ZPR1 锌指蛋白； ZPR1

锌指蛋白 259； ZNF259

HGNC 批准的基因符号：ZPR1

细胞遗传学位置：11q23.3 基因组坐标（GRCh38）：11:116,773,799-116,788,023（来自 NCBI）

▼ 说明

ZPR1 是一种锌指蛋白，作为 SMN（参见 600354）复合物的组成部分发挥作用，该复合物参与剪接体小核核糖核蛋白（snRNP）的生物发生。 ZPR1 与 SMN 共定位于细胞核中，两种蛋白在宝石和卡哈尔小体中积累（Gangwani 等人总结，2005）。

▼ 克隆与表达

锌指蛋白 ZNF259，也称为 ZPR1，最初在小鼠中被鉴定为一种与非激活 EGFR 的细胞质酪氨酸激酶结构域结合的蛋白（131550）（Galcheva-Gargova 等人，1996）。加尔切瓦-加尔戈瓦等人（1996）证明这种相互作用是由 Znf259 的锌指介导的。 Znf259 蛋白存在于静止细胞的细胞质中，并在用 EGF（131530）等有丝分裂剂处理后转位至细胞核。小鼠组织的 Northern 印迹分析表明 Znf259 广泛表达。

Galcheva-Gargova 等人通过使用小鼠 Znf259 cDNA 筛选 HeLa 细胞 cDNA 文库（1998）克隆了人类 ZNF259 cDNA。他们还在酿酒酵母和粟酒裂殖酵母中分离出了 Znf259 的同源物。推导的 ZNF259 蛋白具有保守的结构基序，包括 2 个锌指。作者证明，人类 ZNF259 在增殖细胞的核仁中积累，并且这种核仁定位需要 RNA 而不是 DNA。

▼ 测绘

Gross（2021）根据 ZPR1 序列（GenBank AF019767）与基因组序列（GRCh38）的比对，将 ZPR1 基因对应到染色体 11q23.3。

▼ 基因功能

加尔切瓦-加尔戈瓦等人（1998）发现粟酒裂殖酵母 znf259 基因的破坏以及使用酵母和小鼠 Znf259 基因的互补分析表明 znf259 对于粟酒裂殖酵母的活力至关重要。粟酒裂殖酵母 znf259 功能的丧失导致 rRNA 前体的消耗和蛋白质翻译的减少。加尔切瓦-加尔戈瓦等人（1998）得出结论，ZNF259 是正常核仁功能所必需的。

在细胞研究中，Gangwani 等人（2001）表明 ZPR1 蛋白与 SMN 蛋白相互作用，并且这两种蛋白共定位于小的亚核结构中，包括宝石和卡哈尔体。 ZPR1 和 SMN 对血清作出反应，从细胞质重新分布到细胞核。缺失分析表明，两种蛋白的 C 末端区域（对应于 ZPR1 的 B 结构域和 SMN 的外显子 7）是相互作用和共定位到细胞核所必需的。任一蛋白质的缺陷都会导致体外前 mRNA 剪接的显着抑制。源自脊髓性肌萎缩症 I（SMA1；253300）患者成纤维细胞的 SMN 显示 ZPR1 与 SMN 的相互作用被破坏。冈瓦尼等人（2001）得出结论，ZPR1 对于 SMN 的正确定位是必需的，并建议 ZPR1 有助于 SMN 的某些功能。

坎南等人（2020）发现 SMA 小鼠模型中小鼠 Zpr1 的杂合过度表达改善了胚胎和出生后生长，降低了出生后疾病的严重程度，降低了早期死亡率，并延长了寿命。 Zpr1 过表达可改善 SMA 小鼠的肌肉力量和粗大运动功能，减少神经元变性，改善神经肌肉接头的神经支配，并改善肌纤维大小，从而使重度 SMA 表型改善为中度 SMA 表型。 SMA 表型的改善是 SMN 依赖性的，因为 Zpr1 过度表达会增加 SMA 小鼠受影响组织中的 SMN 水平。此外，Zpr1 过表达可清除 SMN 缺陷脊髓神经元和 SMA 小鼠中的共转录 RNA-DNA 杂合体（R 环）并挽救 DNA 损伤。结果表明，ZPR1 维持 SMN 及其下游靶标 SETX（608465）和 DNA 激活蛋白激酶催化亚基（PRKDC; 600899）的最佳水平，它们分别对于解决 R 环和 DNA 修复以避免基因组损伤至关重要。稳定性并防止 SMA 运动神经元退化。为了支持这些发现，补充 ZPR1 可以提高人类 SMA 患者细胞中的 SMN 水平并挽救 SETX 水平和 DNA 损伤，从而减少 R 环积累。进一步分析表明，ZPR1 与 RNA 聚合酶相互作用，与 SMN 基因组位点相关，并在 SMA 患者细胞和 SMA 小鼠中转录上调 SMN2 表达。

