WASP 蛋白家族，成员 1； WASF1

WASP 家族，成员 1
WASP 家族，含有维普洛林同源结构域的蛋白质；波浪
WASP 家族，维普罗林同源结构域蛋白 1； WAVE1
SCAR，盘基网柄菌，同源物，1；疤痕1

HGNC 批准的基因符号：WASF1

细胞遗传学位置：6q21 基因组坐标（GRCh38）：6:110,099,819-110,179,670（来自 NCBI）

▼ 说明

肌动蛋白细胞骨架在细胞形态变化和运动中起着关键作用。 Rho 家族小 GTPases，例如 Rho（参见 165370）、RAC（参见 602048）和 CDC42（116952），组织肌动蛋白细胞骨架。基于肌动蛋白的运动的其他主要参与者是 ARP2/3 复合体的 7 个成员（参见 604221）。 WASP（WAS; 301000）、WASP 样（WASL; 605056）和 WASF1 属于下游效应分子，参与从酪氨酸激酶受体和小 GTP 酶到肌动蛋白细胞骨架的信号传递。

▼ 克隆与表达

Nagase 等人通过对与人脑相对较长的转录物相对应的随机 cDNA 进行测序（1996）鉴定了一种编码 WASF1 的 cDNA，他们将其称为 KIAA0269。序列分析预测WASF1蛋白含有559个氨基酸。 Northern blot分析检测WASF1在脑中强表达，在睾丸中表达较低，在卵巢、结肠、肾脏、胰腺、胸腺、小肠和外周血中弱表达。

通过搜索包含高度保守的维普林同源（VPH）结构域的 WASP 样分子的数据库，Miki 等人（1998）鉴定了编码 WASF1 的 KIAA0269 cDNA（Nagase et al., 1996），他们将其称为 WAVE。序列分析预测WASF1在N端与WASP或WASL没有相似性，WASP和WASL是通过CDC42来调控的。 WASF1 的 N 末端包含一个假定的亮氨酸拉链基序和一个高碱性区域。 WASF1 的中序列富含脯氨酸区域以及 C 端 VPH 结构域和高酸性区域与 WASP 家族蛋白相似。 Western blot 分析显示 WASF1 在神经元细胞系中的表达高于成纤维细胞或肾细胞系。共聚焦显微镜证明 WASF1 在细胞质中以点状模式表达，并集中在 RAC 调节的膜皱褶区域。突变分析和免疫荧光显微镜表明 WASF1 诱导 RAC 下游的肌动蛋白重组。

通过使用以 ARPC2（604224）或 ARPC3（604225）作为诱饵的酵母 2-杂交系统筛选大脑 cDNA 文库，Machesky 和 Insall（1998）分离出了编码 WASF1 的 cDNA，由于其与盘基网柄菌疤痕的同源性，他们将其命名为 SCAR1基因。 Suetsugu 等人使用 Northern blot 分析（1999）表明 WASF1 基因主要以 2.5 kb 转录本的形式在大脑中表达。

▼ 基因功能

Marchand 等人使用荧光各向异性分析（2001）表明，有效的肌动蛋白成核需要将肌动蛋白单体募集到 ARP2/3 复合物中，并需要随后的激活步骤。该途径的初始步骤涉及 WASP/SCAR 蛋白的 WA 结构域的结合，该结构域由与肌动蛋白单体结合的 WH2 基序（W）和与 ARP2/3 复合物结合的酸性尾部（A）组成。肌动蛋白丝似乎通过增强 WA 与 ARP2/3 复合物的结合并有利于形成生产性细胞核来刺激成核。

伊登等人（2002）报道了 RAC1 和转换因子蛋白 NCK（600508）通过 WAVE1 激活肌动蛋白成核的机制。 WAVE1 存在于异四聚体复合物中，该复合物包括人 PIR121（606323）、NAP125（604891）和 HSPC300（C3ORF10; 611183）的直向同源物。重组 WAVE1 具有组成型活性，而 WAVE1 复合物则无活性。伊登等人（2002）提出 Rac1 和 Nck 导致 WAVE1 复合物解离，从而释放活性 WAVE1-HSPC300 并导致肌动蛋白成核。伊登等人（2002）还确定 ABI2（606442）与 WAVE1 相互作用，并且在 WAVE1 复合物解离后似乎仍与 NAP125-PIR121 亚复合物相关。

Soderling 等人通过使用 WAVE1 抗体对大鼠脑细胞质进行免疫沉淀（2002）确定了 WAVE1 和 WRP 之间的相互作用（606525）。他们确定，表位标记的 WRP 与 WAVE1 和肌动蛋白在转染小鼠成纤维细胞的细胞皮层共定位，并且当它们在人胚胎肾细胞中表达时也共定位。突变分析表明，WRP 的 SH3 结构域中的 trp757 和 WAVE1 残基 320 至 332 和 420 至 433 内富含脯氨酸的序列是相互作用所必需的。重组 WRP 刺激 Rac 的内在 GTP 酶活性，但对 Rho 或 CDC42 没有影响。当转染到大鼠小脑颗粒神经元中时，WRP 还减少了神经突的生长，并且这种效应不依赖于与 WAVE1 的相互作用。

