无名指蛋白,LIM 域相互作用; RLIM
环指蛋白 12; RNF12
环锌指蛋白NY-REN-43抗原
HGNC 批准的基因符号:RLIM
细胞遗传学位置:Xq13.2 基因组坐标(GRCh38):X:74,582,976-74,614,624(来自 NCBI)
▼ 说明
X连锁的RLIM基因,也称为RNF12,编码一种广泛表达的、具有多种细胞功能的含锌指蛋白。该蛋白作为辅助因子促进或抑制转录因子活性,还充当 E3 泛素连接酶,使靶蛋白泛素化,随后被蛋白酶体降解(Frints 等人总结,2019)。
RNF12 是一种 RING-H2 锌指蛋白,充当 LIM 同源域转录因子的负共调节因子(Bach 等,1999)。 RNF12 还参与启动 X 染色体失活(Jonkers 等,2009)。
▼ 克隆与表达
斯坎兰等人(1999)通过筛选肾细胞癌患者的自体抗体识别的抗原,孤立出人RNF12 cDNA。
Ostendorff 等人使用 PCR 技术(2000) 扩增了编码推导的 624 个氨基酸蛋白的 RNF12 cDNA,该蛋白分别与小鼠和鸡 Rlim 蛋白具有 89% 和 85% 的序列同一性。 Northern 印迹分析检测到小鼠 Rnf12 的广泛表达。
▼ 基因功能
巴赫等人(1999) 表明小鼠 Rnf12 结合 LIM 结构域并通过招募 Sin3A(607776)-组蛋白脱乙酰酶(分别参见 602949 和 601241)辅阻遏物复合物充当负辅调节子。通过对鸡翅膀发育的体内研究,他们观察到 Rnf12 的过度表达会导致异常的肢体表型,类似于抑制 LIM 同源域因子 LHX2(603759) 后观察到的结果。
Ostendorff 等人使用瞬时共转染(2000) 证明小鼠 Rnf12 的近端启动子可以在体外被普遍存在且更严格表达的转录因子激活,包括哺乳动物 Kruppel 样转录因子(参见 600599)、Sox(参见 602148)和 ets 相关蛋白(参见 164720) ) 和 RBPJ(147183),Notch(190198) 信号转导途径的介导蛋白。奥斯坦多夫等人(2000) 假设 Rnf12 的表达水平可能受到 Notch 信号转导途径影响的调节。
奥斯坦多夫等人(2002) 检查了 RLIM 作为 DNA 结合转录因子上辅因子交换的介体。 SDS-PAGE 和突变分析显示,依赖于 RING 指的 RLIM 在 UBCH5(602961) 存在的情况下被泛素化。然而,RLIM 无法泛素化 LHX1(601999)、LHX3(600577) 或 ISL1(600366) 转录因子。 RLIM 可有效地泛素化 LMO2(180385) 和 LMO4(603129),但仅在不存在 CLIM1(603450) 或 CLIM2(603451) 的 LIM 相互作用域的情况下进行。在存在或不存在 LMO2 或 LHX3 的 RLIM 存在下,CLIM 蛋白本身被特异性多泛素化。蛋白质印迹分析和荧光显微镜显示,CLIM 的蛋白酶体降解取决于 RLIM RING 指的存在,并且 RLIM 和 CLIM 水平相互相关。对 RLIM 突变或截短形式的分析表明,相互作用结构域仅限于大约 100 个氨基酸的基本进化保守且位于中心的区域。 EMSA 和体外泛素化分析以及染色质免疫沉淀分析相结合,表明 RLIM 依赖于环指的存在,能够泛素化与 DNA 结合的 LHX3 相关的 CLIM 辅因子。奥斯坦多夫等人(2002) 提出了一个辅因子交换模型,该模型取决于这些成分的核浓度和其他 LIM 域相互作用伙伴的可用性。
