细胞色素 C 氧化酶组装因子 7; COA7

呼吸链组装蛋白 1; RESA1
SEL1 含重复蛋白 1; SELRC1
1 号染色体开放解读码组 163; C1ORF163

HGNC 批准的基因符号:COA7

细胞遗传学位置:1p32.3 基因组坐标(GRCh38):1:52,684,449-52,698,347(来自 NCBI)

▼ 说明

COA7 基因编码一种定位于线粒体的蛋白质,并参与线粒体复合物 IV 的组装,线粒体复合物 IV 是线粒体呼吸链的末端组件(Martinez Lyons 等人总结,2016)。

据预测,COA7 在组装氧化磷酸化功能的线粒体复合物中发挥作用(Kozjak-Pavlovic 等,2014)。

▼ 克隆与表达

科兹雅克-巴甫洛维奇等人(2014) 报道称,人类 COA7(他们称之为 C1ORF163)编码一种 231 个氨基酸的蛋白质,该蛋白质与 β-内酰胺酶(LACTB; 608440) 具有序列相似性。该蛋白质富含半胱氨酸,并具有 5 个预测的 Sel1 样重复序列(SLR)。 SLR 与秀丽隐杆线虫 Sel1 相似(参见 602329),预计参与蛋白质-蛋白质相互作用。 C1ORF163 定位于 HeLa 细胞的线粒体。提取和溶胀实验表明C1ORF163是线粒体内部空间的可溶性蛋白。数据库分析发现 C1ORF163 从细菌到人类的保守性。

樋口等人(2018)发现COA7基因在人腓肠神经雪旺细胞的细胞质中表达。

▼ 基因功能

科兹雅克-巴甫洛维奇等人(2014) 发现 HeLa 细胞中 SAM50(SAMM50; 612058) 或 mitofilin(IMMT; 600378) 的敲低会降低 C1ORF163 的蛋白质含量。通过短发夹 RNA 敲低 C1ORF163 降低了线粒体复合物 IV 蛋白的含量和成熟复合物 IV 复合物的数量。 C1ORF163 的敲低对复合物 I、III 和 V 蛋白的影响较弱,对复合物 II 蛋白没有影响。 C1ORF163 的敲除降低了复合物 IV 的活性,对复合物 I 和 V 的活性影响较弱。 C1ORF163 的敲除对线粒体形态、膜电位或蛋白质输入没有影响。非变性凝胶电泳在线粒体内腔的几个可溶性蛋白复合物中检测到 C1ORF163,敲低实验表明内源蛋白以表观分子量为 60 和 150 kD 的复合物存在。

马丁内斯·里昂斯等人(2016) 确定 COA7 是一种可溶性蛋白,主要定位于线粒体基质,尽管有些似乎与线粒体内膜相关。

Mohanraj 等人在人 Flp-In T-Rex 293 细胞中使用亲和纯化、质谱分析和蛋白质印迹分析(2019) 发现 COA7 通过二硫键与 MIA40(CHCHD4; 611077) 相互作用。 COA7 是 MIA40 的底物,在细胞质中合成,并以依赖于 MIA40 的方式输入线粒体膜间隙。

▼ 测绘

科兹雅克-巴甫洛维奇等人(2014) 报道 COA7 基因对应到染色体 1p32.3。

▼ 分子遗传学

Martinez Lyons 等人在一名患有常染色体隐性遗传脊髓小脑共济失调并轴突神经病 3(SCAN3; 618387) 的 19 岁女性中进行了研究(2016) 鉴定了 COA7 基因中的复合杂合突变(615623.0001 和 615623.0002)。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。患者细胞未检测到 COA7 蛋白,COX 结构亚基 MTCO2(516040) 和 MTCO3(516050) 的量减少,完全组装的复合物 IV 的水平降低。

Higuchi 等人在 4 名不相关的日本 SCAN3 患者中进行了研究(2018) 鉴定了 COA7 基因中的纯合或复合杂合突变(参见例如 615623.0003-615623.0005)。这些突变是通过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。 HeLa 细胞中一些变体的表达表明它们正常定位于线粒体。推测这些突变会导致功能丧失并产生神经退行性影响。这些患者是从 1,396 名接受基因分析的日本周围神经病患者中确定的。

▼ 动物模型

樋口等人(2018) 发现,与对照组相比,果蝇 Coa7 基因的敲除会导致形态异常的粗糙眼睛,伴有小眼融合和缺乏刚毛。突变果蝇还表现出较短的寿命和运动缺陷,这与神经肌肉接头(NMJ)突触前末端运动神经元形成异常有关。然而,樋口等人(2018) 认为 NMJ 异常可能是周围神经系统轴突变化的继发效应。

▼ 等位基因变异体(5 个精选示例):

