Nima 相关激酶 2； NEK2

从未出现在有丝分裂基因 A 相关激酶 2 中

HGNC 批准的基因符号：NEK2

细胞遗传学位置：1q32.3 基因组坐标（GRCh38）：1:211,658,256-211,675,621（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

进入有丝分裂需要构巢曲霉蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶 nimA（在有丝分裂 A 中不存在）。具有 nimA 突变的细胞在 G2 期停滞，而 nimA 的过度表达则诱导有丝分裂。 Schultz 和 Nigg（1993） 通过使用与 nimA 催化结构域蛋白质序列的各个部分相对应的简并引物对人早幼粒细胞白血病细胞 cDNA 进行 PCR，孤立出了代表 41 种不同蛋白激酶的部分 cDNA。其中 3 个激酶（PK 20、21 和 36）与 NimA 相关。预测的 PK21 和 -36 蛋白分别命名为 NEK2（nimA 相关激酶 2）和 NEK3（604044）。作者认为短的部分 PK20 cDNA 可能编码小鼠 Nek1 的人类同源物。舒尔茨等人（1994） 分离了额外的 NEK2 cDNA，并报告推导的 445 个氨基酸的蛋白质包含蛋白激酶的所有特征。与 nimA 和 Nek1 一样，NEK2 具有 N 端催化结构域和非常基本的 C 端区域。总体而言，NEK2 与 nimA、Nek1 和人 NEK3 具有 36% 至 38% 的序列同一性。使用同步 HeLa 细胞提取物的蛋白质印迹，作者发现 NEK2 蛋白在 G1 期间几乎检测不到，但在整个 S 期逐渐积累，并在 G2 晚期达到最高水平。舒尔茨等人（1994）指出NEK2和nimA在结构和表达上的相似性表明NEK2也可能在细胞周期控制中发挥作用，特别是在G2-M转变时。 Northern 印迹分析显示，NEK2 在几种人类细胞系中以 2.4-和 4.7-kb mRNA 的形式表达。

阿拉马等人（1998） 分离了小鼠 nek2 cDNA，并将其在配子发生和胚胎发生过程中的表达模式与 nek1 的表达模式进行了比较。这两种基因在发育中的生殖细胞中都高度表达，尽管模式不同。

Hames 和 Fry（2002） 鉴定了 NEK2B，它是 NEK2 的一种变体，在内含子 7 内使用替代的聚腺苷酸化信号。NEK2B 编码推导的 384 个氨基酸的蛋白质，计算分子量为 44.9 kD。它在第 370 个氨基酸之后与较长的同种型 NEK2A 不同，并且在 NEK2A 的 C 末端缺乏许多重要的调控基序。 RT-PCR 在人 U2OS 和 HeLa 细胞中检测到 NEK2A 和 NEK2B。蛋白质印迹分析在所有测试的人类细胞系和外周 T 淋巴细胞中检测到表观分子质量分别为 48 和 44 kD 的 NEK2A 和 NEK2B。这两种亚型在 U2OS 细胞中表现出不同的细胞周期依赖性表达模式。两者在 G1 相中的含量较低，而在 S 和 G2 相中的丰度则有所增加。然而，NEK2A 在中期停滞的细胞中消失，而 NEK2B 仍然升高。

野口等人（2004） 发现 NEK2A 的 C 末端（而非 NEK2B 的 C 末端）具有核仁靶向/保留活性。

▼ 基因结构

Hames 和 Fry（2002） 确定 NEK2 基因包含 8 个编码外显子。替代多聚腺苷酸化信号位于内含子 7 和外显子 8 中。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Schultz 等人（1994） 在 1q32.2-q41 和 14q12 上检测到 NEK2 信号。他们认为人类基因组要么含有 NEK2 假基因，要么含有第二个密切相关的功能基因。

通过体细胞杂交分析和序列分析，Hames 和 Fry（2002） 将功能性 NEK2 基因定位到 1 号染色体。他们在 2、14 和 22 号染色体上鉴定出无内含子的 NEK2 样假基因。

