史密斯-马吉尼斯综合征染色体区域，候选基因 8； SMCR8

HGNC 批准的基因符号：SMCR8

细胞遗传学位置：17p11.2 基因组坐标（GRCh38）：17:18,315,293-18,328,056（来自 NCBI）

▼ 说明

在自噬中，细胞质成分被双膜自噬体吞噬，该自噬体被引导至溶酶体进行降解和分子回收。 SMCR8 是调节自噬的蛋白质复合物的一个亚基（Sellier et al., 2016）。

▼ 克隆与表达

Bi 等人通过寻找 Smith-Magenis 综合征（SMS; 182290） 17 号染色体上关键缺失区间的基因，（2002）确定了 SMCR8。推导的 787 个氨基酸蛋白具有 N 末端 LBP（151990）/BPI（109195）/CETP（118470）结构域，表明 SMCR8 在脂质结合中的作用。 Northern 印迹分析检测到所有成人组织中 2.8、3.0 和 6.5 kb 的 SMCR8 转录物的可变表达。除骨骼肌外，在所有检查的小鼠组织中均检测到 7.5 和 3.8 kb 的 Smcr8 转录本。 RT-PCR 在除胎儿心脏之外的所有成人和胎儿人体组织、所有成年小鼠组织以及所有阶段的小鼠胚胎中检测到 SMCR8。

▼ 基因结构

毕等人（2002）确定SMCR8基因有2个外显子。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Bi 等人（2002）将 SMCR8 基因定位到染色体 17p11.2。

▼ 生化特征

冷冻电子显微镜

苏等人（2020）通过冷冻电子显微镜确定了 C9ORF72（614260）-SMCR8-WDR41（617502）复合物的结构。 C9ORF72和SMCR8均含有长蛋白和DENN（在正常细胞和肿瘤细胞中差异表达）结构域，WDR41是一种β-螺旋桨蛋白，与SMCR8结合，使得整个结构类似于眼滑钩。 WDR41 和 SMCR8 的 DENN 结构域之间的接触驱动复合物在氨基酸饥饿条件下的溶酶体定位。该结构表明 C9ORF72-SMCR8 是一种 GTP 酶激活蛋白（GAP），Su 等人（2020）发现 C9ORF72-SMCR8-WDR41 充当小 GTPases ARF 家族的 GAP。苏等人（2020）得出的结论是，他们的数据揭示了 C9ORF72 在正常生理学、肌萎缩侧索硬化症和额颞叶变性中的功能。

▼ 基因功能

Sellier 等人使用质谱分析（2016）鉴定了转染小鼠 N2A 细胞后用表位标记的人 C9ORF72 纯化的几种蛋白质，包括 Rab8a（165040）、Rab39b（300774）、Smcr8、Wdr41（617502）、p62（SQSTM1; 601530）、Hsc70（HSPA8; 600816）、Hsp90（参见 140571）和 Bag3（603883）。人类构建体的免疫共沉淀分析证实了 C9ORF72、SMCR8 和 WDR41 之间的直接相互作用。这 3 种蛋白质充当 RAB8A 和 RAB39B 的 GDP-GTP 交换因子，它们是参与囊泡转移和自噬的小型 GTP 酶。 SMCR8 单独免疫沉淀 RAB8A 和 RAB39B。在培养的小鼠皮质神经元中敲低 C9orf72、Smcr8 或 Wdr41 可抑制自噬，并导致 p62 和 Tdp43（TARDBP; 605078）的细胞质聚集物积累，并且无法脂化 Lc3b（MAP1LC3B; 609604），而 Lc3b 是形成自噬所需的囊泡。 SMCR8 在体外被自噬相关激酶 ULK1（603168）和 TBK1（604834）磷酸化，并且 Tbk1 对 Smcr8 残基 ser402 和 thr796 的磷酸化是小鼠神经元自噬所必需的。塞利尔等人（2016）得出结论，C9ORF72、SMCR8 和 WDR41 在调节自噬的复合物中相互作用。

