GLE1，RNA 输出介质; GLE1

GLE1，酿酒酵母，同源物
GLE1 样蛋白； GLE1L

HGNC 批准的基因符号：GLE1

细胞遗传学位置：9q34.11 基因组坐标（GRCh38）：9:128,504,692-128,542,288（来自 NCBI）

▼ 说明

GLE1 是一种进化上保守的蛋白质，可在多个步骤中调节基因表达，包括核 mRNA 输出、翻译起始和翻译终止（Folkmann et al., 2013）。

▼ 克隆与表达

蛋白质和核糖核蛋白颗粒通过核孔复合体（NPC）的核输出是一个便利且信号依赖性的过程。酿酒酵母 Gle1p 或 Rss1p 蛋白含有富含亮氨酸的核输出序列（LR-NES），对于 Poly（A）+ RNA 输出至关重要。 Watkins 等人通过在 EST 数据库中搜索 Gle1p 的哺乳动物同源物（1998）鉴定了人和小鼠 GLE1L cDNA。预测的 659 个氨基酸的人类蛋白与 Gle1p 具有广泛的结构和序列相似性。两种蛋白质的中间区域都带有高电荷，并且各自具有形成卷曲螺旋结构的高潜力。人类和酵母蛋白的 C 末端区域有 27% 相同。然而，人类和小鼠 GLE1L 都不包含 LR-NES。免疫荧光研究表明 GLE1L 定位于 NPC。

通过 EST 数据库分析，Kendirgi 等人（2003）鉴定了一种人类 GLE1 剪接变体 GLE1B，它是由于使用外显子 14 中的 5 素数隐性剪接位点而产生的。GLE1B 转录物具有与 Watkins 等人报道的变体 GLE1A 不同的 3 素子 UTR（1998）。推导的 698 个氨基酸的 GLE1B 同工型在卷曲螺旋结构域、核输出和穿梭结构域方面与 659 个氨基酸的 GLE1A 同工型相同，仅在 C 末端不同，其中 GLE1A 有 4 个独特的氨基酸，GLE1B 有 43 个独特的氨基酸氨基酸。半定量 PCR 显示 HeLa 细胞中 GLE1B 的表达量比 GLE1A 高约 1,000 倍。 Northern 印迹分析在所有检查的人体组织中检测到 GLE1B，它是主要转录本。免疫荧光分析表明，荧光标记的 GLE1B（而非 GLE1A）定位于转染 HeLa 细胞的核膜和 NPC，与内源性 GLE1 类似。

为了研究早期发育过程中 GLE1 的表达，Nousiainen 等人（2008）在 11 天和 13 天小鼠胚胎的矢状切片中进行了 Gle1 的 RNA 原位杂交。他们在 11 天和 13 天的胚胎中观察到普遍存在的低表达。在 11 天大胚胎的神经管中检测到 Gle1 的显着表达，特别是在运动神经元分化的腹侧细胞群中。在 13 天的小鼠胚胎中，在肺上皮细胞、肠壁、食道和大脑中检测到 Gle1 表达，特别是在发育中的脉络丛中。在分化出骨骼肌和骨组织的体节中也检测到了 Gle1 表达。

▼ 基因结构

肯迪尔吉等人（2003）确定GLE1基因有16个外显子。

▼ 测绘

Nousiainen 等人在芬兰家庭中与致死性先天性挛缩综合征（LCCS1; 253310）相关的染色体 9q34 上的一个位点内（2008）鉴定了 GLE1 基因。

▼ 基因功能

沃特金斯等人（1998）发现将 LR-NES 插入人类 GLE1L 后，人类蛋白质在酵母中变得有功能。将 GLE1L 抗体显微注射到 HeLa 细胞中可抑制 Poly（A）+ RNA 输出。沃特金斯等人（1998）得出结论，GLE1L 在 Poly（A）+ RNA 输出到细胞质中发挥作用，并表明 GLE1L 的 NPC 定位将其定位在输出过程的最终步骤。

通过删除分析，Kendirgi 等人（2003）发现 GLE1 的残基 444 至 483 对于核质穿梭是必需的。 HeLa 细胞中 39 个氨基酸肽的过度表达会损害内源性 GLE1 在核孔的定位，干扰显微注射的重组 GLE1 的核质穿梭，并损害总 mRNA 和 DHFR（126060）测试 mRNA 的核输出。 GLE1 与核孔的关联似乎是短暂的。肯迪尔吉等人（2003）提出 GLE1B 在其作为 mRNA 输出介体的功能期间短暂地与 NPC 结合。

