基因總覽
SHMT1 是一種蛋白質編碼基因，其產物 serine hydroxymethyltransferase 1 屬於 SHMT family，長度為 483 個胺基酸。這種 PLP 依賴型酵素具有多種底物轉換能力，主要與葉酸循環及一碳生合成相關；在細胞核內也參與 de novo 胸苷酸合成複合體的組成。除酵素功能外，SHMT1 還具有 RNA 結合能力，來源指出它可形成調節 SHMT2 mRNA 翻譯的複合體。
基因異名與舊稱
異名取自 HGNC，可能包含歷史名稱；蛋白質名稱以 UniProt 註解為準。
染色體位置與基因結構
查看實際轉錄本與 exon 註解
| Transcript | Genomic coordinates | Exons |
|---|---|---|
| ENST00000316694 ★ | 18,327,873–18,363,550 | 12 |
| ENST00000886361 | 18,327,686–18,363,550 | 10 |
| ENST00000886362 | 18,327,686–18,363,550 | 13 |
| ENST00000991026 | 18,327,686–18,363,550 | 11 |
| ENST00000886363 | 18,327,861–18,363,550 | 12 |
| ENST00000886381 | 18,327,863–18,363,550 | 13 |
| ENST00000886364 | 18,327,865–18,363,550 | 12 |
| ENST00000991030 | 18,327,865–18,363,550 | 12 |
| ENST00000886402 | 18,327,866–18,361,962 | 12 |
| ENST00000886379 | 18,327,872–18,363,464 | 12 |
| ENST00000886380 | 18,327,873–18,363,464 | 11 |
| ENST00000926099 | 18,327,873–18,363,550 | 11 |
顯示 12/69 個蛋白質編碼轉錄本；canonical 優先。
帶型與著絲點依 Ensembl 座標繪製；核染色體長度以 GRCh38 第 1 號染色體為共同尺度。黃色標記表示本基因位置，細小區間加粗以利辨識；實際基因長度與 exon 見下方資料。
分子功能與生物學過程
SHMT1 的主要酵素反應可逆地將 serine 與 tetrahydrofolate（THF）轉換為 glycine 和 5,10-methylene THF。這項反應使它成為葉酸循環的一環，並提供一碳生合成所需的底物，支援 methionine、purine 與 pyrimidine 的合成。其催化過程涉及 PLP；具體機制仍在研究中，現有描述包括 PLP-serine 的 C(alpha)-C(beta) 鍵經 retro-aldol 方式裂解後，再與 THF 形成產物，以及 THF 的 N5 原子參與、對 PLP-serine aldimine 的 C(alpha) 進行親核置換等可能機制。後者屬於依相似性推論的機制描述，不能視為已定論。
SHMT1 也能裂解多種 3-hydroxy amino acids，產生 glycine 與相應醛類，包括 L-allo-threonine、L-threonine 和 3-phenylserine；對 L-allo-threonine 的反應效率較高。此外，它可催化 5,10-methenyltetrahydrofolate 形成 5-formyltetrahydrofolate。SHMT1 亦具有 hydroxytrimethyllysine aldolase（HTMLA）活性，參與 carnitine 生合成途徑的第二步，並偏好 erythro（S,S）構型的底物。
在細胞核內，SHMT1 不只提供代謝底物，也作為 lamin-binding scaffold，協助組成 de novo thymidylate synthesis complex。它促使 DHFR 與 TYMS 和核纖層共同定位，並將複合體錨定於 DNA 複製位置；之後在局部提供一碳底物 (6R)-5,10-methylene-5,6,7,8-tetrahydrofolate，供 de novo dTMP 合成使用，以支援細胞增殖期間的 DNA 複製與修復。
此外，SHMT1 能結合 RNA，並形成可選擇性調節 SHMT2 mRNA 翻譯的複合體。這種調控與細胞質及粒線體中的 serine、glycine 濃度動態變化相關，進而影響細胞代謝狀態。
Promoter 與基因調控
