HECT 结构域和 RCC1 样结构域 2； HERC2

HGNC 批准的基因符号：HERC2

细胞遗传学位置：15q13.1 基因组坐标（GRCh38）：15:28,111,040-28,322,179（来自 NCBI）

▼ 说明

HERC2 在细胞核和细胞质之间穿梭，作为 E3 泛素连接酶用于目标蛋白的泛素化和降解（Wu et al., 2010），作为其他 E3 泛素连接酶的激活剂（Kuhnle et al., 2011），以及作为用于组装 DNA 损伤反应蛋白的接头（Bekker-Jensen 等，2010）。

有关 HERC 基因家族的背景信息，请参阅 HERC1（605109）。

▼ 克隆与表达

Prader-Willi 综合征（PWS; 176270） 和 Angelman 综合征（AS; 105830） 是由位于 15q11-q13 区域近端 2 Mb 内的相反印记基因的缺失和功能丧失引起的。使用分子和细胞学方法已在 3 个缺失断点热点附近鉴定出低拷贝重复元件。 Ji 等人使用 15q11-q13 侧翼低拷贝重复序列进行定位克隆、基因组序列分析、EST 数据库搜索、PCR 和长程 RT-PCR（1999） 获得了编码 HERC2 的 cDNA，该 cDNA 与 Nagase 等人鉴定的部分 cDNA KIAA0393 相同（1997）。序列分析预测，这个由 4,834 个氨基酸组成的蛋白与小鼠蛋白有 95% 相同，99% 相似，包含 3 个 RCC1 样结构域（RLD）；假定的 ZZ 型锌指基序，具有 6 个保守的半胱氨酸和 2 个外围组氨酸残基； C 端 HECT 或 E3 泛素连接酶（参见 UBE3A；601623）结构域；和几个潜在的磷酸化位点。整体结构与 HERC1 相似，尽管 HERC1 只有 2 个 RLD 并且没有锌指基序。 HERC2 的 C 末端区域与 HERC3（605200） 相似。 Northern 印迹分析显示 15.5 kb HERC2 转录物普遍表达，在胎儿组织和成人骨骼肌、心脏、卵巢、睾丸和大脑中表达水平较高。

雷曼等人（1998） 鉴定并克隆了鼠 Herc2 基因，该基因编码 4,836 个残基的蛋白质，其中包含 3 个 RCC1 重复序列和一个与 E6AP（UBE3A） 相同的 HECT 结构域。

Bekker-Jensen 等人使用 SDS-PAGE（2010） 发现内源性人 HERC2 的表观分子质量为 500 kD。

▼ 测绘

长濑等人（1997） 使用辐射杂交分析将 HERC2 基因（他们称之为 KIAA0393）对应到 15 号染色体。通过 YAC 的 Southern 印迹分析和辐射杂交分析，Ji 等人（1999） 将 HERC2 基因定位到 15q11-q13，非常接近 P 基因（OCA2；611409）。 PWS 和 AS 患者的 Southern blot 分析结果显示，与对照组相比，HERC2 信号强度为 50%。小鼠 Herc2 基因定位于 7C 号染色体，位于幼体发育和生育力 2（jdf2） 区间内（Ji et al., 1999）。

凯泽等人（2008） 在染色体 15q13.1 的一个区域内鉴定出了与人类虹膜颜色测定相关的 HERC2 基因。

▼ 基因功能

RNF8（611685） 是一种 E3 泛素连接酶，可与 E2 泛素结合酶 UBC13（UBE2N; 603679） 相互作用，并催化 DNA 损伤侧翼位点组蛋白 H2A（参见 613499）上 lys63 连接的泛素链的形成。 Bekker-Jensen 等人使用质谱分析（2010） 发现用 RNF8 从 HEK293T 细胞中亲和纯化内源性 HERC2。 RNF8 与 HERC2 的 C 端 HECT 结构域相互作用，并且该相互作用需要 HECT 结构域内的 thr4827 磷酸化。在暴露于 DNA 损伤诱导的电离辐射后，HERC2 与 RNF8 的关联增加。 DNA 损伤反应激酶 ATM（607585）、ATR（601215） 和 DNAPK（参见 600899）也与 HERC2 的 C 末端相互作用，抑制这些激酶会以加性方式干扰 RNF8-HERC2 关联。 HERC2 还与 MDC1（607593） 和 RNF8 形成三元复合物相互作用，并且所有 3 种蛋白质均在 DNA 双链断裂位点积累。 HEK293T细胞中HERC2的缺失并不会损害RNF8和MDC1在DNA损伤位点的积累，但会导致无法将UBC13招募到RNF8，从而导致组蛋白H2A多泛素化失败以及下游DNA损伤修复和信号因子的积累。