雌性细胞中 X 染色体失活(XCI) 的启动以 XIST(314670) 转录上调为标志,XIST(314670) 是一种非编码、剪接和多腺苷酸化 RNA,它在失活的 X 染色体(Xi) 上扩散,同时吸引沉默过程所需的蛋白质复合物。 Jonkers 等人通过筛选表达 BAC 的雄性和雌性转基因小鼠胚胎干(ES) 细胞系,覆盖小鼠或人 XIST 周围的 10 Mb 区域(2009) 发现 RNF12 参与计算每个细胞核的活跃 X 染色体数量并触发随机 XCI。 Rnf12 ORF(小鼠和人类 XIST 的端粒)的破坏导致雌性 ES 细胞缺乏 Xist 表达和 XCI。相反,小鼠或人 RNF12 的过度表达以剂量依赖性方式升高 Xist 表达和 XCI,导致雄性细胞显示 Xi,雌性细胞显示 2 Xi。免疫组织化学分析表明,在雌性 ES 细胞中,Rnf12 定位于细胞核,但不定位于 Xi。 Western blot 分析显示,在 XCI 启动之前和启动过程中,Rnf12 在雌性 ES 细胞中的表达量高于雄性 ES 细胞。雄性和雌性小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)中 Rnf12 表达水平没有差异,表明雌性 MEF 中 1 个拷贝的 Rnf12 失活。
申等人(2010) 通过对小鼠卵母细胞进行 Rnf12 条件性敲除(其中 Rlim 积累到高水平)表明,突变 X 染色体(δ-m) 的母体传递会导致雌性胚胎因印迹 X 染色体缺陷而致死失活。他们提供的证据表明,在 δ-m 雌性胚胎中,Xist 云的最初形成和 Xp 沉默受到抑制。相比之下,缺乏 Rlim 的胚胎干细胞能够形成 Xist 云,并在随机 X 染色体失活过程中沉默至少一些 X 连锁基因。申等人(2010) 得出的结论是,他们的结果将 Rnf12/Rlim 的母体沉积物赋予了启动小鼠印记 X 染色体失活的关键功能。
纳瓦罗等人(2011) 指出,Nanog(607937)、Oct4(POU5F1; 164177) 和 Sox2(184429)(支持小鼠 ES 细胞多能性的 3 个主要转录因子)部分通过直接与 Xist 内含子结合来维持 Xist 抑制直至分化1.纳瓦罗等人(2011) 发现这些转录因子也靶向并抑制 Rnf12。他们得出结论,Rnf12 下调对于维持未分化小鼠 ES 细胞中的 Xist 沉默至关重要。
贡坦等人(2012) 确定多能因子 REX1(614572) 是 X 染色体失活机制中 RNF12 的关键靶标。 RNF12 导致 REX1 泛素化和蛋白酶体降解,Rnf12 敲除小鼠胚胎干细胞显示 Rex1 水平增加。使用染色质免疫沉淀测序,在 Xist 和 Tsix(300181) 调控区域中检测到 Rex1 结合位点。研究发现,雌性胚胎干细胞中 Rex1 的过度表达会抑制 Xist 转录和 X 染色体失活,而雄性 Rex1 +/- 胚胎干细胞则表现出异位 X 染色体失活。由此,Gontan 等人(2012) 提出 RNF12 通过剂量依赖性催化作用导致 REX1 分解,从而代表启动 X 染色体失活的重要途径。 Rex1 和 Xist 仅存在于胎盘哺乳动物中,这表明这两个基因的共同进化和 X 染色体失活。
申等人(2014) 表明,在经历随机 X 染色体失活(rXCI) 的小鼠胚胎细胞中,Rlim 水平下调。申等人(2014) 证明,从植入前阶段开始缺乏 Rlim 的雌性细胞显示出 XCI 的特征,包括 Xist(314670) 云和 H3K27 三甲基化灶,并且具有完整的胚胎发生潜力。申等人(2014) 得出的结论是,这些结果提供了 Rlim 对于 rXCI 可有可无的证据,表明在小鼠中,孤立于 Rlim 的机制激活了胚胎中的 Xist。
▼ 基因结构
奥斯坦多夫等人(2000) 确定小鼠 Rnf12 基因至少包含 5 个外显子,跨越约 20 kb 的基因组 DNA。
▼ 测绘
通过 FISH,Ostendorff 等人(2000) 将 RNF12 基因定位到染色体 Xq13-q21,这与他们将小鼠 Rnf12 基因定位到 X 染色体的情况一致。人类染色体 15q21-q22 上的第二个荧光信号被认为反映了密切相关基因的存在。
▼ 分子遗传学
Tonne 等人在患有 Tonne-Kalscheuer 综合征(TOKAS; 300978) 的挪威第 3 代家庭的 4 名男性中(2015) 鉴定了 RLIM 基因中的半合子错义突变(Y356C; 300379.0001)。该变异是通过全外显子组测序发现的,与该家族中的疾病分离。
