ARGOAUTE RISC 组件 1; AGO1

ARGONAUTE 1，RISC 催化组件
真核起始因子 2C，亚基 1； EIF2C1
EIF2C
GERP95

HGNC 批准的基因符号：AGO1

细胞遗传学位置：1p34.3 基因组坐标（GRCh38）：1:35,869,761-35,930,532（来自 NCBI）

▼ 说明

AGO1 基因编码 RNA 诱导沉默复合物的核心催化成分，负责由小非编码 RNA（例如 microRNA）引导的 RNA 干扰和沉默。 AGO 蛋白参与目标 mRNA 的抑制和降解；它们还具有核活性，例如转录调控、染色质重塑和选择性剪接（Sakaguchi 等人，2019 年总结；Schalk 等人，2022 年总结）。

人类真核起始因子2C1（EIF2C1）基因属于人类多基因家族。它在进化过程中高度保守，在氨基酸水平上与兔Eif2c有约90%的同一性，与植物EGO1有70%的同一性。 EIF2C 刺激由 EIF2、起始甲硫氨酰-tRNA（I）（Met-tRNA）和 GTP 组成的三元复合物的形成。

▼ 克隆与表达

科斯特斯等人（1999）从人胎肾 cDNA 文库中分离出 EIF2C1 cDNA。为了获得基因组序列信息，他们分离了包含 EIF2C1 基因座的 P1 基因组克隆。人类EIF2C1基因编码857个氨基酸的蛋白质。 2,571 bp 的开放读码组两侧是 238 bp 的 5 素序列和一个极大的 3 素非翻译区，其中有多个由单、三或四核苷酸组成的短重复片段散布在其中。 Northern 印迹分析表明，人类 EIF2C1 基因普遍以低至中等水平表达。差异性多聚腺苷酸化和剪接导致了复杂的转录模式。

▼ 生化特征

马丁内斯等人（2002）证明单链小干扰 RNA（siRNA）与 EIF2C1 和/或 EIF2C2（AGO2; 606229）蛋白一起存在于人 RNA 诱导的沉默复合物（RISC）中。 RISC 可以在补充有 21 核苷酸 siRNA 双链体的 HeLa 细胞胞质提取物中快速形成，也可以通过添加单链反义 RNA（大小范围在 19 到 29 个核苷酸之间）来快速形成。

晶体结构

严等人（2003）报道了果蝇Argonaute-1的PAZ结构域的核磁共振解结构。该结构由左手 6 链 β 桶组成，一端有 2 个 α 螺旋，一侧被独特的附属物包裹，该附属物包括一个长的 β 发夹和一个短的 α 螺旋。 Yan 等人利用结构和生化分析（2003）证明 PAZ 结构域以 1:1 的化学计量比结合 5 核苷酸 RNA。严等人（2003）将 RNA 结合表面对应到 β-桶的开放面，其中包含 PAZ 结构域家族中保守的氨基酸，并定义了结合在其中的单链 RNA 的 5-prime-to-3-prime 方向。那个位点。严等人（2003）还表明，来自不同人类 Argonaute 蛋白（AGO1；PIWIL1, 605571；和 AGO2, 606229）的 PAZ 结构域也结合 RNA，建立了该结构域的保守功能。

马等人（2004）报道了与 9 聚体 siRNA 样双链体两端结合的人 Argonaute eIF2c1 的 PAZ 结构域的 2.6 埃晶体结构。 PAZ 以序列孤立的方式将 siRNA 样双链体的 2 核苷酸 3 引物突出端锚定在高度保守的结合口袋内，并通过结合含有突出端的链的 7 核苷酸磷酸二酯主链并加帽来固定双链体互补链的 5-prime 末端残基。根据结构和结合测定，Ma 等人（2004）提出PAZ 可能作为RNA 沉默途径中siRNA 转移的siRNA 末端结合模块，并作为沉默效应复合物内指导RNA 3-prime 末端的锚定位点。

宋等人（2004）以 2.25 埃的分辨率报道了来自激烈火球菌的 Argonaute 蛋白的晶体结构。该结构揭示了由氨基末端、中间和 PIWI 结构域组成的新月形碱基。 Piwi Argonaute Zwille（PAZ）域由一个茎状区域固定在基地上方。 PIWI 结构域与核糖核酸酶 H 类似（参见 604123），具有保守的活性位点天冬氨酸-天冬氨酸-谷氨酸基序，强烈暗示 Argonaute 是“切片器”。按照 siRNA 的指导切割 mRNA 的酶。该分子的结构以及 PAZ 和 PIWI 结构域的位置定义了底物结合的凹槽，并提出了 siRNA 引导的 mRNA 切割的机制。

