DGCR8 微处理器复合体子单元； DGCR8

迪乔治综合征关键区基因 8

HGNC 批准的基因符号：DGCR8

细胞遗传学位置：22q11.21 基因组坐标（GRCh38）：22:20,080,241-20,111,872（来自 NCBI）

▼ 说明

DGCR8 是一种双链 RNA 结合蛋白，可与 Drosha（608828） 相互作用并促进 microRNA（miRNA） 成熟（Chen 等人总结，2012）。

▼ 克隆与表达

Shiohama 等人通过在 22 号染色体的 DiGeorge 综合征（188400） 关键区域中搜索基因，然后对大脑 cDNA 文库进行 PCR 并筛选胎儿心脏 cDNA 文库，（2003）克隆了DGCR8。推导的 773 个氨基酸的蛋白质在其 N 端半部包含一个 WW 基序，在其 C 端半部包含 2 个双链 RNA 结合基序。对人体组织的 Northern 印迹分析检测到 4.5 kb 的主要转录本普遍表达，而 3.5 kb 和 1.5 kb 的次要转录本仅在睾丸中发现。小鼠胚胎的原位杂交揭示了不同发育阶段的原代脑、肢芽、血管、胸腺和腭的神经上皮中 Dgcr8 的表达。

▼ 基因功能

RNase III 蛋白在 microRNA（miRNA） 生物合成中发挥着关键作用。核 RNase III Drosha 裂解初级 miRNA（pri-miRNA），释放发夹状的 pre-miRNA，随后被切割生成成熟 miRNA。 Han 等人通过对人胚胎肾细胞核提取物进行免疫沉淀（2004） 发现 DGCR8 直接与 Drosha 相互作用，并且这两种蛋白质存在于约 650 kD 的复合物中。 DGCR8 和 Drosha 除了彼此相互作用之外，还可以在不存在单链 RNA（ssRNA） 的情况下形成同二聚体。用小干扰 RNA 去除 HeLa 细胞中的 DGCR8 会导致 pri-miRNA 的积累以及 pre-miRNA 和成熟 miRNA 的损失。韩等人（2004） 得出结论，DGCR8 对于将 pri-miRNA 加工成 pre-miRNA 至关重要。

格雷戈里等人（2004） 证明人类 Drosha 是 2 个多蛋白复合物的组成部分。较大的复合物含有多种 RNA 相关蛋白，包括 RNA 解旋酶、结合双链 RNA 的蛋白、新型异质核核糖核蛋白和尤文肉瘤蛋白家族。较小的复合物由 Drosha 和双链 RNA 结合蛋白 DGCR8 组成，DGCR8 是迪乔治综合征中删除的基因的产物。体内敲除和体外重建研究表明，这个较小的复合体（称为微处理器）的两个组件对于介导从初级 miRNA 转录物生成 miRNA 是必要且充分的。

韩等人（2006） 使用计算和生化分析来阐明 Drosha-DGCR8 处理 pri-miRNA 的分子基础。典型的后生动物 pri-miRNA 由大约 33 bp 的茎组成，具有末端环和基底 ssRNA 片段。韩等人（2006） 发现基础 ssRNA 片段对于加工至关重要，而末端环是可有可无的。切割位点主要由距茎-ssRNA连接处的距离（约11bp）决定。 DGCR8（而非 Drosha）直接且特异性地与 pri-miRNA 相互作用，并且基础 ssRNA 片段对于这种相互作用至关重要。韩等人（2006） 提出 DGCR8 可能作为分子锚来测量茎-ssRNA 连接处的距离。

王等人（2007） 通过生成 Dgcr8 敲除模型研究了 miRNA 在胚胎干（ES） 细胞分化中的作用。对小鼠敲除 ES 细胞的分析表明，DGCR8 对于 miRNA 的生物合成至关重要。 Dgcr8缺陷型小鼠ES细胞增殖缓慢，并在细胞周期的G1期积累。在诱导分化时，Dgcr8缺陷型ES细胞并未完全下调多能性标记物，并保留了产生ES细胞集落的能力；然而，它们确实表达了一些分化标记。该表型与报道的 Dicer1（606241） 敲除细胞的表型不同，表明 Dicer 在 ES 细胞功能中具有孤立于 miRNA 的作用。王等人（2007） 得出结论，miRNA 在 ES 细胞自我更新的沉默中发挥作用，这种自我更新通常在分化诱导时发生。

Wang 等人通过筛选小鼠 miRNA，寻找能够挽救 Dgcr8 敲除小鼠 ES 细胞生长缺陷的 miRNA（2008） 鉴定了一组具有共享种子序列（AAGUGC） 的 ES 细胞特异性 miRNA，其中包括 miR290 簇的几个成员。在 Cdkn1a（116899） 转录物的 3-prime UTR 中发现了互补的靶序列。测试的所有 5 个 ES 细胞特异性 miRNA（miR291a-3p、miR291b-3p、miR294、miR295 和 miR302d）直接靶向 Cdkn1a 的 3 素 UTR 并抑制报告基因表达。还在其他细胞周期蛋白 E 抑制剂的 3 素 UTR 中鉴定了靶位点（参见 CCNE1；123837）-CDK2（116953） 途径，包括 Rb1（614041）、Rbl1（116957）、Rbl2（180203） 和 Lats2（ 604861）。定量 RT-PCR 证实这些基因在 Dgcr8 敲除小鼠 ES 细胞中表达增加。王等人（2008） 得出结论，ES 细胞特异性 miRNA 在加速 G1-S 转变和促进细胞增殖方面具有核心作用。