通过酵母 2-杂交分析，Rayala 等人（2004）发现 GLE1A 和 GLE1B 与核孔蛋白 NUP155 相互作用（606694）。删除分析表明GLE1的N端29个氨基酸与NUP155的177个氨基酸的C端结构域相互作用。亲和层析证实了NUP155与全长重组GLE1A和GLE1B之间的相互作用，并且该相互作用需要GLE1的N端29个氨基酸。然而，在转染的 HeLa 细胞中，需要 GLE1B 的 N 端 NUP155 结合结构域和独特的 43 个氨基酸 C 端来将 GLE1 靶向核边缘。因此，GLE1B（而非 GLE1A）定位于转染的 HeLa 细胞的核孔中。

博尔格等人（2008）发现酿酒酵母 Gle1 通过 DEAD 框蛋白 Dbp5（DDX19; 605812）的肌醇六磷酸（IP6）依赖性激活参与 mRNA 翻译终止，并且它参与孤立于 IP6 和 Dbp5 的翻译起始。

Folkmann 等人使用凝胶过滤和电子显微镜（2013）发现 GLE1 的孤立卷曲螺旋区域形成高分子量、直径约 26 nm 的盘状低聚物。正常情况下，GLE1 会同聚并与六磷酸肌醇相互作用来调节 DBP5（DDX19; 605812），从而促进核 mRNA 的细胞质定位。 GLE1B 卷曲螺旋结构域的缺失减少了荧光标记的 GLE1B 的核边缘表达。

▼ 分子遗传学

致命性先天性挛缩综合症 1

努西艾宁等人（2008）在来自 29 个芬兰家庭的 52 例致死性先天性挛缩综合征-1（LCCS1; 253310）病例中的 51 例中，检测到 GLE1 基因中相同突变的纯合性，指定为 Fin（Major）（603371.0001）。 1 例为 Fin（Major）突变和外显子 12（R569H; 603371.0002）错义突变的复合杂合子。努西艾宁等人（2008）得出的结论是，他们将突变的 GLE1 确定为最严重的人类运动神经元疾病的原因，并在脊髓运动神经元的发育早期受阻，这支持了正常 mRNA 加工在前运动神经元的发育和存活中的关键作用。

努西艾宁等人（2008）指出了连接 LCCS1、LCCS2（607598）和 LCCS3（611369）所涉及基因的共同途径。 LCCS3 是由 PIP5K1C（606102）突变引起的，PIP5K1C 编码磷脂酰肌醇途径的酶 PIPK-γ。致病突变将该酶的激酶活性降低到几乎无法检测到的水平。 LCCS2 是由 ERBB3（190151）的功能丧失突变引起的，该突变编码 HER3（磷脂酰肌醇途径的调节剂）。这两种蛋白质都参与六磷酸肌醇（InsP6）的合成，该物质直接与酵母 Gle1 结合。 InsP6 和 Gle1 共同刺激 DExD/H框蛋白 Dbp5（605812）的 ATP 酶活性，以实现核 mRNA 输出。将磷脂酰肌醇途径与核 mRNA 输出联系起来的进一步证据来自酵母数据，该数据表明在缺乏磷脂酰肌醇生物合成途径酶的菌株中 Dbp5 和 Gle1 之间的相互作用减少。此外，生物信息学分析预测野生型 GLE1 卷曲螺旋结构域中存在磷脂酰肌醇 3-激酶 p85 结合结构域，该结构域在 LCCS1 Fin（Major）突变蛋白中丢失并被肌节蛋白相互作用结构域取代。

先天性关节弯曲伴前角细胞病

努西艾宁等人（2008）在 12 名先天性关节弯曲伴前角细胞疾病（CAAHD; 611890）患者中发现 GLE1 基因（V617M, 603371.0003 和 I684T, 603371.0004）存在 Fin（Major）突变和其他 2 个错义突变的复合杂合性。

Smith 等人有 2 个兄弟，其父母均非芬兰血统，患有 CAAHD（611890）（2017）鉴定了 GLE1 基因中的复合杂合剪接突变（603371.0005 和 603371.0006）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。对患者细胞的分析表明，检测到了 1 个转录本，而另一个转录本仅表达较弱，这可能是由于无义介导的 mRNA 衰减所致。然而，野生型转录本也以低水平存在，Smith 等人（2017）建议可以解释这些患者的产后存活率。

Said 等人在 2 名无亲属关系的患者中，均由无亲属关系的非芬兰父母所生，患有 CAAHD（2017）在 GLE1 基因的保守残基上鉴定出纯合或复合杂合错义突变（S693F, 603371.0007; R569H, 603371.0002; 和 R584W, 603371.0008）。这些突变是通过外显子组测序发现的。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但突变发生在卷曲螺旋结构域之外的高度保守的残基处。赛义德等人（2017）表明，与具有破坏卷曲螺旋结构域的突变的患者相比，发生在卷曲螺旋结构域之外的突变的患者（GLE1 寡聚化所必需的）可能具有不太严重的表型，并且能够存活到围产期之后。例如，参见 603371.0001）患有更严重的 LCCS1 疾病，这种疾病在子宫内是致命的。