丹尼尔等人（2003）进行了蛋白质组分析来评估 BAD（603167）是否可能参与线粒体生理学。在肝线粒体中，BAD 与蛋白激酶 A（参见 176911）和蛋白磷酸酶 1（PP1；参见 176875）催化单元、作为 A 激酶锚定蛋白的 WAVE1 以及葡萄糖激酶（138079）一起存在于功能性全酶复合物中。 Danial 等人使用来自 Bad 缺陷小鼠肝细胞的线粒体（2003）证明 BAD 是组装复合物所必需的，缺乏 BAD 会导致基于线粒体的葡萄糖激酶活性减弱，并减弱线粒体对葡萄糖的反应。葡萄糖剥夺会导致 BAD 去磷酸化和 BAD 依赖性细胞死亡。此外，丹尼尔等人（2003）证明 BAD 的磷酸化状态有助于调节葡萄糖激酶活性。缺乏 BAD 或携带不可磷酸化 BAD（3SA）突变体的小鼠（Datta et al., 2002）表现出异常的葡萄糖稳态，包括葡萄糖耐量的严重缺陷。丹尼尔等人（2003）得出的结论是，蛋白质组学、遗传学和生理学的结合表明 BAD 在整合葡萄糖代谢和细胞凋亡途径中发挥着意想不到的作用。

末次等人（2003）观察到，在 PDGF（参见 190040）刺激后，Wave2（605875）缺陷的小鼠胚胎成纤维细胞表现出外周皱褶形成受损，而 Wave1 缺陷的成纤维细胞表现出背侧皱褶形成受损。在没有细胞外基质（ECM）的情况下，当细胞迁移时前缘有外周褶边时，Wave2（而非 Wave1）对于定向细胞迁移至关重要。相比之下，Wave1 和 Wave2 对于侵入迁移到 ECM 至关重要，这表明 ECM 的前缘具有两种褶边的特征。在背侧皱褶中，Wave1 与 ECM 降解酶 Mmp2（120360）共定位，这是 Wave1 依赖性迁移所必需的，但不是 Wave2 依赖性迁移所必需的。

金等人（2006）证明，在体外和完整的小鼠神经元中，Wave1 在多个位点被细胞周期蛋白依赖性激酶 5（CDK5; 123831）磷酸化。 Cdk5 对 Wave1 的磷酸化抑制了其调节 Arp2/3 复合物（604221）依赖性肌动蛋白聚合的能力。体内或培养神经元中 Wave1 功能的丧失导致成熟树突棘的减少。 Wave1 的去磷酸化模拟突变体的表达逆转了 Wave1 在脊柱形态上功能的丧失，但磷酸化模拟突变体的表达却没有。环 AMP 信号传导减少了 Wave1 中 Cdk5 位点的磷酸化，并以 Wave1 依赖性方式增加了脊柱密度。金等人（2006）得出结论，神经元中 WAVE1 的磷酸化/去磷酸化在丝状肌动蛋白细胞骨架的形成中具有重要作用，因此在树突棘形态的调节中具有重要作用。

除了在造血维持、生长和分化中发挥作用外，酪氨酸激酶试剂框（164920）还通过细胞骨架变化调节细胞形状、运动和粘附。马尼等人（2009）发现 Kit 配体（KITLG; 184745）诱导的 Kit 刺激导致 Wasp、Wip（WIPF1; 602357）和 Arp2/3 的酪氨酸磷酸化。在黄蜂-/-骨髓源性肥大细胞（BMMC）中，Kit 配体诱导的丝状伪足的大小和数量显着减少，并且 Kit 配体诱导的钙内流受损。 Kit 配体诱导 Wasp 阳性细胞从 Wasp -/-、Wasp +/- 和野生型细胞的混合物中生长出来，表明 Wasp 表达细胞具有选择性优势。对 Wasp -/- 和野生型 BMMC 的基因谱进行比较表明，在响应 Kit 刺激而上调或下调的约 1,500 个基因中，约三分之一是黄蜂依赖性的。马尼等人（2009）得出结论，WASP 是 KIT 介导的信号传导、细胞骨架变化和基因表达所必需的。

宫本等人（2013）发现 Xenopus Wave1 是一种参与肌动蛋白细胞骨架组织的蛋白质，存在于卵母细胞核中，是有效转录重编程所必需的。此外，胚胎中的 Wave1 敲除会导致发育异常和 hox 基因激活缺陷。 Nuclear Wave1 通过其 Wave 同源结构域（WHD）与活性转录成分结合，这种结合有助于 RNA 聚合酶 II 的作用（参见 180660）。宫本等人（2013）将 Wave1 确定为母体重编程因子，在发育过程中的基因激活中也发挥着必要的作用。

