HECT 结构域和 RCC1 样结构域 1； HERC1

P532

HGNC 批准的基因符号：HERC1

细胞遗传学位置：15q22.31 基因组坐标（GRCh38）：15:63,608,618-63,833,948（来自 NCBI）

▼ 说明

HERC1 基因编码具有一个 HECT 结构域和 2 个 RCC1 样结构域（RLD）的大蛋白，该蛋白充当 E3-泛素连接酶，靶向蛋白进行降解，并在细胞内膜转移中发挥假定的作用。 HECT 结构域与 TSC1（605284）-TSC2（191092）复合物相互作用，并可能通过充当 TSC2 的泛素连接酶并降低其稳定性，从而在 mTOR（601231）通路中发挥 HERC1 的调节作用。 RLD 结构域充当小蛋白（例如 ARF（103180）和 Rab 家族 GTPases）的鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF），参与细胞内膜转移（Rosa 等人，1996 年和 Aggarwal 等人，2016 年）。

▼ 克隆与表达

Rosa 等人使用与 RCC1 显示显着同源性的 cDNA 片段来筛选人胎脑 cDNA 文库（1996）分离出 HERC1 的全长 cDNA，编码推导的 4,861 个氨基酸的蛋白质。作者最初根据计算的分子量将蛋白质 p619 指定为 p619，但在勘误表中指出，该蛋白质的正确 M（r）约为 532 kD（p532）。 HERC1 蛋白包含 N 端和 C 端 RLD 结构域、异三聚体 G 蛋白 β 亚基特征的 7 个 WD 结构域（被认为参与蛋白质-蛋白质相互作用）、3 个假定的 SH3 结合位点、7 个极性氨基酸区域、一个假定的亮氨酸拉链和一个 C 端 HECT 结构域。 Northern 印迹分析检测到 15 kb HERC1 转录本在所有受检的人类和小鼠组织中普遍表达，其中睾丸和大脑中的水平最高，肝脏中的水平最低。 HERC1 在所有测试的人类肿瘤细胞系中均过度表达，无论其发育起源如何。亚细胞定位研究表明 HERC1 位于细胞质和高尔基体中。

▼ 基因功能

罗莎等人（1996）发现 HERC1 的 C 端 RLD 与肉豆蔻酰化 ARF（103180）特异性相互作用，肉豆蔻酰化 ARF 是一种小型 GTP 结合蛋白，也位于高尔基体中。 N 端 RLD 刺激 ARF1 和 RAB 蛋白家族某些成员（包括 RAB3A（179490）和 RAB5（179512））上的鸟嘌呤核苷酸交换。 Rosa 和 Barbacid（1997）使用酵母 2-杂交系统发现 HERC1 的 C 末端 RLD 与网格蛋白重链相互作用（118955）。这种相互作用仅发生在细胞质中，并通过与热休克蛋白 HSP70 形成 ATP 依赖性三元复合物来介导（参见 140550）。 Rosa 和 Barbacid（1997）认为 HERC1 参与膜转运过程。

通过对小鼠脑裂解物进行免疫复合物分析，Chong-Kopera 等人（2006）通过 Herc1 的 C 末端区域（包含 E3 泛素连接酶结构域）将 Herc1 鉴定为 Tsc2（191092）相互作用蛋白。 Herc1 与 Tsc2 相互作用并对 mTorc1（参见 MTOR，601231）通路产生负向调节。 Herc1 不与 Tsc1 结合（605284），但 Tsc1 有效地与 Herc1 竞争 Tsc2 结合。这些发现提供了 TSC1 通过抑制 TSC2 和 E3 泛素连接酶 HERC1 之间的相互作用来稳定 TSC2 的潜在生化机制。

▼ 测绘

作者：FISH，Cruz 等人（1999）将 HERC1 基因定位到染色体 15q22。

▼ 分子遗传学

Ortega-Recalde 等人的 2 名同胞出生于哥伦比亚，父母无关，患有大头畸形、面容畸形和精神运动迟缓（MDFPMR; 617011）（2015）鉴定了 HERC1 基因中的复合杂合突变（W875X, 605109.0001 和 G4520E, 605109.0002）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。

