亨廷顿蛋白相关蛋白 1

已知几种神经退行性疾病涉及谷氨酰胺的CAG密码子的三核苷酸扩增，包括亨廷顿病（HD; 143100），脊髓小脑性共济失调1型（164400），马查多-约瑟夫病（109150）和脊髓小球性肌萎缩（313700.0014）。Li等（1995）鉴定了与突变高清蛋白亨廷顿蛋白（HTT; 613004）结合的大鼠脑蛋白的cDNA。），将其用作2杂交酵母筛选试验中的诱饵。他们将这种蛋白质称为HAP1（与亨廷顿蛋白相关的蛋白1），并与谷氨酰胺重复序列区域中存在的谷氨酰胺数量成比例地结合到亨廷顿蛋白上。发现两个HAP1 cDNA在C末端不同，这可能是由于选择性剪接所致。预测的599和629个氨基酸的蛋白质高度亲水，富含带电荷的氨基酸，与已知蛋白质没有同源性。获得了两种人类PCR产物，分别称为HAP1和HLP（类HAP蛋白）。人类HAP1 cDNA编码的蛋白质与大鼠HAP1蛋白质具有96％的同一性。Northern印迹显示大鼠大脑中有4.0kb HAP1转录本，RT-PCR证实了在人脑中的表达，尤其是在亨廷顿氏病受影响的尾状和皮质中。Li等（1995年）推测，HAP1与亨廷顿蛋白中的谷氨酰胺重复序列结合的能力受相邻氨基酸的影响，因为在他们的酵母2杂交试验中，即使HAP1与Atrophin-1结合，也没有HAP1与Atrophin-1的结合。基本上与它们的亨廷顿蛋白构建体（23）相同数量的谷氨酰胺重复序列（21）。

细胞遗传学位置：17q21.2
基因座标（GRCh38）：17：41,717,738-41,734,645

Li等（1998）指出，基因组Southern印迹分析表明，先前鉴定的人类HAP1和HLP1存在单独的基因。然而，Northern印迹分析仅检测到人HLP1的表达。HAP1 cDNA是否以极低的水平表达还是PCR人工产物的结果仍有待研究。Li等（1998）获得了HLP1 cDNA，并根据它们与大鼠HAP1的同源性，它们在Northern印迹上的表达以及与亨廷顿蛋白的结合，将其重命名为人HAP。人类HAP编码一个619个氨基酸的多肽，该多肽在其整个序列上与大鼠HAP1具有62％的同一性，在假定的亨廷顿结合区域中具有82％的同一性。仅检测到1个人型。Northern印迹分析表明，HAP在人脑中以4.1-kb的转录本表达，在某些大脑区域检测到其他次要转录本。蛋白质印迹分析检测到HAP表达为75 kD蛋白，其表达显着下降，同时亨廷顿蛋白表达下降。体外研究表明，HAP与亨廷顿蛋白的N末端区域相互作用，并且当亨廷顿蛋白携带扩展的CAG重复序列时，其相互作用更大。

Nasir等（2000年）确定人类HAP1蛋白（与小鼠序列具有62％的相同性）包括亮氨酸拉链基序和一个假定的酪氨酸激酶磷酸化位点。

▼ 基因功能
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Engelender等（1997年）表明，HAP1不仅以谷氨酰胺重复长度依赖的方式与亨廷顿蛋白结合，而且还与细胞骨架蛋白反应，即动力蛋白的p150（Glued）亚基（DCTN1; 601143）和中心小周蛋白PCM1（600299）发生反应。。各种观察结果表明，HAP1可以通过卷曲螺旋介导细胞骨架，血管和运动蛋白之间的相互作用来充当衔接蛋白。因此，HAP1和亨廷顿蛋白可能在细胞内的小泡转移中发挥作用，并且该功能的破坏可能导致HD中出现的神经元功能障碍和死亡。

