相关家庭的受影响成员中（2009）鉴定了 DCTN1 基因外显子 2 中的杂合 211G-A 转换，导致 CAP-Gly 结构域的 GKNDG 结合基序内高度保守的残基发生 gly71 至 arg（G71R）取代。这些家庭分别有加拿大和土耳其血统，单倍型分析排除了创始人效应。体外功能表达研究表明，该突变减少了微管结合并导致胞质内包涵体。法雷尔等人（2009）还在患有这种疾病的患者中发现了相同密码子（G71E; 601143.0008）的不同突变。

新闻路等人（2010）在一名四十多岁出现症状的男性身上发现了 DCTN1 基因中的杂合 G71R 突变。除了帕金森病、精神障碍和体重减轻外，他还表现出额颞叶痴呆的症状，以及垂直向下凝视速度减慢和中脑萎缩的症状，让人想起进行性核上性麻痹。

.0007 佩里综合症
DCTN1，GLN74PRO

Farrer 等人在患有佩里综合征（168605）的日本家庭的受影响成员中（2009）在 DCTN1 基因的外显子 2 中发现了一个杂合的 221A-C 颠换，导致在 CAP-Gly 结构域的 GKNDG 结合基序附近的高度保守残基处出现 gln74-to-pro（Q74P）取代。体外功能表达研究表明，该突变减少了微管结合并导致胞质内包涵体。

.0008 佩里综合征
DCTN1、GLY71GLU

Caroppo 等人在一个 3 代法国家庭的 4 名受影响成员中发现了与佩里综合征（168605）一致的神经退行性疾病的各种表现（2014）在 DCTN1 基因的外显子 2 中鉴定出杂合的 c.212G-A 转换，导致 GKNDG 结构域中高度保守的残基处发生 gly71-to-glu（G71E）取代。该突变与家族中的疾病分离，并且不存在于外显子组变异服务器数据库中。除了佩里综合征的主要特征外，一些患者还表现出额颞叶痴呆和类似进行性核上性麻痹的特征。没有对该变体进行功能研究。

Farrer 等人之前曾报道过这种突变（2009）在一个患有佩里综合征的无亲属关系的法国家庭的受影响成员中进行了研究。法雷尔等人（2009）还在患有这种疾病的患者中发现了相同密码子（G71R; 601143.0006）的不同突变。