Nguyen 等人是一名 18 岁男性，父母是摩洛哥近亲，患有 MDFPMR（2016）鉴定了 HERC1 基因中的纯合截短突变（R3250X; 605109.0003）。该突变是通过全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。患者成纤维细胞表现出突变转录本减少并且完全缺失该蛋白，表明该突变导致无义介导的 mRNA 衰减。与对照组相比，患者成纤维细胞的 TSC2（191092）或 mTORC1（参见 MTOR，601231）均未显示变化； HERC2（605837）水平也没有变化。阮等人（2016）假设由于 HERC1 丢失而导致的 mTOR 通路的改变可能是组织特异性的。

在 2 名同胞中，父母为印度近亲，患有 MDFPMR，Aggarwal 等人（2016）鉴定了 HECT1 基因中的纯合剪接位点突变（605109.0004）。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。阿加瓦尔等人（2016）表明，这些患者中发生的 HECT 结构域丢失可能具有致病意义，因为该结构域与 TSC2（191092）相互作用，并通过泛素化和靶向降解降低其稳定性，这可能会破坏 mTOR 通路的调节。这种突变还可能破坏细胞内的转移。

两姐妹，由阿塞拜疆血亲父母所生，MDFPMR、Schwarz 等人（2020）发现了 HERC1 基因中的纯合错义突变（R4691P; 605109.0005）。该突变通过全外显子组测序进行鉴定，并通过桑格测序进行确认。该突变位于 C 端 HECT 结构域，导致 Schwarz 等人（2020）假设它影响蛋白质折叠和与结合伙伴的相互作用。对其中一名同胞的成纤维细胞进行的测试显示，与对照组相比，HERC1 蛋白的表达有所增加。施瓦茨等人（2020）观察到，与对照组相比，S6K1（608938）磷酸化增强，LC3B-II:LCB-I 比率降低，表明患者成纤维细胞在营养饥饿下自噬减少。施瓦茨等人（2020）的结论是，R4691P 突变具有功能获得效应，导致 mTORC1 活性增加。

▼ 动物模型

真下等人（2009）描述了一种小鼠突变体“tambaleante”；（tbl，在西班牙语中意为“令人震惊”），其特征是严重的共济失调、后肢姿势异常以及从 2 个月大开始与小脑浦肯野细胞进行性退化相关的震颤。与野生型小鼠相比，突变小鼠的生长和寿命也有所缩短。位置克隆鉴定出 Herc1 结构域中的纯合错义突变（G483E）与该表型有关。该突变发生在 N 端 RLD1 结构域的高度保守残基处。突变组织显示突变蛋白增加、mTOR 活性降低以及小脑自噬增加。

Bachiller 等人通过对 tbl 小鼠运动功能的电生理分析（2015）发现 Herc1 故障会在大约 30 天龄时产生运动缺陷，然后出现共济失调和小脑细胞损失。对骨骼肌的检查表明，与对照组相比，突变小鼠的神经肌肉接头存在形态和功能缺陷，包括较小的突触后区域和受损的突触小泡释放。这些变化早在两周大时就很明显。总体而言，研究结果表明 HERC1 对于神经肌肉接头的正常发育、维持和功能至关重要。

鲁伊斯等人（2016）对纯合 tbl 突变小鼠中枢神经系统的各个区域进行了电子显微镜分析。自噬的特征，包括自噬体、溶酶体、线粒体改变和一些染色质改变，存在于小脑的浦肯野细胞、新皮质和海马锥体细胞以及脊髓运动神经元中。小脑的神经元损失更为严重。在中间神经元或神经胶质细胞中未发现自噬迹象。这些发现表明受影响的神经元是具有高度神经元活动的投射神经元，并且小脑以外的区域也可能受到影响。鲁伊斯等人（2016）表明 Herc1 突变导致泛素蛋白酶体系统失调可能导致自噬活性增加。

