泛素相关蛋白 1； UBAP1

UBAP

HGNC 批准的基因符号：UBAP1

细胞遗传学位置：9p13.3 基因组坐标（GRCh38）：9:34,179,005-34,252,523（来自 NCBI）

▼ 说明

UBAP1 基因编码转运 1（ESCRT-I）所需的内体分选复合物的亚基，转运 1 是囊泡转移过程的调节因子。 UBAP1 与泛素化货物蛋白结合，对于将这些内吞蛋白分类到多囊泡体中至关重要。 UBAP1 在泛素化细胞表面蛋白的蛋白酶体降解中也发挥着重要作用（Farazi Fard 等人，2019 年总结）。

▼ 克隆与表达

Yang等人通过筛选位于9p22-p21杂合性缺失区域的ESTs在鼻咽癌（NPC）中的表达模式（1999）发现了一种在 NPC 中下调的 EST。将克隆用于此 EST 和 5-prime RACE，Qian 等人（2001）鉴定了全长 cDNA 序列，他们将其命名为 UBAP1。推导的 502 个氨基酸蛋白的预测分子量为 55 kD，并在 C 末端包含 2 个假定的串联 UBA 结构域、一个卷曲螺旋结构域、2 个可能的 N-糖基化位点、5 个 PKC 磷酸化位点、7 个酪蛋白激酶 II 磷酸化位点位点和 3 个 N-肉豆蔻酰化位点。钱等人（2001）还鉴定了小鼠 Ubap1。人类和小鼠蛋白质具有 90% 的序列同一性。对人体组织的 Northern 印迹分析检测到 2.7 kb 转录物的普遍表达，其中在心脏、骨骼肌和肝脏中表达最高。小鼠组织的 RT-PCR 也揭示了普遍存在的表达。使用 RT-PCR 和直接测序，Qian 等人（2001）筛选了 NPC 细胞系 HNE1 和 10 个原代 NPC 的 UBAP1 基因突变。他们没有发现序列改变。

▼ 测绘

通过序列分析，Qian 等人（2001）将 UBAP1 基因定位到染色体 9p22-p21。

Gross（2019）根据 UBAP1 序列（GenBank AF222043）与基因组序列（GRCh38）的比对，将 UBAP1 基因对应到染色体 9p13.3。

▼ 基因功能

Stefani 等人使用酵母 2-杂交分析（2011）将 UBAP1 确定为 ESCRT-I 的组成部分。 UBAP1 与 HDPTP（PTPN23; 606584）（一种 ESCRT 调节因子）的 Bro-V 区域相互作用。胞质 UBAP1 被招募到 VPS4（VPS4A; 609982）诱导的内体液泡中，HDPTP 位于其中。 UBAP1 对于将 EGFR（131550）分选为多囊泡体至关重要，但对于胞质分裂则不然。 UBAP1 不与 ALIX（PDCD6IP; 608074）相互作用，ALIX 是一种参与胞质分裂的 HDPTP 相关蛋白。 UBAP1 对于内体泛素稳态也很重要，UBAP1 的 C 端串联 UBA 结构域在很大程度上负责其泛素结合活性。

农业市长等人（2012）发现人 UBAP1 与 ESCRT-I 亚基 TSG101（601387）、VPS28（611952）和 VPS37（参见 609927）形成稳定的异四聚体复合物，化学计量为 1:1:1:1。 UBAP1 的 N 端 UMA 结构域足以与 ESCRT-I 成分形成稳定的复合物，并且该结构域的几个保守残基是相互作用所必需的。对人类免疫缺陷病毒（HIV）-1（参见 609423）感染的 293T 细胞进行的敲低分析表明，UBAP1 对于病毒对策触发的泛素化系链蛋白（BST2；600534）的降解至关重要。 UBAP1 的耗尽不会改变 ESCRT 促进的另外 2 个过程，即 HIV-1 出芽和胞质分裂期间中体的分解。重组蛋白滴定分析证实 UBAP1 是泛素结合 ESCRT-I 亚基。