>SHMT1 ENST00000316694 GRCh38 chr17:18363450-18364550 strand=-1 5′→3′ 相對 TSS：-1000 到 +100 bp；1101 bp 依轉錄本 TSS 擷取的基因組序列；TSS = 0，兩端包含，未驗證為 promoter TTGCCCAGGCTGGAGTACAGAGGCAAGATCATTGCTTACTGCAACCTCTGCCTCCCAGGCTCAAGTGATC CTCCCATTCAGCCCCCCAAGTAGCTGGGACTACAGGCGACTGCCACCACACCCAGCTAATTTTAAAATTA TTTGTAGAGACAAGGTTTCACCATTTTGCCCAGGCTGGTCTTGAACTCCTAGGCTCAAGCCATCTGCCTC GGCCTCCCAAAGTGCTGGAATTACAGGGGTGAGCCACTGCGCCCGGTTTTTATCATTCTTATAATAATTA TTGTTATCATTTGACAAATAAAAAAATTTATGACGCAGCCTCAGGTGGTCCTGACATGTGGCCCCGGTTT TTATCATTCTTAACAATAGGTAATGTTCATTGAGTCCTTATTGTGTGTCAGTATTTTATTTATCTTATTT TATTCTTCTTGAGACGTTGTCTCGCTCCGTCCCCCAGGCTGGAGTGCAGTGGCGCGATCTCGACTCACTG CAACCTCCGCCTCCTGGGAGGCAACATAGTTAGACCCCCATCTCTACTTCAACCTGGGGGACAGAGTGAG ACCCTGTCTCAAAAAAATAAAAATAAAAAATAACAAAAATAATAATAATAAAGTGTCTGCTCTTGGATTA TACACCTACAGAGTAATAATGTTGCAGTTTGGACGCACATTTGTCCTACTTTAAATGACCACCCTGCAAA CTAAAAGTAGTACCATGAACAAAATTCACTCATAATCCCACGGCCCAAGCGACAGGCTTAAGTGAGGAAG GCCCTGTGTAGTCTTCCTGGAAATCTTGGTCCACACACCAGCCCTGCAGCCAAAGCGGGTCAGTTCTGCA GGTCCCTGCCCCAGGTGCGCAGCTGCACTACGCGGCCTCCGGCCCGCCCCGGAGAAACAGGCCCTGCCCG CCGCTGCGCCGCAGCCAATAGCGCGGGTGCGTTTGGTGGCGGCCCATGCTTGGCTGCGCTCTCTGATTGG GCGCCTCCGGGGGCGGGGCCAAGCCCAAGCCTGGCGCGCAGAGTGCACCTTCCTGAGCTCGAGCGGTCCA GCGCCAAGTTCGGGGTTTGGGGTTGGAGCGGCTGGTCACGTGGCTGGCCCG
EPDnew 實驗支持 promoter／TSS · 2 筆
| EPDnew ID | TSS（1-based） | 股向 | 來源顯示區間 |
|---|---|---|---|
| SHMT1_2 ↗ | 17:18,363,413 | 負股 | 18,363,403–18,363,462 |
| SHMT1_1 ↗ | 17:18,363,531 | 負股 | 18,363,521–18,363,580 |
EPDnew human v006 · UCSC hg38，GRCh38/hg38，透過 UCSC 取得。TSS 具有 CAGE／RAMPAGE 等實驗資料支持；任意擷取的上下游區間仍需另行判讀調控功能，不能視為整段皆經功能驗證。
EPD 封存狀態 ↗ · UCSC 資料說明 ↗ · EPD team, SIB Swiss Institute of Bioinformatics; UCSC Genome Browser · CC BY 4.0
查看已取得的調控／motif 註解
ENSR17_B5MDN · enhancer · 18362499–18363440 · regulatory
ENSR17_B5MDR · promoter · 18363441–18363966 · regulatory
· motif · 18360732–18360745 · motif
· motif · 18360732–18360746 · motif
· motif · 18360732–18360747 · motif
· motif · 18360732–18360747 · motif
· motif · 18362719–18362733 · motif
· motif · 18363236–18363253 · motif
· motif · 18363424–18363439 · motif
· motif · 18363448–18363464 · motif
· motif · 18363448–18363464 · motif
· motif · 18363457–18363466 · motif
· motif · 18363457–18363466 · motif
· motif · 18363467–18363484 · motif
· motif · 18363476–18363491 · motif
· motif · 18363692–18363701 · motif
蛋白質結構域與序列
參考蛋白質長度：483 aa
SHMT1 屬於 SHMT family，蛋白質長度為 483 個胺基酸。序列註解標示第 273–285 位胺基酸區段具有 flap motif；來源未提供其他結構域或功能區域的序列註解。
蛋白質三維結構
細胞內定位
SHMT1 位於細胞質與細胞核；其核轉位依賴 RAN，但不受寡聚化狀態或催化活性影響。 S 期細胞中的 SHMT1 主要經 SUMO 化並定位於細胞核，且在 G2/M 期仍留於核內；SUMO 化發生於核孔，並與核輸入相關。 在 DNA 合成期間，作為 de novo thymidylate synthesis complex 的成員，它會定位至 DNA 複製叉。
深綠色圓點：來源記載的蛋白質定位；數量不表示含量。
動物細胞結構示意；器官大小與數量不按比例。點選細胞構造可查看定位註解。
交互作用與訊號網絡