Jung 等人通过采用 RNA 干扰筛选同时监测不同的自噬体群体（2017）确定人类 SMCR8 是潜在的自噬调节因子。 SMCR8 使用重叠的结合区域与 C9ORF72 或 C9ORF72-ULK1 激酶复合物关联。 SMCR8 的缺失导致 ULK1 基因表达和激酶活性增加。整体 mRNA 表达分析显示，SMCR8 调节多个自噬基因的转录，包括 WIPI2（609225）。荣格等人（2017）得出结论，SMCR8 是一种多功能负自噬调节因子。

Sullivan 等人使用蛋白质组筛选和免疫共沉淀分析（2016）孤立发现 C9ORF72 的长亚型与 SMCR8 相互作用。 C9ORF72-SMCR8 异二聚体还与高尔基复合体膜蛋白 WDR41 相互作用。此外，C9ORF72-SMCR8-WDR41 三聚体与 FIP200（RB1CC1; 606837）-ULK1-ATG13（615088）-ATG10（610800）复合物相关，这对于自噬启动至关重要。

Amick 等人对人类细胞使用基因组编辑策略（2016）发现 C9ORF72 与 SMCR8 强有力地相互作用。 C9ORF72 定位于溶酶体，并且这种定位受到氨基酸可用性的负调节。敲除细胞的研究揭示了支持 C9ORF72 在溶酶体中发挥作用的表型，包括在 C9ORF72 缺失的情况下溶酶体肿胀，以及由于 C9ORF72 或 SMCR8 耗尽而导致 mTORC1（601231）信号对氨基酸可用性变化的响应受损。阿米克等人（2016）得出结论，C9ORF72 和 SMCR8 在溶酶体上具有很强的物理和功能相互作用。

Yang 等人使用 HEK293 细胞（2016）观察了 C9ORF72 与 SMCR8、WDR41 和 ATG101（615089）的相互作用，并发现该复合物与 ULK1 复合物相关。 C9ORF72 复合物表现出 GTP 酶活性，并充当 RAB39B 的鸟嘌呤核苷酸交换因子。在小鼠神经母细胞瘤细胞中，C9orf72 与 Smcr8 的相互作用取决于每种蛋白质的 DENN 结构域。缺乏 Smcr8 的小鼠细胞诱导自噬的能力降低。自噬诱导因 C9orf72 敲低而受到损害，并且在同时缺乏 C9orf72 和 Smcr8 的细胞中也会受到破坏。在 HEK293 细胞中，C9ORF72/SMCR8 复合物与 ULK1/ATG13 复合物相互作用，并且这种相互作用是通过氨基酸饥饿促进的。 Ulk1 的表达在缺乏 Smcr8 的小鼠细胞中增强，但在缺乏 C9orf72 的细胞中则没有增强。此外，Smcr8缺陷细胞中的自噬流存在缺陷，但通过敲除C9orf72可以增加自噬流。杨等人（2016）得出结论，C9ORF72 和 SMCR8 通过调节 ULK1 在调节自噬诱导中发挥作用，但它们在调节自噬流中发挥不同的作用。

使用蛋白质印迹和 RT-PCR 分析，Liang 等人（2019）表明，Smcr8 在 C9ORF72 相关肌萎缩侧索硬化症和额颞叶痴呆（FTDALS1；105550）患者的脑组织以及该疾病的小鼠模型中下调。

▼ 动物模型

梁等人（2019）发现 Smcr8 -/- 小鼠以预期的孟德尔比率出生，并且具有生育能力和活力，没有明显的发育缺陷。然而，Smcr8 -/- 小鼠出现了与 FTDALS1 小鼠模型类似的运动行为缺陷。机制研究表明，Smcr8 缺失破坏了自噬-溶酶体降解，并导致以营养不良的神经突为特征的轴突变性。 Smcr8 -/- 运动神经元的轴突转移被破坏，导致自噬溶酶体功能受损和轴突肿胀。 Smcr8 -/- 小鼠中 C9orf72 的缺失加剧了脊髓和神经肌肉接头（NMJ）的自噬溶酶体缺陷和轴突肿胀。在 C9orf72 缺陷小鼠模型中，Smcr8 缺陷促进 NMJ 轴突肿胀，并加剧二肽重复蛋白（DPR）的积累。