▼ 基因功能

Tahbaz 等人使用纯化的重组大鼠 Gerp95（2001）表明 Gerp95 的 N 末端区域与 Hsp90（参见 140571）及其同源结合蛋白相互作用。 Gerp95 的稳定性需要 Hsp90 活性。 Gerp95 和 Hsp90 并未共定位于高尔基复合体，但 Gerp95 在正常大鼠肾细胞中的高尔基体定位需要 Hsp90 活性。

在粟酒裂殖酵母中，Volpe 等人（2002）删除了 argonaute、dicer（606241）和 RNA 依赖性 RNA 聚合酶基因同源物，它们编码负责 RNA 干扰的部分机制。缺失导致着丝粒异染色质重复序列的互补转录物异常积累。这伴随着着丝粒整合转基因的去抑制转录、组蛋白 H3（见 602810）赖氨酸 9 甲基化的丧失以及着丝粒功能的损伤。沃尔普等人（2002）提出，着丝粒重复序列产生的双链 RNA 通过 RNA 干扰作用于异染色质的形成和维持。

不稳定 mRNA 的 3 素 UTR 中富含 AU 的元件（ARE）决定了它们的降解。 Jing 等人在果蝇 S2 细胞中使用基于 RNA 干扰的筛选（2005）发现 Dicer-1、Ago1 和 Ago2 这些参与 microRNA（miRNA）加工和功能的成分是含有肿瘤坏死因子-α（TNF; 191160） ARE 的 mRNA 快速衰减所必需的。在 HeLa 细胞中证实了含有 ARE 的 mRNA（ARE-RNA）的不稳定性需要 Dicer。静等人（2005）表明 miRNA16（miR16）是一种人类 miRNA，含有与 ARE 序列互补的 UAAAUAUU 序列，是 ARE-RNA 周转所必需的。 miR16 在 ARE-RNA 衰变中的作用是序列特异性的，并且需要 ARE 结合蛋白 tristetraprolin（TTP 或 ZFP36；190700）。 TTP不直接结合miR16，而是通过与Ago/EIF2C家族成员相互作用，与miR16复合并协助ARE的靶向。静等人（2005）得出结论，ARE 的 miRNA 靶向似乎是 ARE 介导的 mRNA 降解的一个重要步骤。

池等人（2009）使用 HITS-CLIP（通过交联免疫沉淀分离的 RNA 高通量测序）在出生后第 13 天（P13）小鼠大脑中共价交联天然 Ago 蛋白-RNA 复合物。他们获得了 2 个同步数据集，Ago-miRNA 和 Ago-mRNA 结合位点，将其与生物信息学分析相结合，以确定 miRNA 和目标 mRNA 之间的相互作用位点。池等人（2009）验证了 miR124（MIR124-1; 609327）的全基因组相互作用图谱，并为 P13 小鼠大脑中存在的 20 种最丰富的 miRNA 生成了附加图谱。他们得出的结论是，Ago HITS-CLIP 为探索 miRNA 体内作用的特异性和范围提供了一个通用平台，并且它确定了针对临床相关 miRNA-mRNA 相互作用的精确序列。

齐苏利斯等人（2012）表明 miRNA 诱导的沉默复合物（miRISC）还靶向并调节作为 miRNA 加工途径底物的非编码 RNA。他们发现，线虫中的 Argonaute 蛋白 ALG1 与 let-7（605386） miRNA 初级转录物 3-prime 末端的特定位点结合，并促进下游加工事件。这种相互作用是由成熟的let-7 miRNA 通过其自身初级转录物中的保守互补位点介导的，从而形成正反馈环。齐苏利斯等人（2012）进一步表明 ALG1 与核组分中的 let-7 初级转录物相关。 Argonaute 还结合人类细胞中的 let-7 初级转录物，证明 miRNA 通路除了跨物种的蛋白质编码 mRNA 外，还针对非编码 RNA。此外，他们对秀丽隐杆线虫的研究揭示了 Argonaute 在促进目标转录物的生物合成、扩展 miRNA 通路在基因调控中的功能方面的新作用。 let-7 生物发生自动调节的发现建立了控制 miRNA 表达的新机制。