BRCA1（113705） 通过在 DNA 损伤修复、细胞周期检查点和细胞凋亡中发挥作用来维持基因组稳定性。 BRCA1 与 BARD1（601593） 形成异二聚体 E3 泛素连接酶，这种相互作用的丧失会导致 BRCA1 降解。吴等人（2010）发现HERC2抵消了BARD1对BRCA1的稳定作用并导致BRCA1降解。 HERC2 的 HECT 结构域与 BRCA1 的 N 端降解结构域相互作用并导致其泛素化，从而靶向 BRCA1 进行降解。该反应依赖于 HERC2 催化泛素结合位点内的 cys4762。 HERC2-BRCA1 相互作用和 BRCA1 降解在同步 HeLa 细胞的 S 期达到最大，并在细胞进入 G2-M 时迅速减弱。吴等人（2010） 得出结论，HERC2 是一种 E3 连接酶，在细胞周期的 S 期靶向 BRCA1 降解。

Kuhnle 等人使用酵母 2-杂交分析和共转染蛋白和内源蛋白的共沉淀分析（2011） 发现 HERC2 与 E3 泛素连接酶 E6AP（UBE3A; 601623） 的 852 个氨基酸亚型相互作用。结构域分析表明，HERC2 的中央 RLD2 结构域和 E6AP N 末端附近的结构域是相互作用所必需的。全长 HERC2 或 HERC2 的分离 RLD2 结构域在自身泛素化和 E6AP 底物泛素化中刺激 E6AP 的 E3 活性。 E6AP 的刺激不需要具有催化活性的 HERC2。

▼ 分子遗传学

皮肤、头发、眼睛色素沉着

Sulem 等人在一项大型全基因组扫描中识别了与头发和眼睛色素沉着、皮肤对阳光的敏感性以及雀斑相关的变异（2007） 在 HERC2 基因（605837.0001） 的内含子 4 中鉴定出与蓝眼睛颜色和金发相关的单核苷酸多态性（SNP） rs166​​7394。在与 OCA2 基因（611409） 重叠的 1 Mb 连锁区域内的多个 SNP 中，rs166​​7394 与色素沉着的关联最强。鉴于 OCA2 和色素沉着之间已建立的关系，Sulem 等人（2007） 认为该 SNP 提供的关联信号不太可能是由于对 HERC2 的功能影响所致。

在 3 项孤立的全基因组关联研究和一项涉及荷兰 2,600 多人的全基因组连锁研究中，Kayser 等人（2008） 发现染色体 15q13.1 区域是参与人类虹膜颜色的主要区域。没有其他区域显示出与虹膜颜色相关和联系的一致全基因组证据。 HERC2 基因中的 S​​NP 以及邻近 OCA2 基因（611409） 中的 SNP 与虹膜颜色变化孤立相关。凯泽等人（2008） 发现 HERC2 rs916977（605837.0002） 在 23 个欧洲人群中显示出临床等位基因分布，与虹膜颜色变化显着相关。他们认为，调节 OCA2 基因表达的遗传变异存在于 HERC2 基因中，或者 OCA2 和 HERC2 之间的 11.7 kb 序列中，并且欧洲人的大多数虹膜颜色变化都是由这 2 个基因解释的。他们进一步建议，测试 HERC2-OCA2 区域的标记可能有助于法医学应用，以预测欧洲遗传起源的未知人员的眼睛颜色表型。