拖曳節點後放開可帶動位置變化；點選夥伴查看證據。位置與連線長度不代表結合強度，圖中未推定夥伴彼此之間的關係。
更多交互作用夥伴 · 已取得 6 個夥伴
- DDX6P26196 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- GORASP2Q9H8Y8 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- IDH3AP50213 · UniProt INTERACTION · 6 experiments
- MAPK9P45984 · UniProt INTERACTION · 7 experiments
- MDFIQ99750 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- SULT1A4P0DMN0 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
SHMT1 以同源四聚體形式存在，該四聚體由兩個不可缺少的二聚體構成。它也被發現與 BRISC 複合體相關；該複合體至少包含 ABRAXAS2、BRCC3/BRCC36、BABAM2 與 BABAM1/NBA1。另有研究指出 SHMT1 是 de novo thymidylate synthesis complex 的一員，並與 DHFR、TYMS 互作；這些互作依賴 DNA，並促成 DHFR 與 TYMS 和 LMNB1 的共同定位。
疾病與遺傳關聯
Contextual Functional Evidence Matrix
矩陣以「功能主張」為列，以細胞情境、干預條件、量測結果與證據來源為欄，方便比較同一功能在不同條件下的支持情形。只有含情境與實驗資訊的紀錄會列入矩陣；一般功能註解另列於下方。
功能註解總覽 · 11 筆
| 功能面向 | 功能敘述 | 證據類型 | 可查核來源 |
|---|---|---|---|
| 功能 | SHMT1 是 PLP 依賴型酵素，可逆地將 serine 與 THF 轉為 glycine 和 5,10-methylene THF，參與葉酸循環及 methionine、purine、pyrimidine 合成所需的一碳反應。催化機制仍在研究，包含 retro-aldol 裂解及涉及 THF N5 的替代機制。它也可裂解多種 3-hydroxy amino acids，並形成 5-formyltetrahydrofolate；作為 HTMLA，參與 carnitine 生合成第二步，偏好 erythro（S,S）構型且對 L-allo-threonine 效率較高。核內 SHMT1 協助組裝胸苷酸合成複合體並提供 dTMP 合成底物；它亦能結合 RNA、選擇性調節 SHMT2 mRNA 翻譯，影響細胞質與粒線體的 serine、glycine 濃度。 | 含實驗來源 | 證據與來源Pyridoxal phosphate (PLP)-dependent enzyme that catalyzes the reversible conversion of serine and tetrahydrofolate (THF) to glycine and 5,10-methylene THF, serving as a critical component of the folate cycle and facilitating one-carbon biosynthetic reactions essential for methionine, purine, and pyrimidine synthesis. While its central activity involves serine cleavage, the detailed catalytic mechanisms remain under study, including both retro-aldol cleavage of the PLP-serine C(alpha)-C(beta) bond followed by formaldehyde condensation with THF, and alternative nucleophilic displacement mechanisms of the C(alpha) atom of PLP-serine aldimine involving THF's N5 atom (By similarity). Also catalyzes the cleavage of various 3-hydroxy amino acids, such as L-allo-threonine, L-threonine and 3-phenylserine, forming glycine and the corresponding aldehyde through a retro-aldol process; additionally, it catalyzes the formation of 5-formyltetrahydrofolate from 5,10-methenyltetrahydrofolate. Also functions as a hydroxytrimethyllysine aldolase (HTMLA) catalyzing the second step of the carnitine biosynthesis pathway