淋巴特异性解旋酶; HELLS

LSH
SWI/SNF 相关、基质相关、肌动蛋白依赖性染色质调节因子，亚科 A，成员 6； SMARCA6
增殖相关的 SNF2 样基因； PASG

HGNC 批准的基因符号：HELLS

细胞遗传学位置：10q23.33 基因组坐标（GRCh38）：10:94,545,788-94,613,905（来自 NCBI）

▼ 说明

HELLS 属于染色质重塑 ATP 酶的 SNF2（参见 SMARCA2, 600014）家族，是有效 DNA 甲基化所必需的（Lungu 等人，2015）。

▼ 克隆与表达

DNA 解旋酶在涉及 DNA 链分离的许多过程中发挥作用，包括复制、修复、重组和转录。贾维斯等人（1996）鉴定了一个编码新的推定解旋酶的基因。他们将基因 lsh 命名为淋巴特异性解旋酶，因为 Northern 印迹分析显示该基因在早期胸腺细胞中特异性表达。

Geiman 等人使用 Northern blot 分析（1998）发现人类 HELLS 在睾丸和胸腺中表达，这两种组织在 DNA 重组中高度活跃。

Lee等人使用差异显示来识别细胞因子依赖性人MO7e巨核细胞白血病细胞系中细胞因子撤除后表达改变的mRNA，随后进行RACE（2000）克隆了 HELLS，他们称之为 PASG。预测的 838 个氨基酸蛋白的计算分子量约为 97 kD，并且 N 末端比其直系同源物长 230 个氨基酸。全长 PASG 包含一个 N 端核定位信号和 7 个保守的解旋酶结构域，并且与 SMARCA1（300012）具有显着的同源性。对人体组织的 Northern 印迹分析检测到 3.5 kb 转录物在成人胸腺和睾丸中水平最高，而在其他组织中水平较低。还检测到了 7.5 kb 转录本，可能代表 3.5 kb 转录本的前体。李等人（2000）还鉴定了编码预测蛋白的PASG剪接变体，该蛋白的N末端比全长蛋白短16个氨基酸。该变异在所有检查的组织和细胞系中均表达为次要转录本。对 MO7e 细胞系 cDNA 文库的筛选还发现 PASG 变体具有框内 75 个核苷酸缺失，导致含有第四个解旋酶基序的 25 个氨基酸 C 端区域丢失。这种 PASG 变异在 AML（601626）和 ALL（613065）样本中出现频率较高，但在卵巢癌样本、转化细胞系和正常组织中不存在。荧光显微镜显示全长PASG在转染的COS-7细胞中的核定位，并且这种定位依赖于N端核定位信号。

▼ 基因结构

盖曼等人（1998）确定老鼠 Hells 基因至少包含 18 个外显子，跨度超过 26.6 kb。

李等人（2000）确定人类 HELLS 基因包含 22 个编码外显子，跨度约为 40 kb。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Geiman 等人（1998）将 HELLS 基因对应到小鼠染色体 19、C3-D1 区域和人类染色体 10q23.3-q24.2。这两个区域具有同线性同源性。

通过体细胞杂交、辐射杂交和 FISH 分析，Lee 等人（2000）将 HELLS 基因对应到染色体 10q23-q24。

▼ 基因功能

通过使用 ATP 酶缺陷的 lys237-to-gln（K237Q）小鼠 Hells 突变体进行生化和显微镜分析，Lungu 等人（2015）证明 ATP 酶活性对于将 Hells 招募到染色质并不是必需的。然而，ATP 酶活性对于从高度压缩的异染色质中释放 Hells 很重要。研究结果表明，从这些位点释放 Hells 需要功能性组蛋白 H3（参见 602810）lys9（H3K9）三甲基化途径。

Jenness 等人使用非洲爪蟾卵提取物（2018）发现 Hells 和 Cdca7（609937）形成了由染色体过客复合物（参见 AURKB, 604970）和核小体共同调节的染色质结合复合物。 Cdca7 直接与核小体结合，然后将 Hells 招募到染色质并刺激 Hells 的核小体重塑活性。 HeLa 细胞中的敲除实验证实 HELLS 的 CDCA7 依赖性染色质结合在人类中是保守的。携带与 ICF3（616910）患者突变相对应的突变的重组非洲爪蟾 Cdca7 可以与 Hells 相互作用，但无法将 Hells-Cdca7 复合物招募到染色质上。 Cdca7 突变体保留了刺激 Hells 重塑活性的能力，表明 Cdca7 具有 2 个孤立的功能，即它将 Hells 招募到染色质，一旦到达那里，它就会激活 Hells 重塑活性。