▼ 等位基因变异体（5 个精选示例）：

.0001 巨大头畸形、面部畸形和精神运动迟缓
HERC1、TRP875TER

Ortega-Recalde 等人的 2 名同胞出生于哥伦比亚，父母无关，患有大头畸形、面容畸形和精神运动迟缓（MDFPMR; 617011）（2015）鉴定了 HERC1 基因中的复合杂合突变：c.2625G-A 转换（c.2625G-A，NM_003922.3），导致 trp875-to-ter（W875X）取代，以及 c.13559G-一个转变，导致高度保守残基处的 gly4520-to-glu（G4520E；605109.0002）取代。这些突变是通过全外显子组测序发现并通过桑格测序确认的，并根据公共 SNP 数据库（包括 dbSNP（版本 129-137））进行筛选。这些突变随着家族中的疾病而分离。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。

.0002 巨大头畸形、面部畸形和精神运动迟缓
HERC1、GLY4520GLU

讨论 HERC1 基因中的 c.13559G-A 转变（c.13559G-A，NM_003922.3），导致 gly4520-to-glu（G4520E）取代，在 2 个同胞中以复合杂合状态发现大头畸形、畸形面容和精神运动迟缓（MDFPMR; 617011），作者：Ortega-Recalde 等人（2015），参见 617011.0001。

.0003 巨大头畸形、面部畸形和精神运动迟缓
HERC1、ARG3250TER（SCV000212106）

Nguyen 等人描述了一名 18 岁男性，其父母为摩洛哥近亲，患有大头畸形、面容畸形和精神运动迟缓（MDFPMR; 617011）（2016）在 HERC1 基因的外显子 49 中发现了纯合 c.9748C-T 转换（SCV000212106），导致 arg3250 到 ter（R3250X）的取代。该突变是通过全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，并且在任何公开数据库中都没有发现。患者成纤维细胞表现出突变转录本减少并且完全缺失该蛋白，表明该突变导致无义介导的 mRNA 衰减。与对照组相比，患者成纤维细胞的 TSC2（191092）或 mTORC1（参见 MTOR，601231）均未显示变化； HERC2（605837）水平也没有变化。阮等人（2016）假设由于 HERC1 丢失而导致的 mTOR 通路的改变可能是组织特异性的。

.0004 巨大头畸形、面部畸形和精神运动迟缓
HERC1、IVS26、A-C、-2

2 名同胞，父母为印度近亲，患有大头畸形、面容畸形和精神运动迟缓（MDFPMR; 617011） Aggarwal 等人（2016）在 HERC1 基因中发现了纯合的 A 到 C 颠换（c.4906-2A-C），导致剪接位点突变、外显子 27 中 10 bp 的缺失，导致移码和过早终止。该突变是通过外显子组测序发现并通过桑格测序确认的，并根据 dbSNP、1000 Genomes Project、Exome Variant Server 和 ExAC 数据库进行筛选；它与家庭混乱有关。患者细胞的突变 mRNA 水平显着降低，表明突变导致无义介导的 mRNA 衰减。阿加瓦尔等人（2016）表明，这些患者中发生的 HECT 结构域丢失可能具有致病意义，因为该结构域与 TSC2（191092）相互作用，并通过泛素化和靶向降解降低其稳定性，这可能会激活 mTOR 通路，导致过度生长。

.0005 巨大头畸形、面部畸形和精神运动迟缓
HERC1、ARG4691PRO

Schwarz 等人的 2 姐妹，由阿塞拜疆近亲出生，患有大头畸形、面容畸形和精神运动迟缓（MDFPMR; 617011）（2020）鉴定了 HERC1 基因中 c.14072G-C 颠换（c.14072G-C，NM_003922）的纯合性，导致 HECT C 端高度保守残基处的 arg4691-to-pro（R4601P）取代领域。该突变经全外显子组测序鉴定并经桑格测序证实，与家族中的疾病分离。它在 gnomAD 或 1000 基因组计划数据库中不以纯合状态存在。与对照组相比，其中一名患者的成纤维细胞显示出 HERC1 蛋白表达增加，营养饥饿下 S6K1（608938）磷酸化增强，LC3B-II:LCB-I 比率降低，表明自噬减少。施瓦茨等人（2020）得出结论，R4691P 突变导致 mTORC1 功能获得和活性增加。