Hu 等人在来自 3 个不相关家庭的 TOKAS 受影响男性中(2016) 在 RLIM 基因中鉴定出 3 个不同的半合错义突变:P587R(300379.0002)、R387C(300379.0003) 和 R599C(300379.0004)。这些突变是通过 X 染色体外显子组测序发现的,并与家族中的疾病分开。没有进行变体的功能研究。
在来自 4 个不相关家族(家族 C、E、G 和 I)的受 TOKAS 影响的男性个体中,Frints 等人(2019) 鉴定了 RLIM 基因中的 4 个不同的半合子错义突变:R365C(300379.0005)、D598N(300379.0006)、R611C(300379.0007) 和 Y577H。另一个具有相似表型的男孩(A 族)携带意义不明的半合子 P77L 变异。这些突变是通过全基因组或全外显子组测序发现的,并与家族中的疾病分离,包括未受影响或轻度受影响的女性携带者。弗林茨等人(2019) 还回顾了 Tonne 等人报道的 4 个家族,他们将其称为 B、D、F 和 H 家族(2015)和胡等人(2016)。所有报告的突变均发生在外显子 5 中,P77L 除外,P77L 位于外显子 4 中。三个突变(Y356C、R365C 和 R387C)位于推定的基本结合域中,HEK293 细胞中的体外功能表达研究显示 RLIM 泛素连接酶略有增加与野生型相比,这些变体产生的活性。对 C 端催化 RING-H2 锌指结构域中发生的 4 个额外突变(P587R、D598N、R599C 和 R611C)进行的类似研究导致泛素连接酶活性与野生型相比降低。没有明显的基因型/表型相关性。将错义变体表达到敲低 rlim 基因的斑马鱼中,未能挽救小头畸形表型,这表明它们都导致了功能丧失效应。对 14 名女性携带者细胞的分析显示,与对照组相比,X 失活高度倾斜(87-100%),可能导致突变等位基因沉默。
▼ 动物模型
弗林茨等人(2019) 发现使用吗啡啉敲低和 CRISPR/Cas9 基因编辑敲低斑马鱼 rlim 同源物会导致小头畸形。
▼ 等位基因变异体(7 个精选示例):
.0001 TONNE-KALSCHEUER 综合症
RLIM,TYR356CYS
Tonne 等人在患有 Tonne-Kalscheuer 综合征(TOKAS; 300978) 的挪威第 3 代家庭的 4 名男性中(2015) 在 RLIM 基因中发现了一个半合子 c.1067A-G 转换(c.1067A-G,NM_183353.2),预测该蛋白的保守区域内有 tyr356 到 cys(Y356C) 的取代,这对于绑定到 LIM 域。该变异是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的,与该家族中的疾病分离。在 dbSNP 和 Exome Variant Server 数据库或 100 个挪威对照中未发现它。杂合子女性携带者的 X 失活模式极其扭曲。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。
.0002 TONNE-KALSCHEUER 综合症
RLIM,PRO587ARG
Hu 等人在来自患有 Tonne-Kalscheuer 综合征(TOKAS; 300978) 的家庭(T11) 的 6 名受影响男性中(2016) 在 RLIM 基因中发现了半合子 G 到 C 的颠换(chrX.73,811,390G-C, GRCh37),导致 pro587 到 arg(P587R) 的取代。家庭中几名未受影响的女性被发现是这种突变的携带者。该突变是通过 X 染色体外显子组测序发现的,并针对 dbSNP(版本 135)、外显子组变异服务器、1000 个基因组计划数据库以及 200 个丹麦外显子组进行了筛选。没有对该变体进行功能研究。 Kalscheuer(2016) 指出,受影响的家庭成员患有轻度至重度智力障碍,并伴有不同的行为问题。
.0003 TONNE-KALSCHEUER 综合症