.0001 脊髓小脑共济失调,常染色体隐性遗传,伴有轴突神经病 3
COA7、TYR137CYS

Martinez Lyons 等人在一名患有常染色体隐性遗传脊髓小脑共济失调并轴突神经病 3(SCAN3; 618387) 的 19 岁女性中进行了研究(2016) 鉴定了 COA7 基因中的复合杂合突变:c.410A-G 转换(c.410A-G,NM_023077),导致高度保守残基处的 tyr137-to-cys(Y137C) 取代,以及 G内含子 2(c.287+1G-T; 615623.0002) 中的 -to-T 颠换,导致外显子 2 编码的 47 个氨基酸出现框内缺失。这种缺失几乎涵盖了所有第一个保守的 Sel1 样结构域和第二个域的一半。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。 ExAC 数据库中均未报告。患者细胞未检测到 COA7 蛋白,COX 结构亚基 MTCO2(516040) 和 MTCO3(516050) 的量减少,完全组装的复合物 IV 的水平降低。这些缺陷可以通过野生型 COA7 的表达来弥补。

莫汉拉杰等人(2019) 发现带有 Y137C 突变的 COA7 可以与 MIA40(CHCHD4; 611077) 相互作用,但其向线粒体的输入受到损害。突变体 COA7 导入线粒体的效率低下,导致其被蛋白酶体过度降解,导致线粒体呼吸链组装受损。蛋白酶体的抑制增加了突变型 COA7 的线粒体水平,并恢复了患者来源的成纤维细胞中的呼吸复合物活性和组装。

.0002 脊髓小脑共济失调,常染色体隐性遗传,伴有轴突神经病 3
COA7、IVS2DS、G-T、+1

讨论 COA7 基因内含子 2(c.287+1G-T, NM_023077) 中的 G-to-T 颠换,导致外显子 2 编码的 47 个氨基酸出现框内缺失,发现于Martinez Lyons 等人对常染色体隐性遗传性脊髓小脑共济失调伴轴突神经病 3(SCAN3; 618387) 患者的复合杂合状态进行了研究(2016),参见 615623.0001。

莫汉拉杰等人(2019) 发现外显子 2 缺失的 COA7 可以与 MIA40(CHCHD4; 611077) 相互作用,但其向线粒体的输入受到损害。突变体 COA7 导入线粒体的效率低下,导致其被蛋白酶体过度降解,导致线粒体呼吸链组装受损。蛋白酶体的抑制增加了突变型 COA7 的线粒体水平,并恢复了患者来源的成纤维细胞中的呼吸复合物活性和组装。

.0003 脊髓小脑共济失调,常染色体隐性遗传,伴有轴突神经病 3
COA7、ASP6GLY

Higuchi 等人在一名 63 岁日本男性(患者 1)中,由近亲结婚生,患有常染色体隐性遗传脊髓小脑共济失调伴轴突神经病 3(SCAN3;618387)(2018) 鉴定了 COA7 基因中的纯合 c.17A-G 转变,导致保守残基处发生 asp6 至甘氨酸(D6G) 取代。该突变是通过全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。该变异在 ExAC 数据库中以低频率杂合状态被发现(120,268 个等位基因中有 1 个),但在 dbSNP(版本 137)、1000 基因组计划或外显子组测序计划数据库中不存在。另外两名患有类似疾病的无关日本患者被发现为 D6G 复合杂合子且 COA7 基因存在不同突变:一名 28 岁男性(患者 3)携带 c.446G-T 颠换,导致 ser149 -to-ile(S149I; 615623.0004) 在另一个等位基因的保守残基上进行替换,一名 27 岁男性(患者 4)携带 1-bp 缺失(c.430delG; 615623.0005),导致移码和提前终止(Gly144fs),在另一个等位基因上。在任何公共数据库中均未发现另外 2 个变体。

.0004 脊髓小脑共济失调,常染色体隐性遗传,伴有轴突神经病 3
COA7、SER149ILE

讨论 COA7 基因中的 c.446G-T 颠换,导致 ser149-to-ile(S149I) 替换,该替换在常染色体隐性遗传性脊髓小脑共济失调伴轴突神经病 3(SCAN3) 患者的复合杂合状态下发现;618387),作者:Higuchi 等人(2018),参见 615623.0003。

.0005 脊髓小脑共济失调,常染色体隐性遗传,伴有轴突神经病 3
COA7,1-BP DEL,430G

讨论 COA7 基因中的 1-bp 缺失(c.430delG),导致移码和提前终止(Gly144fs),该现象在常染色体隐性遗传性脊髓小脑共济失调伴轴突神经病 3 患者的复合杂合状态中发现( SCAN3;618387),作者:Higuchi 等人(2018),参见 615623.0003。