▼ 基因功能

通过免疫荧光显微镜和亚细胞分级，Fry 等人（1998） 发现人类 NEK2 在整个细胞周期中定位于中心体。活性 NEK2 的过度表达会诱导中心体分裂，而活性或失活 NEK2 的延长表达会导致中心体材料的分散和集中微管成核活性的丧失。作者指出，中心体分散可能是由于 NEK2 相互作用蛋白的滴定或竞争性置换所致，不太可能直接反映生理事件，而中心体分裂可能是由于 NEK2 对中心体蛋白的磷酸化所致。他们得出的结论是，NEK2 对于中心体完整性很重要，并且可能在中心体分离的调节中发挥作用。

Hames 和 Fry（2002） 发现 NEK2A 和 NEK2B 可以形成同二聚体和异二聚体。两种异构体都定位于中心体，但只有 NEK2A 在过度表达时诱导中心体分裂。

野口等人（2004） 发现 NEK2A 的 C 末端（而非 NEK2B 的 C 末端）与人骨肉瘤细胞核仁处的 NEK11（609779） 相关。每种激酶的非催化区域参与复合物的形成。较长的 NEK11 亚型 NEK11L 与磷酸化的 NEK2A 相互作用，并且与激酶失活的 NEK2A 突变体的相互作用较弱。 G1/S 停滞细胞中 NEK2A 自磷酸化活性和 NEK11L-NEK2A 复合物形成均增加。 NEK2 磷酸化 NEK11 的 C 端自动抑制结构域，并通过将自动抑制结构域与 N 端催化结构域解离来提高 NEK11 激酶活性。

巴赫曼亚尔等人（2008） 发现β-连环蛋白（CTNNB1; 116806） 的稳定化模仿癌症中发现的突变，诱导中心体分裂，类似于异位 NEK2 激活。他们在体外和体内鉴定出 β-连环蛋白作为 NEK2 的底物和结合伴侣，并发现 β-连环蛋白与 NEK2 底物 rootletin（CROCC; 615776） 和 CNAP1（CEP2; 609689） 共定位于中心体之间。 CNAP1 和 rootletin 是 β-catenin 在间期中心体之间定位所必需的，而 β-catenin 在有丝分裂纺锤体极的染色体上具有孤立于 rootletin 的结合位点。为了响应间期细胞中活性 NEK2 的异位表达，间期中心体处的 rootletin 减少，并且 β-catenin 定位于中心体上不依赖 rootletin 的位点，这是有丝分裂中中心体分离所需的事件。

方等人（2014）发现NEK2A在体外磷酸化中心体蛋白centlein（CNTLN; 611870）和CEP68（616889）并导致它们从U2OS细胞中的中心体解离，导致中心体分裂。

曼等人（2015） 发现 NEK2 依赖性磷酸化降低了 HeLa 细胞有丝分裂期间 CEP68 的稳定性，导致 CEP68 从中心体解离。磷酸化 CEP68 的降解依赖于 F框 蛋白 β-TRCP（BTRC; 603482），并通过蛋白酶体抑制而减少，表明 NEK2 介导的磷酸化靶向 CEP68 进行泛素化和蛋白酶体介导的降解。

陈等人（2015） 发现 CEP85（618898） 在转染的人类细胞的中心粒近端与 NEK2A 相互作用并共定位。这种相互作用需要 NEK2A 的 C 端区域和 CEP85 的一个区域，作者将其称为 NEK2A 结合域（NBD）。 NEK2A 和 CEP85 形成了包围母体和子体中心粒近端的颗粒网状结构。 CEP85 作为 NEK2A 的拮抗剂发挥作用，并抑制中心体分离中的 NEK2A 激酶活性。 NBD 和 CEP85 的中心体定位域都是有效抑制人类细胞中心体分离所必需的。

Hellmuth 和 Stemmann（2020） 表明，由于分离酶直接裂解抗凋亡 MCL1（159552） 和 BCLXL（600039），进入有丝分裂的人类细胞在有丝分裂中会迅速死亡。裂解不仅可以防止 MCL1 和 BCLXL 隔离促凋亡 BAK（600516），还可以将它们转化为有丝分裂中死亡的活性启动子。数据强烈表明，最致命的切割片段（MCL1 的 C 端一半）在线粒体外膜中形成 BAK/BAX（600040） 样孔。 MCL1 和 BCLXL 仅在被 NEK2A 磷酸化后才转变为分离酶底物。因此，该激酶的早期有丝分裂降解对于防止中期分离酶预定激活时的细胞凋亡至关重要。通过废除纺锤体组装检查点（SAC） 来加速有丝分裂会导致 NEK2A 和分离酶的酶活性在时间上重叠，从而导致细胞死亡。 Hellmuth 和 Stemmann（2020） 提出，NEK2A 和分离酶共同检查 SAC 完整性，并消除由于早期有丝分裂加速进展而容易发生染色体错误分离的细胞。

