细胞色素 c 氧化酶组装因子 16; COX16

COX16，酿酒酵母，同源物

HGNC 批准的基因符号：COX16

细胞遗传学位置：14q24.2 基因组坐标（GRCh38）：14:70,325,081-70,359,683（来自 NCBI）

▼ 说明

COX16 是线粒体内膜的一个组成部分，在细胞色素 c 氧化酶（COX）组装中发挥作用（Aich 等人，2018；Cerqua 等人，2018）。

▼ 克隆与表达

卡尔森等人（2003）表征了酵母 Cox16。仅在线粒体中检测到表位标记的 Cox16。进一步分析发现Cox16是线粒体内膜的组成部分，其亲水性C端活性区域位于膜间隙。通过数据库分析，作者鉴定了人类和小鼠中的 Cox16 同源物，并从 HeLa 细胞 cDNA 文库中克隆了人类 COX16。人和小鼠 COX16 在跨膜和 C 末端区域与酵母 Cox16 具有最高的同源性。

塞尔夸等人（2018）报道人类 COX16 蛋白含有 106 个氨基酸，预测分子量为 12.9 kD。与酵母Cox16相比，人COX16缺乏N端线粒体靶向序列，并且在C端多了11个在其他哺乳动物中保守的氨基酸。 Northern 印迹分析检测到所有测试的人体组织中都有 COX16 表达，其中骨骼肌、心脏和肝脏中的表达量最高。检测到约 0.9 和 1.7 kb 的转录本，其中 0.9 kb 的转录本在所有组织中更为丰富。人COX16定位于线粒体内膜，其C末端面向膜间隙。数据库分析显示几乎所有主要真核生物中都有 COX16 同源物，但原核生物中却没有。

▼ 基因结构

塞尔夸等人（2018）报道 COX16 基因跨度 35 kb，包含 4 个外显子。起始密码子上游区域具有参与线粒体呼吸链生物发生的基因的典型特征，包括存在 CpG 岛、不存在经典 TATA 框（存在 CCAAT 框）以及存在几种常见转录因子-结合位点。

▼ 测绘

卡尔森等人（2003）报道 COX16 基因定位于染色体 14q22.1-q24.3。塞尔夸等人（2018）指出 COX16 基因对应到染色体 14q24.1。

▼ 基因功能

卡尔森等人（2003）发现人类 COX16 不能补充 Cox16 突变酵母。

艾希等人（2018）发现 COX16 与 HEK293T 细胞线粒体中含有 COX1（MTCO1; 516030）的组装中间体特异性相互作用。 COX16 的敲除导致线粒体编码的 COX 亚基 COX2（MTCO2; 516040）和后期组装的核编码亚基（例如 COX6C（124090））的水平显着降低，从而导致成熟 COX 的严重减少。 COX16 与新合成的 COX2 特异性相互作用，并促进 COX2 与形成铜中心的金属伴侣 SCO1（603644）结合。 COX16 还与形成铜中心的金属伴侣 SCO2（604272）和 COA6（614772）相互作用。阻断 COX1 组装会导致含有 COX16 或 COA6 的 COX2 组装模块的积累。进一步的分析表明，少量的 COX16 也以明显瞬时的方式与含有 COX1 的中间体相互作用。作者得出的结论是，COX16 有助于将含有 COX2 的组装模块招募到含有 COX1 的复合物中，但 COX16 并不是一个与 COX1 相关的组成型因子。

塞尔夸等人（2018）发现 Cox16 的敲低会导致秀丽隐杆线虫中 COX 酶活性降低。然而，HEK293 细胞中 COX16 的消除并没有完全消除 COX 活性，因为与野生型细胞相比，检测到约 40% 至 50% 的残留活性。对 COX16 敲除细胞中各个 COX 亚基的分析表明，COX16 参与了 COX2 组装模块的形成。补充铜可恢复 COX16 敲低细胞中的 COX 活性。对酵母的进一步分析表明，Cox16 与 Cox2 相互作用，但不与铜伴侣 Sco2 和 Coa6 相互作用。

▼ 分子遗传学

Wintjes 等人在 2 名患有线粒体复合物 IV 缺陷核型 22（MC4DN22; 619355）的无关患者中（2021）鉴定了 COX16 基因中无义突变（R82X; 618064.0001）的纯合性。对患者 1 的成纤维细胞和患者 2 的肌肉组织进行的测试显示，COX16 蛋白水平不可检测，并且不存在完全组装的呼吸链复合物 IV，而其他呼吸链复合物表达正常。用野生型 COX16 cDNA 转导 1 号患者的成纤维细胞，导致复合物 IV 组装增加。进一步的研究表明，在患者成纤维细胞中缺乏COX16的情况下，COX1积聚在细胞色素c氧化酶的组装中间体中，而COX2几乎不存在于全复合物中。然而，随着野生型COX16的引入，组装的复合物IV中COX1和COX2显着增加。温特杰斯等人（2021）得出结论，COX16 在 COX2 模块的形成中具有重要作用。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 线粒体复合体 IV 缺陷，核型 22
COX16、ARG82TER

Wintjes 等人在 2 名患有线粒体复合物 IV 缺陷核型 22（MC4DN22; 619355）的无关患者中（2021）鉴定了 COX16 基因外显子 4 中 c.244C-T 转换（c.244C-T, NM_016468.6）的纯合性，导致 arg82 到 ter（R82X）取代。通过全外显子组测序鉴定出的突变在两组父母中均以杂合状态存在。该变体仅以杂合状态在 gnomAD 数据库中以 0.0034% 的等位基因频率存在。对患者 1 的成纤维细胞和患者 2 的肌肉组织进行的分析显示，COX16 蛋白水平检测不到，并且不存在完全组装的呼吸链复合体 IV，而其他呼吸链复合体表达正常。用野生型 COX16 cDNA 转导患者 1 的成纤维细胞导致复合物 IV 组装增加并挽救复合物 IV 活性。