Tang等（2003）使用蛋白质结合实验来鉴定大鼠脑神经元中含有亨廷顿蛋白（Htt），HAP1A和1型肌醇1,4,5-三磷酸（IP3）受体（ITPR1; 147265）的蛋白复合物。功能实验表明，HAP1A促进了Htt与ITPR1 C末端的缔合。具有扩展的聚谷氨酰胺重复序列的野生型和Htt都与ITPR1结合，但是只有扩展的Htt引起ITPR1受体对IP3激活的敏感性增加。HD中受影响的那些在中等棘状纹状体神经元中表达的Htt扩展蛋白导致细胞内钙水平升高，这可能对神经元有毒。

Gauthier等（2004年）表明亨廷顿蛋白能特异性增强脑源性神经营养因子（BDNF；113505）沿微管的囊泡转移。他们确定亨廷顿蛋白介导的转运涉及HAP1和dynactin的p150（胶合）亚基，这是分子马达的基本组成部分。在疾病中和通过降低野生型亨廷顿蛋白水平，BDNF转运都被减弱。亨廷顿蛋白/ HAP1 / p150（胶合）复合物的改变与运动蛋白与微管的结合减少有关。聚谷氨酰胺-huntingtin诱导的转移缺陷导致神经营养支持和神经元毒性的损失。Gauthier等（2004年）结论认为亨廷顿蛋白的关键作用是促进BDNF转运，并暗示该功能的丧失可能与发病机理有关。

通过对大鼠海马文库的酵母2杂交分析，Kittler等人（2004）发现大鼠Hap1结合GABA-A受体β亚基的细胞内结构域（例如GABRB1; 137190），但不结合GABA-A受体α-1（GABRA1; 137160），γ-2（GABRG2 ；137164）或GABA-B受体R1亚基（GABBR1; 603540）的δ（GABRD; 137163）亚基或细胞内C末端尾巴。Hap1通过促进内在的受体再循环和减少溶酶体降解而增加了大鼠皮质神经元细胞表面GABA-A受体的数量。由于GABA-A受体是大脑中快速突触抑制的主要部位，基特勒等（2004年）得出结论，HAP1在GABA-A受体循环中的作用有助于抑制突触的维持。

使用免疫沉淀分析，Sheng等（2008）发现Ahi1（608894）在小鼠脑裂解物中与Hap1紧密结合。任一种蛋白质的消耗都会减少另一种蛋白质的数量，反之，任一种蛋白质的过表达都会增加另一种蛋白质的内源性水平，这表明Ahi1和Hap1彼此稳定。Hap1或Ahi1的减少也降低了Trkb（NTRK2; 600456）和Trkb信号传导的水平，如Erk（参见601795）和Akt（参见164730）磷酸化的降低所表明的。盛等（2008年）得出结论，HAP1和AHI1维持神经元TRKB的水平和信号传导。

Shimojo（2008）使用酵母2杂交和免疫沉淀分析显示，人类RILP（PRICKLE1; 608500）和亨廷顿蛋白与dynactin-1直接相互作用形成三链体。REST通过与RILP的直接相互作用与三链体结合，形成涉及非神经元细胞中REST核转运的四元复合物。在神经元细胞中，复合物还含有HAP1，HAP1影响致病突变亨廷顿蛋白与野生型亨廷顿蛋白与dynactin-1和RILP的相互作用。过表达和基因敲除分析表明，复合物中HAP1的存在阻止了REST的核易位，从而调节了REST的活性。

▼ 基因结构
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通过PAC文库的基因组序列分析，Nasir等（2000）确定HAP1基因横跨大约12.1 kb并且包含11个外显子。

▼ 测绘
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Nasir等（1998）将小鼠同源物Hap1定位到11号染色体（D带），该染色体与人类17号染色体具有广泛的同系同源性，包括17q21-q22区域，其中额颞叶痴呆（600274）和其他由突变引起的进行性变性疾病在MAPT基因（157140）图中。Nasir等人使用FISH（2000年）证实了人类HAP1基因的定位于17q21.2-q21.3。