Tan 等人在患有 CAAHD 的女孩中（2017）在 GLE1 基因（R603L 和 G666V）中发现了复合杂合错义突变，这两种突变都发生在卷曲螺旋结构域之外。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。没有进行变体的功能研究。

Paakkola 等人有 2 名同胞，由来自芬兰东北部的近亲父母出生，患有 CAAHD（2018）发现了 GLE1 基因中的纯合错义突变（I684T; 603371.0004）。该突变是通过纯合性作图和外显子组测序的结合发现的，与该家族中的疾病分离。与对照组相比，患者成纤维细胞的 GLE1 蛋白核水平降低。

▼ 基因型/表型相关性

帕科拉等人（2018）的结论是，存在与双等位基因 GLE1 突变相关的特定基因型/表型相关性。 Finn（Major）突变（603371.0001）纯合子的患者会破坏卷曲螺旋结构域（Nousiainen 等人，2008），患有 LCCS1，并伴有胎动缺失和子宫内死亡。那些在基因其他区域发生错义突变的人，即使与 Finn（Major）变异存在复合杂合性，通常也能在围产期存活下来，尽管有些人可能会在婴儿期或幼儿期死亡。

▼ 等位基因变异体（8 个精选示例）：

.0001 致命性先天性挛缩综合症 1
GLE1、IVS3AS、A-G、-10

在芬兰形式的胎儿运动神经元疾病中，称为致命性先天性挛缩综合征-1（LCCS1；253310），Nousiainen 等人（2008）发现，在 52 个病例中的 51 个病例中，纯合 A 至 G 取代（432-10A-G）位于 GLE1 内含子 3 内，外显子 4 上游 10 个核苷酸处。这种取代产生了非法剪接受体位点，导致GLE1 cDNA 中有 9 个额外的核苷酸。由于外显子 3 以完整密码子结尾，因此预测新的剪接位点将导致 3 个氨基酸（脯氨酸、苯丙氨酸和谷氨酰胺）插入预测的 GLE1 卷曲螺旋结构域（T144_E145insPFQ）。该突变等位基因被称为 Fin（Major）突变。预计该突变会显着改变 GLE1 二级结构，破坏卷曲螺旋结构域。

福克曼等人（2013）发现，与野生型 GLE1 的卷曲螺旋结构域相比，具有 Fin（Major）突变的 GLE1 的分离卷曲螺旋结构域形成了无序的盘状寡聚体。该突变干扰 mRNA 输出和 GLE1B mRNA 核质穿梭。

.0002 致命性先天性挛缩综合症 1
伴有前角细胞疾病的先天性关节挛缩，包括
GLE1、ARG569HIS

致命性先天性挛缩综合症 1

Nousiainen 等人研究的 52 例致死性先天性挛缩综合征 - 1（LCCS1; 253310）中只有 1 例（2008） GLE1（603371.0001）中的 Fin（Major）突变不是纯合的。特殊情况是 Fin（主要）突变和外显子 12 1706G-A 点突变的复合杂合子，预计会导致密码子 569（R569H）处的精氨酸替换为组氨酸。

Arnadottir 等人通过分析超过 153,054 名冰岛成年个体的全基因组数据，发现不同基因中纯合错义变异携带者的缺陷（2022）发现 GLE1 基因中不存在纯合 R569H 突变。尽管在 17 对夫妇中观察到该突变的杂合性，但他们的流产率并未增加，因此作者得出结论，该突变的纯合性将导致妊娠前三个月的死亡。对 11 名女性医疗记录的详细分析表明，其中 7 名（63.6%）在妊娠 5 至 8 周期间发生过早自然流产，而普通人群中这一比例为 12-24%。阿纳多蒂尔等人（2022）表明这种突变的纯合性会导致早期胚胎死亡。

先天性关节弯曲伴前角细胞病

Said 等人发现，一名女孩的父母非芬兰裔欧洲人后裔（B 族），患有先天性关节挛缩症并伴有前角细胞病（CAAHD; 611890）（2017）鉴定了 GLE1 基因中的复合杂合错义突变：c.1706G-A 转换（c.1706G-A，NM_001003722.1），导致 R569H 取代，以及 c.1750C-T 转换，导致arg584 替换为色氨酸（R584W；603371.0008）。这些突变是通过外显子组测序发现的，并且这两种变异在 ExAC 数据库中均以较低频率被发现（R584W 为 5 x 10（-5），R569H 为 0.0004）。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但突变发生在卷曲螺旋结构域之外的高度保守的残基上，Said 等人（2017）的建议可能解释了该患者与 LCCS1 患者相比较温和的表型。