▼ 测绘

通过辐射杂交分析，Nagase 等人。 Suetsugu 等（1996）将 WASF1 基因对应到染色体 6（1999）使用 FISH 将 WASF1 基因对应到 6q21-q22。

▼ 生化特征

晶体结构

陈等人（2010）报道了 WAVE 调节复合体（WRC）的 2.3 埃分辨率晶体结构和补充机制分析。该结构表明，WAVE 的具有活性的 VCA 基序被 WRC 内分子内和分子间接触的组合所隔离。 Rac（602048）和激酶似乎会破坏 VCA 隔离所必需的 WRC 元件的稳定性，这表明这些信号刺激 WRC 对 Arp2/3 复合体的活性的方式。陈等人（2010）得出的结论是，Rac 结合位点和 WRC 的大基本表面的空间接近性表明 GTPase 和磷脂如何合作地将复合物招募到膜上。

▼ 分子遗传学

Ito 等人在 5 名患有神经发育障碍、语言缺失和癫痫发作（NEDALVS；618707）的无关成年人中进行了研究（2018）鉴定了 WASF1 基因（605035.0001-605035.0003）中的从头杂合无义突变或移码突变。这些患者是通过国际合作和 GeneMatcher 数据库确定的。这些突变是通过全外显子组或全基因组测序发现并通过桑格测序确认的，但在 gnomAD 数据库中不存在。这些变体都聚集在 WASF1 蛋白高度保守的 WCA 区域的 C 端 WH2 结构域周围，该区域对于肌动蛋白结合和随后的聚合非常重要。对 2 名 R506X 突变患者（605035.0001）的成纤维细胞进行蛋白质印迹分析，结果显示 50% 残留野生型 WASF1 蛋白和少量的截短蛋白。这些发现表明，这些变异可能会导致突变蛋白的功能改变，而不是蛋白完全丢失或单倍体不足。与对照组相比，成纤维细胞在细胞外周显示出异常的板状伪足形成和肌动蛋白重塑缺陷以及线粒体拉长，这表明肌动蛋白聚合发生了改变，并且正常线粒体裂变/融合平衡存在缺陷。伊藤等人（2018）表明，WASF1 基因突变导致肌动蛋白调节异常，该基因在大脑中高度特异性表达，可能会对突触形成和/或可塑性产生不利影响。三名患者的其他基因具有未知意义的变异，这些变异很可能对表型没有贡献，尽管不能排除这种可能性。

▼ 等位基因变异体（3 个精选示例）：

.0001 神经发育障碍，伴有语言缺失和癫痫发作
WASF1、ARG506TER

在 3 名不相关的成年患者（P1、P2 和 P5）中，患有神经发育障碍、语言缺失和可变性癫痫发作（NEDALVS；618707），Ito 等人（2018）在 WASF1 基因的外显子 9 中发现了一个从头杂合的 c.1516C-T 转换（c.1516C-T, NM_003931.2），导致 WASF1 基因的 WH2 结构域内的 arg506 到 ter（R506X）取代高度保守的 C 端 WCA 结构域。该突变是通过基于三重组的外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在千人基因组计划、ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现该突变。 1 号患者的其他 3 个基因存在新生变异，但这些基因被确定不太可能与表型有关。 P1 和 P2 成纤维细胞的蛋白质印迹分析显示约 50% 残留野生型蛋白和 14% 至 25% 存在约 70-kD 截短蛋白，表明一些截短蛋白得到表达，尽管在 mRNA 或蛋白方面不稳定水平。在对照细胞中未发现截短的变体。与对照组相比，患者细胞在细胞外周表现出异常的板状伪足形成和肌动蛋白重塑缺陷以及线粒体拉长，这表明肌动蛋白聚合发生改变以及正常线粒体裂变/融合平衡的缺陷。

.0002 伴有语言缺失和癫痫发作的神经发育障碍
WASF1、GLN520TER

在一名 23 岁男性（P3）中，患有神经发育障碍、语言缺失和可变性癫痫发作（NEDALVS; 618707），Ito 等人（2018）在 WASF1 基因的外显子 10（最后一个外显子）中发现了一个从头杂合的 c.1558C-T 转换（c.1558C-T，NM_003931.2），导致 gln520-to-ter（Q520X）替换位于高度保守的 C 端 WCA 结构域内。该突变是通过全基因组测序发现并经桑格测序证实的，在千人基因组计划、ExAC 或 gnomAD 数据库中均未发现该突变。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0003 伴有语言缺失和癫痫发作的神经发育障碍
WASF1、6-BP DEL/INS、1482GCCAGG

在一名 30 岁女性（P4）中，她患有神经发育障碍、语言缺失和可变性癫痫发作（NEDALVS; 618707），Ito 等人（2018）在 WASF1 基因的外显子 9 中发现了一个从头杂合的 del/ins 突变（c.1482delinsGCCAGG），预计会导致移码和提前终止（Ile494MetfsTer23）。该突变是通过基于三重组的外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在千人基因组计划、ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现该突变。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。