RLIM,ARG387CYS
Hu 等人在 1 名来自 Tonne-Kalscheuer 综合征(TOKAS; 300978) 家族的男性(D72) 中(2016) 在 RLIM 基因中发现了一个半合子 G 到 A 的转变(chrX.73,811,991, GRCh37),导致 arg387 到 cys(R387C) 取代。家庭中几名未受影响的女性被发现是这种突变的携带者。该突变是通过 X 染色体外显子组测序发现的,并针对 dbSNP(版本 135)、外显子组变异服务器、1000 个基因组计划数据库以及 200 个丹麦外显子组进行了筛选。没有对该变体进行功能研究。 Kalscheuer(2016)指出,受影响的家庭成员患有智力障碍、小头畸形、小颌畸形和隐睾。
.0004 TONNE-KALSCHEUER 综合症
RLIM,ARG599CYS
Hu 等人在患有 Tonne-Kalscheuer 综合征(TOKAS; 300978) 的家族(AU31) 的 2 名男性中(2016) 在 RLIM 基因中发现了 G 到 A 的转变(chrX.73,811,355G-A, GRCh37),导致 arg599 到 cys(R599C) 取代。该突变是通过 X 染色体外显子组测序发现的,并针对 dbSNP(版本 135)、外显子组变异服务器、1000 个基因组计划数据库以及 200 个丹麦外显子组进行了筛选。没有对该变体进行功能研究。 Kalscheuer(2016)指出,这些患者患有轻度至中度智力障碍。
.0005 TONNE-KALSCHEUER 综合症
RLIM、ARG365CYS
在来自澳大利亚家庭(家庭 C,AU38)的 2 名患有 Tonne-Kalscheuer 综合征(TOKAS;300978)的男性患者中,Frints 等人(2019) 鉴定了 RLIM 基因中的半合子 c.1093C-T 转换(c.1093C-T,NM_183353.2),导致结合域中的保守残基处的 arg365 至 cys(R365C) 取代。这种突变是通过 X 染色体外显子组测序发现的,在几位女性携带者中也发现了这种突变,并与该疾病在家族中分离。体外功能表达研究表明,与野生型相比,该变异体导致RLIM泛素化活性略有增加,但无法通过敲除rlim基因来挽救斑马鱼的异常表型,这表明存在功能丧失效应。
.0006 TONNE-KALSCHEUER 综合症
RLIM,ASP598ASN
在来自比利时家庭(G 家族)的 2 名有母系亲属的患有 Tonne-Kalscheuer 综合征(TOKAS;300978)的男性个体中,Frints 等人(2019) 在 RLIM 基因中鉴定出半合子 c.1792G-A 转换(c.1792G-A,NM_183353.2),导致 RING-H2 锌中的保守残基处由 asp598 替换为 asn(D598N)手指域。这种突变是通过全外显子组测序发现的,也在几名女性携带者中发现,并与该疾病在家族中分离。体外功能表达研究表明,该变异体导致RLIM泛素化活性降低,无法挽救敲除RLIM基因的斑马鱼的异常表型,提示存在功能丧失效应。
.0007 TONNE-KALSCHEUER 综合症
RLIM,ARG611CYS
在来自科索沃-阿尔巴尼亚裔家庭(家庭 I)的 4 名患有 Tonne-Kalscheuer 综合征(TOKAS;300978)的男孩中,Frints 等人(2019) 在 RLIM 基因中鉴定出半合子 c.1831C-T 转换(c.1831C-T,NM_183353.2),导致 RING-H2 锌中的保守残基处的 arg611 至 cys(R611C) 取代手指域。这种突变是通过全基因组测序发现的,在女性携带者中也发现了这种突变,并且与该疾病在家族中分离。体外功能表达研究表明,该变体导致RLIM泛素化活性降低,并且无法挽救敲除rlim基因的斑马鱼的异常表型,提示存在功能丧失效应。弗林茨等人(2019) 指出,该家庭中的一名受影响男孩已被 J. P. Fryns 教授亲自临床诊断为 Fryns 综合征(229850)。