.0003 伴有前角细胞疾病的先天性关节炎
GLE1、VAL617MET

在 6 名患有先天性关节弯曲伴前角细胞疾病（CAAHD; 611890）的芬兰患者中，Nousiainen 等人（2008）发现 Fin（Major）突变（603371.0001）的复合杂合性和外显子 13 中的 1849G-A 转换导致密码子 617（V617M）处的 val 被 met 取代。另外 6 名 CAAHD 患者为 Fin（Major）复合杂合子和不同的错义突变（603371.0004）。

.0004 伴有前角细胞疾病的先天性关节炎
GLE1、ILE684THR

努西艾宁等人（2008）发现，12 名患有先天性关节弯曲伴前角细胞疾病（CAAHD; 611890）的芬兰患者中，有 6 名是 GLE1（603371.0001）中 Fin（Major）突变和第 16 号外显子中改变 ile684 的 2051T-C 转变的复合杂合子至 thr（I684T）。努西艾宁等人（2008）还在一名出生后存活时间较长的患者中发现了这些突变的复合杂合性，该患者最初被诊断患有严重婴儿脊髓性肌萎缩症（见253300），但缺乏SMN基因缺失。

Paakkola 等人有 2 名同胞，由来自芬兰东北部的近亲父母出生，患有 CAAHD（2018）在 GLE1 基因中鉴定出纯合 c.2051T-C 转换（c.2051T-C, NM_001003722），导致 C 端区域发生 I684T 取代，这对核定位很重要。该突变是通过纯合性作图和外显子组测序的结合发现的，与该家族中的疾病分离。在 615 名芬兰人中，有 2 人发现该变异处于杂合状态（频率为 0.00163）。 ExAC 数据库中也发现了这一现象，芬兰人的出现频率（0.0006048）略高于总体频率（3.3 x 10（-5））。与对照组相比，患者成纤维细胞的 GLE1 蛋白核水平降低。

.0005 伴有前角细胞疾病的先天性关节炎
GLE1、5-BP DEL、TCCTT

Smith 等人在 2 名兄弟中出生，他们的父母都是欧洲血统的加拿大人，患有先天性关节弯曲症并伴有前角细胞病（CAAHD; 611890）（2017）鉴定了 GLE1 基因中的复合杂合剪接位点突变：5 bp 缺失（c.100-7_100-3delTCTCT, NM_001003722.1）和 c.1882-2A-G 转换（603371.0006）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。千基因组计划、外显子组测序计划或 ExAC 数据库中均未发现这两种变体。对患者细胞的分析表明，5 bp 缺失导致外显子 2 的跳跃，从而导致 74 个残基的框内缺失（Asp34_Lys107del），并且 c.1882-2A-G 变体废除了外显子 14 剪接受体位点，导致外显子 14 的跳过、移码和提前终止（Val238AsnfsTer2）。在患者细胞中检测到外显子 2 缺失的转录本，而其他转录本仅弱表达，这与无义介导的 mRNA 衰减一致。然而，野生型转录本也以低水平存在，Smith 等人（2017）建议可以解释这些患者的产后存活率。

.0006 伴有前角细胞疾病的先天性关节炎
GLE1、IVS14AS、A-G、-2

用于讨论 GLE1 基因内含子 14 中的 c.1882-2A-G 转变（c.1882-2A-G、NM_001003722.1），导致外显子 14 的跳过、移码和过早终止（Val238AsnfsTer2），这是由 Smith 等人在患有先天性关节弯曲伴前角细胞病（CAAHD; 611890）的 2 名兄弟中发现的复合杂合状态（2017），参见 603371.0005。

.0007 伴有前角细胞疾病的先天性关节炎
GLE1、SER693PHE

Said 等人发现，一名 5 岁男孩患有先天性关节弯曲伴前角细胞病（CAAHD；611890），其父母均为欧洲和马耳他血统（A 族），无血缘关系（2017）在 GLE1 基因的外显子 16 中鉴定出纯合的 c.2078C-T 转换（c.2078C-T，NM_001003722.1），导致 C 端区域出现 ser693 到 phe（S693F）的取代。该突变是通过外显子组测序发现的，在多个公共数据库的 76,000 个对照中未发现该突变。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但 Said 等人（2017）指出该突变位于 GLE1B 同种型特有的结构域中。

.0008 伴有前角细胞疾病的先天性关节炎
GLE1、ARG584TRP

讨论 GLE1 基因中的 c.1750C-T 转变（c.1750C-T，NM_001003722.1），导致 arg584 到-trp（R584W）取代，这是在一个患有以下疾病的女孩中以复合杂合状态发现的： Said 等人的先天性关节弯曲伴前角细胞疾病（CAAHD; 611890）（2017），参见 603371.0002。