在缺乏 Dgcr8（一种 microRNA 生物合成所需的蛋白质）的情况下，小鼠胚胎干（ES） 细胞无法抑制自我更新。梅尔顿等人（2010）表明，引入let7（605386） microRNA（体细胞中高度表达的microRNA家族）可以抑制Dgcr8缺失的自我更新，但不能抑制野生型ES细胞的自我更新。将 ES 细胞细胞周期调节（ESCC） microRNA 引入 Dgcr8 缺失的 ES 细胞中，阻断了 let7 抑制自我更新的能力。分析和生物信息分析表明，let7 抑制大量的自我更新基因，而 ESCC microRNA 间接激活这些基因。此外，let7家族的抑制促进体细胞去分化为诱导多能干细胞。梅尔顿等人（2010） 得出结论，ESCC 和 LET7 microRNA 通过共同的途径发挥作用，以交替稳定自我更新和分化的细胞命运。

春等人（2014） 在精神分裂症相关 22q11 缺失综合征的小鼠模型中，确定了听觉皮层丘脑皮质谷氨酸能投射处突触传递的特定破坏（参见 600850）。这种缺陷是由丘脑中 Drd2（126450） 的异常升高引起的，这使得 22q11 缺失综合征丘脑皮层投射对抗精神病药物敏感，并导致与精神分裂症患者中观察到的相似的声音惊吓反应缺陷。 miRNA 处理基因 Dgcr8 的单倍体不足是导致 Drd2 升高和听觉丘脑皮层投射对抗精神病药物过敏的原因。春等人（2014） 得出的结论是，这一结果表明 DGCR8-miRNA-DRD2 依赖性丘脑皮质破坏是精神分裂症相关精神病的潜在致病事件。

▼ 基因结构

盐滨等人（2003） 确定 DGCR8 基因包含 14 个外显子，跨度超过 35 kb。外显子 1 上游区域显示出高 GC 和 CpG 含量。小鼠Dgcr8基因与人类基因具有相同的基因结构和大小。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Shiohama 等人（2003） 将 DGCR8 基因定位到染色体 22q11.2。他们将小鼠 Dgcr8 基因定位到 16q 染色体的一个区域，该区域显示出与人类染色体 22q11.2 同线性的同源性。然而，与人类相比，小鼠的染色体片段是翻转的，因此人类和小鼠基因的方向是相反的。

▼ 动物模型

22q11.2 微缺失的个体表现出行为和认知缺陷，并且患精神分裂症的风险很高。斯塔克等人（2008） 设计了一种小鼠品系，该小鼠品系携带半合子 1.3-Mb 染色体缺陷，跨越人类 22q11.2 基因座的同线片段。这种半合子微缺失被称为 Df（16）A +/-，包含 27 个基因，代表了人类片段中的大部分功能基因。在行为上，与野生型同窝小鼠相比，Df（16）A +/- 小鼠过度活跃，并且在 PPI 任务中表现出缺陷。雄性（而非雌性）似乎害怕探索环境。斯塔克等人（2008） 发现 Df（16）A +/- 小鼠的大脑微结构异常，尽管不存在明显的大脑异常。在海马体中，Df（16）A +/- 小鼠的树突棘数量和大小减少，CA1 锥体神经元的树突复杂性降低。对杂合 Dgcr8 缺陷小鼠的分析表明，Df（16）A +/- 小鼠中 miRNA 生物合成、树突复杂性和 PPI 性能的改变是由于 Dgcr8 单倍体不足所致。斯塔克等人（2008） 得出结论，异常的 miRNA 加工会导致与人类 22q11.2 缺失相关的行为和神经元缺陷。

陈等人（2012） 发现，血管平滑肌细胞（VSMC） 特异性缺失 Dgcr8 的纯合小鼠在胚胎第 14.5 天死亡，而缺失杂合的小鼠能够存活，没有明显的异常。对胚胎的检查表明，VSMC 中 Dgcr8 的缺失会导致生长延迟、血管扩张和广泛的肝脏出血。对胚胎胸主动脉的检查表明，Dgcr8 的缺失会减少 VSMC 的增殖、增强细胞凋亡并破坏其分化。从机制上讲，Dgcr8 的缺失会失调 VSMC 中的 miRNA 生物发生，从而影响细胞生存途径并导致增殖减少、细胞凋亡增强和分化破坏。

林等人（2015） 发现施万细胞（SC） 特异性缺失 Dgcr8 的小鼠在出生后第一周发育正常，但它们出现严重的肢体缺陷，周围神经髓鞘形成减少，类似于先天性髓鞘形成不足的小鼠模型。免疫荧光分析显示，缺乏Dgcr8的SC继续增殖，但未能下调Sox2（184429）和上调Egr2（129010），缺乏髓磷脂基因表达，并表现出增殖增加和分化减少。相应地，缺乏 Dgcr8 的突变神经表现出改变的基因表达谱，并表达去神经相关基因。对突变神经中基因表达的分析证实，Shh（600725） 是去神经特异性基因。此外，Dgcr8对于髓磷脂的维持是必需的，因为成熟SC中Dgcr8的消除会导致基因表达失调并增加巨噬细胞浸润。