and exhibits substrate preference with the erythro (S,S) configuration, and more efficiency with L-allo-threonine. In the nucleus, first functions as a lamin-binding scaffold protein that is essential for assembling the de novo thymidylate synthesis complex by co-localizing DHFR and TYMS with the nuclear lamina and anchoring the complex to DNA replication sites. Subsequently, provides one-carbon substrates, specifically (6R)-5,10-methylene-5,6,7,8-tetrahydrofolate, in situ for de novo dTMP synthesis to sustain DNA replication and repair during cell proliferation. Importantly, possesses RNA-binding capability, forming complexes that selectively regulate SHMT2 mRNA translation and dynamically modulate cytosolic and mitochondrial serine and glycine concentrations, thus influencing cellular metabolic status PMID 22235121 ↗ · PMID 24698160 ↗ · PMID 30035852 ↗ · PMID 38615009 ↗ · PMID 38996576 ↗ |
| 分子活性 | (6R)-5,10-methylene-5,6,7,8-tetrahydrofolate + glycine + H2O = (6S)-5,6,7,8-tetrahydrofolate + L-serine | 含實驗來源 | 證據與來源(6R)-5,10-methylene-5,6,7,8-tetrahydrofolate + glycine + H2O = (6S)-5,6,7,8-tetrahydrofolate + L-serine PMID 24698160 ↗ · PMID 30035852 ↗ · PMID 38996576 ↗ |
| 分子活性 | L-allo-threonine = acetaldehyde + glycine | 含實驗來源 | |
| 分子活性 | L-threonine = acetaldehyde + glycine | 含實驗來源 | |
| 分子活性 | (3S)-3-hydroxy-N(6),N(6),N(6)-trimethyl-L-lysine = 4-(trimethylamino)butanal + glycine | 含實驗來源 | 證據與來源(3S)-3-hydroxy-N(6),N(6),N(6)-trimethyl-L-lysine = 4-(trimethylamino)butanal + glycine PMID 38615009 ↗ |
| 分子活性 | L-threo-3-phenylserine = benzaldehyde + glycine | 推論支持 | |
| 分子活性 | (6R)-5,10-methenyltetrahydrofolate + H2O = (6S)-5-formyl-5,6,7,8-tetrahydrofolate + H(+) | 推論支持 | 證據與來源(6R)-5,10-methenyltetrahydrofolate + H2O = (6S)-5-formyl-5,6,7,8-tetrahydrofolate + H(+) |
| 分子活性 | 參與一碳代謝及 tetrahydrofolate 的相互轉換。 | 資料庫紀錄 | |
| 分子活性 | 參與胺基酸降解。 | 資料庫紀錄 | |
| 交互作用 | SHMT1 形成由兩個不可缺少二聚體組成的同源四聚體。它被辨識為與 ABRAXAS2 及 BRISC 複合體其他亞基共同存在；該複合體至少包含 ABRAXAS2、BRCC3/BRCC36、BABAM2 與 BABAM1/NBA1。SHMT1 亦屬於至少由 SHMT1、DHFR、TYMS 組成的 de novo thymidylate synthesis complex，並與 DHFR、TYMS 發生依賴 DNA 的互作，促成兩者與 LMNB1 共同定位。 | 含實驗來源 | 證據與來源Homotetramer comprising two obligate dimers. Identified in complex with ABRAXAS2 and the other subunits of the BRISC complex, at least composed of ABRAXAS2, BRCC3/BRCC36, BABAM2 and BABAM1/NBA1. Part of the de novo thymidylate synthesis complex composed at least by SHMT1, DHFR and TYMS. Interacts with DHFR and TYMS; this interaction is DNA-dependent and mediates TYMS and DHFR co-localization with LMNB1 PMID 22235121 ↗ · PMID 24075985 ↗ · PMID 24698160 ↗ · PMID 25619277 ↗ · PMID 30035852 ↗ · PMID 38996576 ↗ · PMID 9753690 ↗ |