▼ 分子遗传学

西口等人（2013） 对来自不同种族背景的 16 名无关的 RP 患者进行了全基因组测序，在 1 名日本女性患者中，她在已知的 RP 基因中没有任何明确的突变，他们在 NEK2 基因中发现了纯合移码突变。 604043.0001）。通过对 192 名美国和 64 名日本 RP 患者以及 13 名视网膜变性患者（之前已显示与 NEK2 区域连锁）的混合队列中的 NEK2 基因进行测序，他们鉴定出了一名日本男性 RP 患者，该患者的 NEK2 基因是杂合的。 NEK2移码突变。然而，他还在已知的 RP 相关 RPGR 基因（312610） 中携带移码突变，Vervoort 等人之前曾将其描述为 X 连锁 RP 的充分原因（参见 300029）（2000）；对斑马鱼的研究表明，RPGR 等位基因与 NEK2 基因座反式相互作用，加剧了光感受器缺陷。

在左右图案中的作用

Fakhro 等人通过对 262 名异型性（参见 HTX1, 306955）受试者和 991 名对照者进行高分辨率基因分型（2011） 发现异源性中具有罕见基因拷贝数变异（CNV） 的受试者数量增加了 2 倍（14.5% vs 7.4%，p = 1.5 x 10（-4））。尽管 45 个异源 CNV 中的 7 个存在较大的染色体异常，但 38 个较小的 CNV 总共改变了 61 个基因，其中 22 个具有非洲爪蟾直系同源基因。原位杂交鉴定出这22个基因中的7个在纤毛左右组织体中表达，与之前研究的845个基因中的40个相比显着富集（7倍富集，p小于10（-6））。非洲爪蟾中异位候选基因的吗啡啉敲低表明，5 个基因（NEK2；ROCK2，604002；TGFBR2，190182；GALNT11，615130；和 NUP188，615587）强烈破坏了 PITX2（601542）的形态左右发育和表达。左右图案的标记。这些效应是特定的，因为来自罕见异位或对照 CNV 的 13 个对照基因中有 0 个产生了显着的左右异常（p = 0.001）。

▼ 动物模型

西口等人（2013） 培育了 Nek2 -/- 变形斑马鱼，并在受精后 5 天观察到明显的眼部缺陷，包括小眼球和眼窝增大。光感受器层的组织学分析显示，在所有变形胚胎中，没有一个对照胚胎中具有大的浓缩染色质中央域的光感受器数量持续减少，表明对 Nek2 抑制具有特异性的杆状光感受器的损失。免疫组织化学分析表明，大约 24% 的视紫红质阳性视杆光感受器被耗尽，并且在 morphant 样本的中央视网膜中，视杆视蛋白在整个光感受器细胞中的错误定位是明显的，这与将视紫红质适当转移到视杆细胞需要 NEK2 的假设一致。外部段。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 色素性视网膜炎 67（1 名患者）
NEK2、8-BP DEL/1-BP INS、NT617

Nishiguchi 等人在一位患有色素性视网膜炎（RP67; 615565） 的日本女性中，她的父母是近亲所生（2013） 鉴定了 NEK2 基因中 8 bp 缺失/1 bp 插入（c.617_624delTGTATGAGinsA） 的纯合性，导致移码（Leu206fs），预计会导致无义介导的 mRNA 衰减。在 1,273 名日本对照者或 95 名北美对照者中未发现该突变。此外，西口等人（2013） 鉴定了一名日本男性患者，该患者具有相同的 NEK2 移码突变杂合性，但在已知的 RP 相关 RPGR 基因（312610.0026） 中也携带移码突变，该基因之前被描述为 X 连锁 RP 的充分原因（参见 300029），作者：Vervoort 等人（2000）；对斑马鱼的研究表明，RPGR 等位基因与 NEK2 基因座反式相互作用，加剧了光感受器缺陷。