▼ 生化特征

农业市长等人（2012）以 1.65 埃的分辨率确定了人类 UBAP1 的 C 端含有 UBA 的区域的晶体结构。该结构在不对称单元中有 2 个分子，通过二硫键相互连接，但光散射分析表明该结构是溶液中的单体。该结构显示出由 7 个 α 螺旋组成的单个结构域，排列为右手螺线管，其中包含 UBAP1 的 3 个重叠的 UBA，作者将其称为“重叠 UBA 的螺线管”（SOUBA）域名。 NMR 分析表明，SOUBA 结构域中的 3 个 UBA 中的每一个都可以与泛素相互作用。作者提出了一个模型，其中 SOUBA 结构域在结构域的凸面上容纳了 3 个彼此相邻的单泛素，3 个 UBA 中的每一个都与泛素的疏水斑块接合。泛素的方向不允许它们占据SOUBA结构域上的相邻位点以通过异肽键彼此连接，从而仅允许SOUBA结构域与单泛素相互作用。

▼ 分子遗传学

Farazi Fard 等人在来自 10 个患有常染色体显性痉挛性截瘫（SPG80; 618418）的无关家庭的受影响个体中（2019）鉴定了 UBAP1 基因中的杂合无义突变或移码突变（参见例如 609787.0001-609787.0006）。这些突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在gnomAD数据库中并未发现。在显示常染色体显性遗传的家族中，突变与疾病分离；突变被证明在 3 名无家族史的患者中从头发生。这些家庭来自不同种族，包括伊朗人、德国人、保加利亚人、西班牙人、加拿大人、克罗地亚人和美国人。预计所有突变都会在介导与 ESCRT-I 复合物关联的 N 端 UMA 结构域之后、但在对于与泛素化蛋白相互作用很重要的 C 端 SOUBA 结构域之前截断蛋白质。对来自 3 个家族的患者来源的成纤维细胞的免疫印迹分析显示，与对照相比，全长蛋白的水平降低，并且存在截短的蛋白，表明这些突变逃脱了无义介导的 mRNA 衰减。将其中一个突变（Leu121ProfsTer18；609787.0006）转染到U2OS人骨肉瘤细胞和HEK293细胞中表明突变蛋白保留了与ESCRT-I复合物相互作用的能力。然而，泛素化蛋白不会与截短的突变蛋白发生免疫沉淀或相互作用。来自家族 7 的患者成纤维细胞未显示内体中泛素化蛋白的异常积累，表明 1 个 UBAP1 等位基因的丢失不会严重影响多泡体分选。

Lin等人在隔离SPG80的4个中国家庭的受影响成员中（2019）鉴定了 UBAP1 基因外显子 4 中移码和无义突变的杂合性（参见例如 618418.0007-618418.0008）。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。这些突变不存在于 dbSNP、1000 基因组计划或 gnomAD 数据库或 500 个种族匹配的对照中。

▼ 动物模型

法拉齐·法德等人（2019）发现，与对照组相比，斑马鱼中 ubap1 基因的敲低会导致轴突畸形和运动神经元长度缩短。

▼ 等位基因变异体（8 个精选示例）：

.0001 痉挛性截瘫 80，常染色体显性
UBAP1、4-BP INS、436TGAG

Farazi Fard 等人在来自一个多代伊朗大家族（家族 1）的 14 名患有常染色体显性痉挛性截瘫 80（SPG80; 618418）的成员中（2019）在 UBAP1 基因的外显子 4 中发现了一个杂合 4-bp 插入（c.436_437insTGAG, NM_016525.4），导致移码和提前终止（Ser146MetfsTer14）。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。在 ExAC 或 gnomAD 数据库或 1,500 个伊朗对照基因组中没有发现它。该研究结果通过连锁分析得到证实。来自 1 名患者的成纤维细胞显示，该突变逃脱了无义介导的 mRNA 衰减；对患者细胞的免疫印迹分析显示，与对照相比，全长蛋白质的水平降低，并且存在截短的蛋白质。

.0002 痉挛性截瘫 80，常染色体显性
UBAP1，2-BP DEL，426GA

Farazi Fard 等人在 2 名不相关的德国常染色体显性痉挛性截瘫 80（SPG80; 618418）患者（家族 2 和家族 10）中进行了研究（2019）在 UBAP1 基因的外显子 4 中发现了一个从头杂合的 2-bp 缺失（c.426_427delGA, NM_016525.4），导致移码和提前终止（Lys143SerfsTer15）。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在gnomAD数据库中并未发现。对患者来源的成纤维细胞的免疫印迹分析显示，与对照相比，全长蛋白的水平降低，并且存在截短的蛋白。