达菲等人（2007） 证明 OCA2 基因第一个内含子内 3 个 SNP 的单倍型与人眼颜色的变化密切相关。 Sturm 等人跟进这项研究（2008） 描述了 OCA2 上游基因间区域和邻近 HERC2 基因内眼睛颜色 SNP 的额外精细关联图谱。他们在 300 至 3,000 名欧洲个体中另外筛选了 92 个 SNP，发现 HERC2 内含子 86 中的单个 SNP rs12913832（605837.0003） 预测眼睛颜色的效果明显优于他们之前最好的 OCA2 单倍型。多个物种的序列比对比较表明，该 SNP 位于一个短的高度保守序列的中心，并且蓝眼相关等位基因（频率 78%）破坏了该保守序列，其中一部分形成了该序列的共有结合位点。解旋酶样转录因子（HLTF；603257）。斯特姆等人（2008） 还证明，OCA2 编码 SNP R419Q（611409.0012） 作为这种新的 HERC2 SNP 的外显率修饰剂，可调节眼睛颜色，并在某种程度上孤立地调节黑色素瘤风险。斯特姆等人（2008） 得出结论，rs12913832 周围的保守区域（HERC2 内含子 86 中的 SNP）代表控制 OCA2 组成型表达的调节区域，并且该 SNP 处的 C 等位基因导致 OCA2 表达减少，特别是在虹膜黑素细胞内，他们认为被认为是蓝眼睛颜色的最终原因。

在一个将蓝色和棕色眼睛颜色分开的丹麦第三代家庭中，Eiberg 等人（2008） 使用精细作图来识别 HERC2 基因内的 166 kb 候选区域。对 144 名蓝眼个体和 45 名棕眼个体中该区域内 SNP 的进一步研究发现了 2 个 SNP，即 rs1129038 和高度保守的 rs12913832，它们显示出与蓝眼表型显着相关（p = 6.2 x 10（-46）） 。在来自丹麦、土耳其和约旦的蓝眼睛人中发现了包含这些 SNP 的共同创始人单倍型。人类结肠癌细胞的体外功能表达研究表明，作者所说的“G”蓝眼睛个体中存在的 rs12913832 等位基因对 OCA2 启动子活性有抑制作用。在第三代丹麦家庭中，金色头发颜色与浅棕色/蓝色眼睛相关，棕色头发颜色与棕色眼睛相关。头发颜色还与 HERC2 基因中的几个 SNP 相关。然而，连锁分析还暗示了 14 号染色体上与头发颜色相关的区域（D14S72 的对数值为 4.21），靠近 RABGGTA 基因（601905）。

唐纳利等人（2012） 对来自 72 个群体的 3,432 个人进行了 OCA2-HERC2 区域 21 个 SNP 的基因分型，发现之前与欧洲人眼睛色素沉着相关的所有 3 个单倍型中的蓝眼相关等位基因在欧洲出现频率很高；然而，其中 1 种仅限于欧洲及周边地区，而另外 2 种则在全世界范围内以中等到高频率被发现。他们的数据表明，该单倍型的 TG 等位基因仅限于欧洲，由 SNP rs1129038 和 rs12913832 组成，他们将其命名为“BEH2”。是蓝眼睛的最佳标记。

通过检查来自具有量化色素沉着水平的个体的 1,570 个不同种族的非洲基因组，Crawford 等人（2017） 在 OCA2/HERC2 区域发现了 10 个与色素沉着高度相关的 SNP。因果概率最高的 HERC2 SNP 是 rs4932620（p = 3.2 x 10（-9）），位于内含子 11 内。衍生的 rs4932620T 等位基因与深色皮肤色素沉着相关，在深色皮肤色素沉着水平较高的埃塞俄比亚人群中最常见。尼罗-撒哈拉血统，在其他埃塞俄比亚、哈扎和坦桑尼亚尼罗-撒哈拉人群中出现的频率中等。 rs4932620T 变体在南亚和澳大利亚-美拉尼西亚人群中具有相同的血统。克劳福德等人（2017） 指出 OCA2/HERC2 区域的 SNP 之间存在广泛的连锁不平衡。