▼ 基因结构

科斯特斯等人（1999）确定 EIF2C1 基因在大约 50 kb 内包含 19 个外显子。

▼ 测绘

科斯特斯等人（1999）通过荧光原位杂交将EIF2C1基因定位到染色体1p35-p34。该区域经常在人类恶性肿瘤中丢失，包括肾母细胞瘤。

▼ 分子遗传学

Rauch 等人在一名 2 岁以色列女孩（DD15852）中进行了研究，该女孩患有神经发育障碍，伴有语言迟缓和行为异常，伴或不伴癫痫发作（NEDLBAS; 620292）（2012）鉴定了 AGO1 基因中的从头杂合错义突变（L190P; 606228.0001）。通过外显子组测序发现该突变，并通过桑格测序证实；没有对该变体进行功能研究。该患者是从接受外显子组测序的 51 名智力障碍患者中确定的。临床细节有限，尚不清楚她是否患有癫痫发作。这些作者指出，桑德斯等人（2012）在一名自闭症患者（11740）的 AGO1 基因中发现了从头杂合错义变异（T355I），该患者是从接受外显子组测序的一大群患者中确定的。

Hamdan 等人在一名患有 NEDLBAS 的 14 岁女孩（患者 702.278）中进行了研究（2014）鉴定了 AGO1 基因中的从头杂合错义突变（G199S; 606228.0002）。该突变是通过外显子组测序发现的；未进行功能研究。该患者来自 41 名智力障碍先证者，接受了外显子组测序。坂口等人（2019）在一名患有 NEDLBAS 的 15 岁日本女孩中发现了 AGO1 基因的从头杂合 G199S 突变。

Martinez 等人在一名患有 NEDLBAS 的女孩（30 号患者）中（2017）鉴定了 AGO1 基因中的从头杂合错义突变（E195K; 606228.0003）。该患者是一项对 92 名智力障碍患者进行的大型研究的一部分，这些患者接受了基因组的下一代测序。未进行功能研究。

沙尔克等人（2022）在来自 26 个 NEDLBAS 家族的 28 名患者中鉴定出 AGO1 基因的从头杂合突变（参见例如 606228.0001、606228.0002、606228.0004-606228.0006）。这些患者是通过包括 GeneMatcher 计划在内的国际合作努力确定的，并通过外显子组测序发现了突变。 gnomAD 数据库中不存在任何变体。大多数突变是错义变体，发生在整个基因中高度保守的残基处，尽管有几个小的框内缺失和 1 个剪接位点突变。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。没有明显的基因型/表型相关性。分子模型表明，突变可能影响蛋白质的动态构象变化，从而破坏功能，可能具有显性效应而不是单倍体不足。即使在具有相同突变的表型中，表型也存在很大差异，这表明额外的遗传或环境因素可以调节 AGO1 变体的作用。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 神经发育障碍，伴有语言发育迟缓和行为异常，伴有或不伴有癫痫发作
AGO1、LEU190PRO

Rauch 等人在一名 2 岁以色列女孩（DD15852）中进行了研究，该女孩患有神经发育障碍，伴有语言迟缓和行为异常，伴或不伴癫痫发作（NEDLBAS; 620292）（2012）在 AGO1 基因中发现了一个从头杂合的 c.569T-C 转变（c.569T-C, NM_012199.2），导致 leu190 到 pro（L190P）的取代。通过外显子组测序发现该突变，并通过桑格测序证实；未进行功能研究。该患者是从接受外显子组测序的 51 名智力障碍患者中确定的。该患者患有整体发育迟缓，估计智商范围为 20-49。

沙尔克等人（2022）在一对患有 NEDLBAS 的 8 岁同卵双胞胎姐妹（家族 9）中发现了新的杂合 L190P 突变。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。它发生在蛋白质的 L1 接头结构域中。这些女孩受到严重影响，患有严重的智力障碍、失语、需要饲管的喂养困难、畸形特征和癫痫发作。双胞胎中的一个无法坐下，眼神交流也很差，而另一个在 7.5 岁时就可以坐起来，并且可以在帮助下行走。没有对该变体进行功能研究。