Kannan 等人通过 HeLa 细胞的免疫沉淀分析（2022）表明 ZPR1 与 SETX 相互作用。 ZPR1 还与 R 环结合，以促进 SETX 募集，从而在转录过程中形成 R 环解析复合物（RLRC）。 ZPR1 与 SETX 共定位于 HeLa 细胞的核体中，敲低 ZPR1 会导致 SETX 下调和 R 环积累，表明 ZPR1 对于 R 环分辨率至关重要。此外，SETX 的敲低导致 ZPR1 阳性亚核体、宝石和 Cajal 小体的破坏以及 R 环的积累，表明 SETX 在 ZPR1 依赖性 R 环解析中的功能贡献。对 SMA 患者成纤维细胞的分析显示，长期低水平的 ZPR1 会导致 RLRC 组装缺陷，从而导致 R 环解析效率低下以及致病性 R 环和 DNA 损伤的积累，从而导致基因组不稳定和神经变性。相比之下，ZPR1过表达在体外挽救了有缺陷的RLRC组装并防止了SMA患者细胞中致病性R环积累，而Zpr1过表达在体内挽救了与R环积累相关的DNA损伤并防止了SMA小鼠运动神经元的变性。对 ALS4（602433）患者细胞中 SETX 突变的进一步分析证实，SETX 和 ZPR1 在功能上协同调节 R 环解析活性，并且 ZPR1-SETX 复合物的破坏是 ALS4 发病机制的分子基础。

▼ 分子遗传学

在一名 21 岁女性中，她患有生长受限、肾脏发育不良、脱发和独特的面容（GKAF; 619321），Ito 等人（2018）鉴定了 ZPR1 基因（I196T; 603901.0001）中的错义突变的纯合性，该突变与家族中的疾病分离。患者成纤维细胞的功能分析揭示了细胞周期缺陷，细胞停滞在 G1 期。

▼ 动物模型

冈瓦尼等人（2005）发现 Zpr1 纯合缺失会导致小鼠胚胎死亡，原因是细胞凋亡增加和细胞增殖减少。 Zpr1 缺陷导致 SMN 蛋白错误定位，这些蛋白通常积聚在卡哈尔体和宝石中，并导致 snRNP 亚细胞定位的重大缺陷。在培养的 NSC34 小鼠运动神经元样细胞中敲低 Zpr1 会导致生长锥收缩、轴突缺陷和细胞凋亡。作者得出结论，ZPR1 有助于调节 SMN 复合物，对于细胞生存至关重要。

多兰等人（2006）发现 Zpr1 缺失小鼠表现出早期胚胎致死表型。 Zpr1 +/- 小鼠能够存活，但与野生型小鼠相比，偶尔出现癫痫发作、疲劳和步态异常。通过杂合 Zpr1 基因消融来减少基因剂量，导致发育过程中小鼠大脑和脊髓中 Zpr1 蛋白的表达减少。到 12 个月大时，Zpr1 +/- 小鼠表现出脊髓运动神经元进行性丧失和进行性周围神经轴突病变。多兰等人（2006）得出结论，Zpr1 缺乏会导致小鼠运动神经元变性，并表明 ZPR1 缺乏可能导致人类脊髓性肌萎缩。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 生长受限、肾脏发育不全、脱发和特征性面容（1 名患者）
ZPR1、ILE196THR

在一名 21 岁女性（家庭 1，患者 2）中，她患有生长受限、肾脏发育不良、脱发和独特的面容（GKAF; 619321），Ito 等人（2018）鉴定了 ZPR1 基因外显子 6 中 c.587T-C 转换（c.587T-C, NM_003904.4）的纯合性，导致在高度保守的残基处发生 ile196 至 thr（I196T）取代EEF1-α（EEF1A1；130590）结合结构域 A 的第六 β 链，位于蛋白质的疏水核心内。她未受影响的父母是该突变的杂合子。她受影响的妹妹（患者 1）在 12 个月大时去世，无法获得 DNA。该变体在gnomAD数据库中以较低的次等位基因频率被发现（一般人群中为2.48 x 10（-5），拉丁裔人群中为1.19 x 10（-4）），但不是纯合状态。该变异也以杂合性形式存在于未受影响的父母和一名类似受影响的女孩（家庭 3，患者 4）的同胞中，该女孩在 16 个月大时死亡，且无法进行 DNA 分析。这两个家族都是 16 世纪末和 17 世纪从墨西哥迁移到里奥格兰德河谷的西班牙定居者的后裔，这表明 ZPR1 I196T 可能是该人群的创始人突变。对患者成纤维细胞的 RT-PCR 分析显示 mRNA 水平与野生型细胞相当，但蛋白质印迹显示患者样本中没有检测到 ZPR1 蛋白，这表明该变异导致蛋白质不稳定。流式细胞术分析细胞周期进展显示，与对照细胞相比，处于 G1 期的患者成纤维细胞明显更多。作者得出结论，I196T 突变的纯合性会导致 ZPR1 功能丧失，从而抑制细胞周期进展至 G1 期之后。