Unoki 等人在转染的 HEK293T 细胞中使用免疫共沉淀分析（2019）发现 HELLS 和经典的非同源末端连接（C-NHEJ）蛋白 Ku80（XRCC5; 194364）和 Ku70（XRCC6; 152690）与 CDCA7 发生免疫共沉淀。 C-NHEJ 蛋白的免疫共沉淀对 CDCA7 锌指结构域中 ICF3 相关的 arg274-to-cys（R274C; 609937.0001）突变敏感。携带 ICF 相关 CDCA7 或 HELLS 突变的 HEK293 细胞具有细胞核增大、中心体扩增、染色体分离异常、增殖缺陷、非整倍体、细胞凋亡和 γ-H2AX（H2AFX; 601772）积累。进一步分析表明，CDCA7和HELLS通过促进Ku80在DNA双链断裂位点的积累来参与C-NHEJ活性，并且在具有CDCA7或HELLS突变的细胞中Ku80的积累显着延迟和减弱。然而，由这些基因突变引起的 C-NHEJ 缺陷并不会引起卫星重复序列的 CG 低甲基化。

▼ 分子遗传学

Thijssen 等人在来自 4 个不相关家庭的 5 名患有免疫缺陷-着丝粒不稳定-面部异常综合征 4（ICF4; 616911）的患者中（2015）鉴定了 HELLS 基因中的 6 个纯合或复合杂合突变（603946.0001-603946.0006）。这些突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的，与家族中的疾病分开。只有 1 个突变是错义突变。没有对这些变体进行功能研究，但敲除小鼠胚胎成纤维细胞中的 HELLS 基因会导致着丝粒重复序列的 CpG 甲基化减少，这与在患者细胞中观察到的情况类似。

▼ 动物模型

为了探索 Lsh 在淋巴发育或激活过程中的功能，Geiman 和 Muegge（2000）通过在胚胎干细胞中同源重组删除了 Lsh 基因。来自 Lsh -/- 小鼠的胎儿肝细胞被用作造血前体细胞的来源，以重建 Rag2 -/- 小鼠的淋巴发育。 Lsh -/-（与 Lsh +/+ 或 +/- 相比）嵌合体显示胸腺细胞数量适度减少。研究结果表明，Lsh 对于正常淋巴发育不是必需的，但对于外周 T 淋巴细胞的正常增殖至关重要。

丹尼斯等人（2001）发现 Lsh -/- 小鼠在出生时和至少在妊娠第 13.5 天时基因组甲基化显着降低。在重复元件和单拷贝基因处观察到低甲基化。子宫内发育似乎正常进行，但大多数 Lsh -/- 小鼠在出生后不久就因淋巴数量减少、肾损伤坏死和体重减轻而死亡。丹尼斯等人（2001）得出的结论是，小鼠出生之前的发育不需要正常的甲基化模式。

严等人（2003）发现Lsh参与组蛋白尾部甲基化和CpG甲基化。 Lsh -/- 小鼠在着丝粒周围 DNA 和其他重复序列处积累了二甲基化和三甲基化的 H3K4，而 H3K9 的二甲基化和三甲基化似乎没有变化。严等人（2003）提出LSH对于正常异染色质的形成至关重要，并参与转录和有丝分裂的调节。

Sun 等人使用同源重组（2004）通过删除外显子 10、11 和 12 破坏了小鼠的 Pasg 基因，这些外显子编码解旋酶结构域 III、IV 和 II 的一部分。 Pasg 基因的破坏不仅导致基因组低甲基化和受抑制基因的重新表达，而且还导致过早衰老，这与增殖减少和复制衰老增加有关。观察到基因表达模式发生改变，特别是在衰老相关基因中，例如 p16（Ink4a）（600160）和 Bmi1（164831）。

德拉富恩特等人（2006）表明雌性小鼠中 Lsh 缺失会导致严重的卵母细胞丢失和卵泡形成缺乏。在野生型雌性胚胎卵母细胞的合子期，Lsh 存在于异染色质域，在粗线期中期，Lsh 表现出沿着突触染色体整个长度描绘染色质的弥散核质模式。 Lsh 敲除小鼠的卵母细胞表现出转座元件的去甲基化和中心周异染色质的串联重复，以及与持续 Rad51（179617）灶和 H2ax 磷酸化相关的不完整染色体突触。未能加载交叉相关焦点会导致非交换染色体的产生。德拉富恩特等人（2006）得出结论，LSH 在雌性减数分裂过程中的表观遗传基因沉默和基因组稳定性维持中发挥着关键作用。他们表示，Lsh 通过与甲基转移酶的相互作用参与小鼠胚胎干细胞的从头甲基化，并且小鼠中 Lsh 缺失可能导致围产期死亡。