.0003 痉挛性截瘫 80，常染色体显性
UBAP1、GLN125TER

Farazi Fard 等人在来自保加利亚的 2 个罗姆吉普赛家庭（家庭 5 和家庭 6）的 8 名患有常染色体显性痉挛性截瘫 80（SPG80; 618418）的患者中，（2019）在 UBAP1 基因的外显子 4 中发现了一个杂合的 c.373C-T 转换（c.373C-T, NM_016525.4），导致 gln125 到 ter（Q125X）的取代。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。在 gnomAD 数据库中找不到它。

.0004 痉挛性截瘫 80，常染色体显性
UBAP1、5-BP DUP、286CCAGA

Farazi Fard 等人在来自一个多代德国大家族（家族 7）的 9 名常染色体显性痉挛性截瘫患者（SPG80；618418）中进行了研究（2019）在 UBAP1 基因的外显子 4 中发现了杂合 5 bp 重复（c.286_290CCAGAdup, NM_016525.4），导致移码和提前终止（Gly97AspfsTer8）。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。在 gnomAD 数据库中找不到它。对患者来源的成纤维细胞的免疫印迹分析显示，与对照相比，全长蛋白的水平降低，并且存在截短的蛋白。

.0005 痉挛性截瘫 80，常染色体显性
UBAP1，1-BP DUP，295G

Farazi Fard 等人在来自美国的 2 名同胞（家族 8）患有常染色体显性痉挛性截瘫 80（SPG80；618418）中（2019）在 UBAP1 基因的外显子 4 中发现了杂合 1-bp 重复（c.295dupG, NM_016525.4），导致移码和提前终止（Asp99GlyfsTer2）。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。在 gnomAD 数据库中找不到它。

.0006 痉挛性截瘫 80，常染色体显性
UBAP1，1-BP DUP，361C

Farazi Fard 等人在一名患有常染色体显性痉挛性截瘫 80（SPG80; 618418）的 35 岁西班牙妇女（家庭 4）中（2019）在 UBAP1 基因的外显子 4 中发现了一个从头杂合的 1-bp 重复（c.361dupC, NM_016525.4），导致移码和提前终止（Leu121ProfsTer18）。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在gnomAD数据库中并未发现。将突变蛋白转染到U2OS人骨肉瘤细胞和HEK293细胞中表明突变蛋白保留了与ESCRT-I复合物相互作用的能力。然而，泛素化蛋白不会与截短的突变蛋白发生免疫沉淀或相互作用。

.0007 痉挛性截瘫 80，常染色体显性
UBAP1、8-BP INS、NT247

在一个 3 代中国家庭（家庭 1）的受影响成员中，孤立出痉挛性截瘫 80（SPG80；618418），Lin 等人（2019）在 UBAP1 基因的外显子 4 中发现了一个 8 bp 插入（c.247_248insGTGAATTC, NM_016525），导致移码和提前终止密码子（Ile83SerfsTer11）。突变蛋白预计缺乏 HD-PTP 结合区和 SOUBA 结构域。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的表型分离，在dbSNP、千人基因组计划和gnomAD数据库中均未发现。该家族最初通过对 79 个已知 SPG 致病基因进行靶向测序进行筛选。患者来源的截短的 UBAP1 在 HeLa 细胞和野生型小鼠皮层神经元培养物中引起异常的内体聚集、明显的内体增大以及泛素化蛋白的细胞质积累。野生型人类 UBAP1 能够挽救转基因 Ubap1-flox 小鼠培养的皮层神经元中 Ubap1 缺失的早期内体聚类表型，而突变体则不能。作者认为突变蛋白发挥显性负效应。

.0008 痉挛性截瘫 80，常染色体显性
UBAP1、GLU176TER

在一个中国家庭（家庭 2）的受影响成员中，孤立出痉挛性截瘫 80（SPG80；618418），Lin 等人（2019）在 UBAP1 基因的外显子 4 中发现了 c.526G-T 颠换（c.526G-T，NM_016525），导致 glu176 到 ter（E176X）的取代。突变蛋白预计缺乏 HD-PTP 结合区和 SOUBA 结构域。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的表型分离，在dbSNP、千人基因组计划和gnomAD数据库中均未发现。该家族最初通过对 79 个已知 SPG 致病基因进行靶向测序进行筛选。研究发现，患者来源的截短 UBAP1 会导致 HeLa 细胞和野生型小鼠皮层神经元培养物中异常的内体聚集、明显的内体增大以及泛素化蛋白的细胞质积累。野生型人类 UBAP1 能够挽救转基因 Ubap1-flox 小鼠培养的皮层神经元中 Ubap1 缺失的早期内体聚类表型，而突变体则不能。作者认为突变蛋白发挥显性负效应。