▼ 分子遗传学
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通过分析CEPH样品，Nasir等人（2000年）确定了HAP1基因内含子6内的多态性，杂合度为70％，在20个等位基因中有10个不同的等位基因长度。

在889名亨廷顿病患者中（HD; 143100），Metzger等人（2008）发现发病年龄与HAP1基因（rs4523977）中的thr441-to-met（T441M）替代之间存在显着关联。在CAG重复次数少于60的HD患者中，与met / met等位基因纯合子纯合的患者比thr / met或thr / thr基因型的HD患者出现症状要晚约8年（p = 0.015）。体外研究表明，与441相比，met441与ht441的结合更紧密地突变了HTT，稳定了HTT聚集体，减少了可溶性HTT降解产物的数量，并保护了神经元免受HTT介导的毒性作用。Metzger等（2008年）结论认为，T441M SNP可以改变成年HD患者的发病年龄。他们估计，T441M SNP可能代表发病年龄的2.5％，这不能由HTT基因中扩展的CAG重复来解释。

▼ 动物模型
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Bertaux等（1998）克隆了小鼠Hap1 cDNA，并证明在亨廷顿舞蹈病特异性感染的区域表达不丰富。Bertaux等（1998年）使用酵母2杂交系统来证明，与hunt1-hunttin结合所需的亨廷顿相关蛋白的氨基酸171-230是必需的，并且Hap1在HD转基因模型中不与转基因外显子1蛋白相互作用。

Chan等（2002）生成了在Hap1基因座纯合破坏的小鼠。Hap1表达的丧失并没有改变其相互作用伴侣huntingtin和p150（Glued）的总体脑表达水平。在预期的孟德尔频率下观察到了新生的Hap1-/-动物，表明Hap1在胚胎发生过程中起着不必要的作用。出生后，Hap1-/-幼崽的进食行为降低，最终导致出生后第9天营养不良，脱水和过早死亡。由于Hap1在下丘脑中特别丰富，因此作者建议Hap1可能在调节产后喂养中起重要作用。

Dragatsis等（2004年）表明，Hap1-null突变体显示出哺乳缺陷并在出生后的头几天饿死。产仔数减少后，一些突变体存活到成年并表现出生长迟缓，没有明显的大脑或行为异常，表明Hap1功能仅对出生后的早期喂养行为至关重要。当出生前神经元细胞中的Hap1表达恢复时，早期的致死性得以挽救。在小鼠发育过程中没有观察到Hap1和亨廷顿基因突变之间的协同作用。Dragatsis等（2004年）得出的结论是，Hap1可能在出生后的前两周内在调节产后喂养方面起着基本作用，但在成年小鼠中起着不必要的作用。

扎克等（2005）比较了12 周以来中度棘突投射神经元（MSN）和神经元NOS（NOS1; 163731）阳性中间神经元（nNOS-IN）参与NMDA受体和Ca（2+）信号通路的所选基因的mRNA水平。老R6 / 2小鼠，HD的转基因小鼠模型和野生型同窝仔。MSN和nNOS-IN的R6 / 2神经元存在不同的转录改变，表明仅全局转录失调可能无法解释选择性脆弱性。在nNOS-IN人群中，一些mRNA富集，包括Grin2d（602717），Psd95（DLG4; 602887）和Hap1以及Nos1 mRNA本身。扎克等（2005年）提示这些蛋白可能参与保护性通路，这些通路有助于这种中间神经元群体对高清神经变性产生抵抗力。

使用免疫细胞化学和蛋白质印迹，Sheng等（2006）证明啮齿类动物下丘脑中的Hap1表达由于禁食增加的降解而被禁食上调，而经脑室内给予胰岛素下调。siRNA降低小鼠下丘脑Hap1的表达会降低下丘脑GABA（A）受体的水平和活性（请参阅137160），并导致食物摄入量和体重减少。盛等（2006年）指出，这些发现将下丘脑HAP1与GABA刺激进食有关，并表明该机制参与了胰岛素在大脑中的进食抑制作用。