Xi 等人使用 Lsh -/- 小鼠胚胎（2007）发现 Lsh 参与 Polycomb 抑制复合物（PRC）介导的基因沉默的正常控制。 Lsh 与一些 Hox 基因（例如 HOXA7；142950）相关，并在发育过程中调节 Dnmt3b（602900）结合、DNA 甲基化和 Hox 基因沉默。 Lsh 与 PRC1 成分相关并影响 PRC 介导的组蛋白修饰。习等人（2007）得出结论，LSH 是加强 DNA 甲基化和 PRC 靶标沉默的反馈环路的一部分。

Zhu 等人使用 Lsh -/- 小鼠的胚胎成纤维细胞（2006）证明 DNA 甲基化的获得而非维持取决于 Lsh 的存在。在小鼠胚胎干细胞中，Lsh 与 Dnmt3a（602769）或 Dnmt3b（602900）相关，但与 Dnmt1（126375）不相关。朱等人（2006）提出LSH直接参与DNA从头甲基化的控制。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 免疫缺陷-中心粒不稳定-面部异常综合征 4
地狱，GLN699ARG

Thijssen 等人在 2 名患有免疫缺陷-着丝粒不稳定-面部异常综合征 4（ICF4; 616911）的英国同胞中（2015）鉴定了 HELLS 基因中的复合杂合突变：外显子 20 中的 c.2096A-G 转变导致保守解旋酶结构域中的 gln699-to-arg（Q699R）取代，以及 T-to-A 颠换（c .370+2T-A; 603946.0002）在内含子 5 中，被证明会导致外显子 5 的跳跃、移码和外显子 6 的提前终止。这些突变是通过纯合性作图和全外显子组的组合发现的经 Sanger 测序证实，在 ExAC 数据库中未发现。母亲携带杂合性剪接位点突变。没有进行变体的功能研究。 de Greef 等人将这些患者报告为 P8 和 P9（2011）。

.0002 免疫缺陷-中心粒不稳定-面部异常综合征 4
地狱，IVS5DS，T-A，+2

讨论 HELLS 基因内含子 5 中的 c.370+2T-A 颠倒导致外显子 5 的跳跃，这种颠倒在 2 名患有免疫缺陷-着丝粒不稳定-面部异常综合征 4 的同胞中以复合杂合状态发现（ICF4； 616911）由 Thijssen 等人（2015），参见 603946.0001。

.0003 免疫缺陷-中心粒不稳定-面部异常综合征 4
地狱，4-BP DEL，2283GTCT

Thijssen 等人在一名患有免疫缺陷-着丝粒不稳定-面部异常综合征 4（ICF4; 616911）的日本患者中（2015）在 HELLS 基因中发现了一个纯合 4-bp 缺失（c.2283_2286delGTCT），导致外显子 20（Ser762ArgfsTer4）发生移码和提前终止。该突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的，并经桑格测序证实，与该家族中的疾病分离，并且在 ExAC 数据库中未发现。

.0004 免疫缺陷-中心粒不稳定-面部异常综合征 4
地狱，LYS204TER

Thijssen 等人在一名患有免疫缺陷-着丝粒不稳定-面部异常综合征 4（ICF4; 616911）的意大利患者中（2015）鉴定了 HELLS 基因中的复合杂合突变：外显子 8 中的 c.610A-T 颠换，导致 lys204-to-ter（K204X）取代，以及 8-bp 重复（c.374_381dup; 603946.0005）外显子 6，导致插入终止密码子并提前终止（Lys128Ter）。这些突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分离，并且在 ExAC 数据库中没有发现。

.0005 免疫缺陷-中心粒不稳定-面部异常综合征 4
地狱，8-BP DUP，NT374

用于讨论 HELLS 基因外显子 6 中的 8 bp 重复（c.374_381dup）导致过早终止（Lys128Ter），这种重复在免疫缺陷-着丝粒不稳定-面部异常综合征 4（ICF4）患者的复合杂合状态下发现; 616911）由 Thijssen 等人（2015），参见 603946.0004。

.0006 免疫缺陷-中心粒不稳定-面部异常综合征 4
地狱，3-BP DEL，2400GTT

Thijssen 等人在一名法国患者中，由近亲父母出生，患有免疫缺陷-着丝粒不稳定-面部异常综合征 4（ICF4; 616911）（2015）在 HELLS 基因的外显子 22 中发现了一个纯合 3-bp 缺失（c.2400_2402delGTT），导致残基 leu801（Leu801del）的框内缺失。该突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的，并通过桑格测序证实，与该家族中的疾病分离，并且在 ExAC 数据库中以低频率（8.26 x 10（-6））被发现。