智力发育受损 38，常染色体隐性遗传

Puffenberger 等人在 7 名患有常染色体隐性遗传智力发育障碍的阿米什人或混合阿米什人/门诺派血统患者中进行了研究 - 38（MRT38; 615516）（2012） 鉴定了 HERC2 基因中的纯合错义突变（P594L; 605837.0004）。该突变是通过纯合性作图和外显子组测序的结合发现的。细胞转染研究表明，突变蛋白的稳定性低于野生型，并且具有弥漫性胞质定位，并形成异常聚集体。 HERC2 丰度和/或活性降低可能导致 E3 泛素连接酶活性毒性丧失，导致 ARC（612461） 降解减少和突触后谷氨酸能 AMPA 受体密度降低。普芬伯格等人（2012） 指出，这种病理生理机制与 Angelman 综合征（105830） 的病理生理机制相似，后者是由于染色体 15q11 上的 UBE3A 基因（601623） 功能丧失所致。 MRT38 患者具有与 AS 相似的一些特征。

Harlalka 等人通过全基因组连锁分析和候选基因分析（2013） 在 15 名患有严重神经发育障碍的旧秩序阿米什患者中鉴定出 HERC2 基因 P594L 突变的纯合性。

▼ 动物模型

雷曼等人（1998） 鉴定出鼠 Herc2 基因负责“rjs”；（矮小、生涩、不育）辐射诱导的小鼠表型，其具有与邻近 Oca2 基因（611409） 突变相关的其他特征（Lyon 等人，1992）。

吉等人（1999） 在化学诱导的小鼠 jdf2 突变等位基因中鉴定出 Herc2 基因的剪接突变。这些突变导致外显子跳跃和过早终止，导致 jdf2 小鼠神经肌肉分泌囊泡缺陷、精子顶体缺陷和幼年致死率。

▼ 等位基因变异体（4 个选定示例）：

.0001 皮肤/头发/眼睛色素 1，蓝/非蓝眼睛
皮肤/头发/眼睛色素沉着 1，金发/棕色头发，包括
HERC2、IVS4、A/G

在 2,986 名冰岛人的发现样本以及 2,718 名冰岛人和 1,214 名荷兰人的复制样本中，Sulem 等人（2007） 发现 rs166​​7394 的 A 等位基因与蓝眼和棕眼的关联（OR = 35.42，P = 1.4 x 10（-124）），与蓝眼和绿眼的关联（OR = 7.02，P = 5.1 x 10（-25） ）），以及金发与棕色头发（OR = 5.62，P = 4.4 x 10（-16））。尽管 rs166​​7394 变体存在于 HERC2 基因中，Sulem 等人（2007） 认为该 SNP 提供的关联信号不太可能是由于对 HERC2 的功能影响所致。由于 OCA2 基因（611409） 与蓝眼睛颜色和浅色头发和肤色（227220） 之间已建立的关系，作者提出，HERC2 内含子中的序列变异可能会影响 OCA2 的表达，或者可能存在功能变异与 rs166​​7394 相关的 OCA2。

.0002 皮肤/头发/眼睛色素 1，蓝/非蓝眼睛
HERC2、IVS12、C/T

Kayser 等人在 3 项孤立的全基因组关联研究中，对总共 1,406 人进行了研究，并对 1,292 名亲属进行了全基因组连锁研究，全部来自荷兰（2008） 发现 HERC2 变体 rs916977 在 23 个欧洲人群中显示出梯度（临床）等位基因分布，与虹膜颜色变化显着相关（227220），其中与蓝眼睛相关的 C 等位基因在北部地区更常见欧洲和T等位基因，与棕色眼睛相关，在南欧更常见。 Duffy 等人鉴定的 rs916977 以及 OCA2 基因内含子 1 中的 3 个 SNP 的分析（2007）（611409.0013） 揭示了仅 HERC2 SNP 具有显着的全基因组关联性（P = 3.53 x 10（-18））。