| 細胞定位 | SHMT1 位於細胞質與細胞核，核轉位依賴 RAN，且不受寡聚化狀態或催化活性影響。細胞質中的 Lys-48 連結泛素化促進其降解；核內 Lys-63 連結泛素化則防止降解。S 期細胞中的 SHMT1 主要經 SUMO 化並定位於細胞核，且在 G2/M 期持續留核；SUMO 化發生於核孔並與核輸入相關。DNA 合成期間，它作為胸苷酸合成複合體成員定位於複製叉。 | 含實驗來源 | 證據與來源Cytoplasm; Nucleus; Nuclear translocation is RAN-dependent and is independent from both the oligomerization state and the catalytic activity. In the cytoplasm, SHMT1 degradation is facilitated by 'Lys-48'-linked ubiquitination, whereas in the nucleus, 'Lys-63'-linked ubiquitination prevents degradation. Predominantly sumoylated and localized to the nucleus in S phase cells and remains in the nucleus during the G2/M phase of the cell cycle. Sumoylation occurs at the nuclear pore and is linked to nuclear import. As a component of the de novo thymidylate synthesis complex, localizes specifically to replication forks during DNA synthesis PMID 17446168 ↗ · PMID 30035852 ↗ · PMID 22235121 ↗ |
核酸與蛋白質序列
AAGCCCAAGCCTGGCGCGCAGAGTGCACCTTCCTGAGCTC40GAGCGGTCCAGCGCCAAGTTCGGGGTTTGGGGTTGGAGCG80GCTGGTCACGTGGCTGGCCCGCGGCGGTGCGCGGGGCGTT120GGGTCAGCGGGTCTGGGACTGGTGGCACCGGCGGCGGCGT160AGGACGGAGGCGTCGCTAGGCAGCTTCGAACCAGTGCAAT200GACGATGCCAGTCAACGGGGCCCACAAGGATGCTGACCTG240TGGTCCTCACATGACAAGATGCTGGCACAACCCCTCAAAG280ACAGTGATGTTGAGGTTTACAACATCATTAAGAAGGAGAG320TAACCGGCAGAGGGTTGGATTGGAGCTGATTGCCTCGGAG360AATTTCGCCAGCCGAGCAGTTTTGGAGGCCCTAGGCTCTT400GCTTAAATAACAAATACTCTGAGGGGTACCCGGGCCAGAG440ATACTATGGCGGGACTGAGTTTATTGATGAACTGGAGACC480CTCTGTCAGAAGCGAGCCCTGCAGGCCTATAAGCTGGACC520CACAGTGCTGGGGGGTCAACGTCCAGCCCTACTCAGGCTC560CCCTGCAAACTTTGCTGTGTACACTGCCCTGGTGGAACCC600CATGGGCGCATCATGGGCCTGGACCTTCCGGATGGGGGCC640ACCTGACCCATGGGTTCATGACAGACAAGAAGAAAATCTC680TGCCACGTCCATCTTCTTTGAATCTATGCCCTACAAGGTG720AACCCAGATACTGGCTACATCAACTATGACCAGCTGGAGG760AGAACGCACGCCTCTTCCACCCGAAGCTGATCATCGCAGG800AACCAGCTGCTACTCCCGAAACCTGGAATATGCCCGGCTA840CGGAAGATTGCAGATGAGAACGGGGCGTATCTCATGGCGG880ACATGGCTCACATCAGCGGGCTGGTGGCGGCTGGCGTGGT920GCCCTCCCCATTTGAACACTGCCATGTGGTGACCACCACC960cDNA 使用 DNA 字母 T；mRNA 模式改以 U 顯示。轉錄本保留已註解的非編碼區，未另外加入 poly(A) 尾；非編碼 RNA 的參考轉錄本也可能仍需後續加工。數字為所選序列的 1-based 位置。長序列以黃色捲軸瀏覽，可複製或下載完整轉錄本與蛋白質；基因組 DNA 隨捲動取得所需範圍。