.0002 神经发育障碍，伴有语言发育迟缓和行为异常，伴有或不伴有癫痫发作
AGO1、GLY199SER

Hamdan 等人对一名 14 岁女孩（患者 702.278）进行了研究，该女孩患有神经发育障碍、语言迟缓和行为异常，并伴有癫痫发作（NEDLBAS；620292）（2014）在 AGO1 基因中发现了一个从头杂合的 c.595G-A 转变（c.595G-A, NM_012199.2），导致 gly199 到 Ser（G199S）取代。该突变是通过外显子组测序发现的；未进行功能研究。该患者来自 41 名智力障碍先证者，接受了外显子组测序。尽管她可以用法语和阿拉伯语说句子，但她患有整体发育迟缓和言语迟缓。她还在 8 岁时出现癫痫发作，并伴有癫痫持续状态。癫痫发作得到了很好的控制。

Sakaguchi 等人在一名患有 NEDLBAS 的 15 岁日本女孩中（2019）在 AGO1 基因中发现了一个从头杂合的 G199S 突变。该突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实；没有对该变体进行功能研究。该患者患有整体发育迟缓，伴有中度智力障碍、轻度面部特征畸形和癫痫发作。

沙尔克等人（2022）在 4 名不相关的 NEDLBAS 患者（10、11、13 和 14）中发现了新的杂合 G199S 突变。这些突变是通过外显子组测序发现的；未进行功能研究，但 gnomAD 数据库中不存在该突变。替换发生在 L1 接头结构域中。两名患者出现癫痫发作，两名患者出现自闭症行为。

.0003 神经发育障碍，伴有语言发育迟缓和行为异常，无癫痫发作
AGO1、GLU195LYS

Martinez 等人在一名患有神经发育障碍、语言迟缓和行为异常但无癫痫发作的女孩（患者 30）中进行了研究（NEDLBAS；620292）（2017）在 AGO1 基因中发现了一个从头杂合的 c.583G-A 转变（c.583G-A, NM_012199.2），导致 glu195 到 lys（E195K）取代。该患者是一项对 92 名智力障碍患者进行的大型研究的一部分，这些患者接受了基因组的下一代测序。未进行功能研究。该患者有整体发育迟缓、轻度畸形特征和行为异常，但没有癫痫发作。

沙尔克等人（2022）指出 E195K 变体发生在 L1 链接域中，并且不存在于 gnomAD 数据库中。

.0004 神经发育障碍，伴有语言发育迟缓和行为异常，伴有或不伴有癫痫发作
AGO1、3-BP DEL、539TCT

Schalk 等人在 5 名患有神经发育障碍（伴有语言迟缓和行为异常，伴有或不伴有癫痫发作）的无关患者（患者 1-5）中进行了研究（NEDLBAS；620292）（2022）在 AGO1 基因中发现了一个从头杂合的 3 bp 框内缺失（c.539_541delTCT, NM_012199.4），导致 L1 接头结构域中保守残基 phe180（phe180del）的缺失。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。未进行功能研究。

.0005 神经发育障碍，伴有语言发育迟缓和行为异常，伴有癫痫发作
AGO1、LEU190ARG

Schalk 等人在 2 名不相关的患者（患者 7 和 8）中发现了神经发育障碍，伴有语言迟缓和行为异常，并伴有癫痫发作（NEDLBAS; 620292）（2022）在 AGO1 基因中发现了一个从头杂合的 c.569T-G 颠换（c.569T-G, NM_012199.4），导致 L1 接头结构域中的 leu190 到 arg（L190R）取代。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。没有对该变体进行功能研究。两名患者均出现癫痫发作。

.0006 神经发育障碍，伴有语言发育迟缓和行为异常，伴有癫痫发作
AGO1，VAL254ILE

Schalk 等人在 2 名不相关的患者（患者 17 和 18）中发现了神经发育障碍，伴有语言迟缓和行为异常，并伴有癫痫发作（NEDLBAS; 620292）（2022）鉴定了 AGO1 基因中的从头杂合 c.760G-A 转变（c.760G-A, NM_012199.4），导致 PAZ 结构域中的 val254 到 ile（V254I）替换。该突变是通过外显子组测序发现的，但在 gnomAD 数据库中并不存在。没有对该变体进行功能研究。两名患者都有癫痫发作的证据，但表现出轻度智力障碍。