.0003 皮肤/头发/眼睛色素 1，蓝/非蓝眼睛
HERC2、IVS86、C/T

Sturm 等人在一项研究中，研究了 OCA2 基因（611409） 内含子 1 附近的单倍型标记 SNP 与眼睛颜色（227220） 之间的关联，这些单倍型标记 SNP 跨越基因间区域并包含上游基因 HERC2 的 3 素端（2008） 在 HERC2 的内含子 86 rs12913832 中发现了一个 SNP，该 SNP 与 3011 名欧洲个体的眼睛颜色密切相关（P = 2 x 10（-78））。携带CC基因型的人只有1%的概率拥有棕色眼睛，而携带TT基因型的人有80%的概率。结合 Duffy 等人鉴定的 OCA2 中 3 个 SNP 的单倍型分析（2007）（611409.0013） 使用 rs12913832 进行多重序数 Logistic 回归表明，单独的 HERC2 SNP 是眼睛颜色的最佳预测因子。斯特姆等人（2008） 得出结论，rs12913832 周围的保守区域代表控制 OCA2 组成型表达的调节区域，并且 rs12913832 的 C 等位基因通过消除 HLTF 的结合位点导致 OCA2 表达降低，特别是在虹膜黑素细胞内（603257）调节 OCA2 的转录。斯特姆等人（2008） 还证明 OCA2 编码 SNP R419Q（611409.0012） 可作为 rs12913832 的外显率修饰剂。

在一个将蓝色和棕色眼睛颜色分开的丹麦第三代家庭中，Eiberg 等人（2008） 使用精细作图来识别 HERC2 基因内的 166 kb 候选区域。对 144 名蓝眼个体和 45 名棕眼个体中该区域内 SNP 的进一步研究发现了 2 个 SNP，即 rs1129038 和高度保守的 rs12913832，它们显示出与蓝眼表型显着相关（p = 6.2 x 10（-46）） 。在来自丹麦、土耳其和约旦的蓝眼睛人中发现了包含这些 SNP 的共同创始人单倍型。人类结肠癌细胞的体外功能表达研究表明，作者所说的“G”蓝眼睛个体中存在的 rs12913832 等位基因对 OCA2 启动子活性有抑制作用。

维瑟等人（2012） 发现 HLTF、LEF1（153245） 和 MITF（156845） 与携带 rs12913832 T 等位基因的深色人类黑素细胞中 rs12913832 周围的增强子区域结合。结合与增强子和 OCA2 启动子之间的长距离染色质环有关，导致 OCA2 表达升高。相反，携带 rs12913832 C 等位基因的浅色黑素细胞显示增强子结合、染色质环和 OCA2 表达减少。

.0004 智力发育障碍，常染色体隐性遗传 38
HERC2、PRO594LEU

Puffenberger 等人在 7 名患有常染色体隐性遗传性智力发育障碍 38（MRT38; 615516） 的阿米什人或阿米什人/门诺混合血统患者中（2012） 在 HERC2 基因中发现了一个纯合的 c.1781C-T 转变，导致第一个 RLD1 结构域中高度保守的残基处发生 pro594 到 leu（P594L） 的取代。该突变是通过纯合性作图和外显子组测序的结合发现的。该突变不存在于 dbSNP 数据库或阿米什人和门诺派对照的 760 个等位基因中。细胞转染研究表明，突变蛋白的稳定性低于野生型，并显示出弥漫性胞质定位并形成异常聚集体。 HERC2 丰度和/或活性降低可能导致 E3 泛素连接酶活性毒性丧失，导致 ARC（612461） 降解减少和突触后谷氨酸能 AMPA 受体密度降低。普芬伯格等人（2012） 指出，这种病理生理机制与 Angelman 综合征（105830） 的病理生理机制相似，后者是由于染色体 15q11 上的 UBE3A 基因（601623） 功能丧失所致。携带 HERC2 突变的受影响个体具有整体发育迟缓和类似于天使综合征的自闭症特征；他们也有蓝色的虹膜。

Harlalka 等人通过全基因组连锁分析和候选基因分析（2013） 在 15 名患有严重神经发育障碍的旧秩序阿米什患者中发现了 HERC2 基因的纯合 P594L 突变。这种突变在外显子组变异服务器或千基因组计划数据库中不存在，与家族中的疾病分开。来自同一个阿米什社区的 158 条对照染色体中有两条携带突变，这与创始人效应一致。由于突变蛋白不稳定，患者成纤维细胞的 HERC2 蛋白水平显着降低。体外功能表达研究表明，该突变导致 HERC2 活性适度破坏。