基因總覽
SPAST 是人類的蛋白質編碼基因,產物 spastin 歸屬 AAA ATPase 家族的 Spastin 次家族。spastin 是具 ATP 依賴性的微管切割蛋白,能辨識特定修飾狀態的微管。其蛋白質具有 MIT domain,並含有多段與微管作用、細胞內定位及蛋白質互作有關的區域;蛋白質序列亦包含核定位與核輸出訊號。這些結構特色與其在細胞不同區域執行功能相符。
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 |
|---|---|---|
| ENST00000315285 ★ | 32,063,556–32,157,637 | 17 |
| ENST00000713716 | 32,063,525–32,157,637 | 18 |
| ENST00000646571 | 32,063,525–32,157,637 | 16 |
| ENST00000621856 | 32,063,525–32,157,637 | 17 |
| ENST00000642455 | 32,063,525–32,157,637 | 16 |
| ENST00000933131 | 32,063,525–32,157,637 | 15 |
| ENST00000933132 | 32,063,525–32,157,637 | 17 |
| ENST00000933133 | 32,063,525–32,157,637 | 15 |
| ENST00001031264 | 32,063,525–32,157,636 | 16 |
| ENST00001085492 | 32,063,525–32,157,637 | 16 |
| ENST00001117555 | 32,063,525–32,064,878 | 2 |
| ENST00000645671 | 32,063,832–32,154,757 | 14 |
顯示 12/19 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
spastin 的主要作用是利用 ATP 切割微管。它偏好辨識帶有短 polyglutamate 尾端的微管;當每個 tubulin 上的 glutamate 數由一個增加至八個時,切割活性隨之提升,超過此修飾程度後則下降。此活性不依賴 tubulin 的乙醯化或去酪胺酸化。切割反應可將微管解離為 alpha/beta tubulin 異二聚體,並促進細胞內微管陣列重新組織,以及微管成核後自中心體釋放。
這項微管重整能力對軸突、紡錘體與纖毛等複雜微管結構的形成及維持十分重要。SPAST 也可能參與軸突生長與分枝形成。除微管相關功能外,spastin 參與細胞質分裂的切離階段,以及後期的核膜重組,並與 ESCRT-III complex 協同作用。
在細胞質分裂期間,spastin 可能由 IST1 招募至中體,並與 ESCRT-III complex 一同參與膜裂解。於有絲分裂後期,IST1 也會將其帶至核膜;spastin 在該處切割微管,促進核膜封合及有絲分裂紡錘體解體。這些過程使微管切割活動連結到細胞分裂時的膜重塑與結構轉換。
spastin 亦參與內質網至高基氏體的膜運輸,以及胞內體回收。它由 IST1 招募至胞內體,透過切割微管調節早期胞內體的管狀結構形成與回收。此外,SPAST 也與脂質代謝有關,能調節脂滴的大小與分布。
Promoter 與基因調控
>SPAST ENST00000315285 GRCh38 chr2:32062556-32063656 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 GGGGGAGCTCAATGTGATGCATTGATAAACCCGCTCTTAAGAGCACTCGTTTCCAGTTACTTTCTATTCG GTGGGTCTCCAGCCAAGATTCCAGGTCCCAGGAGAATCTGACTGACCTAGTGTTTGCTTCCGCCTTTGCG GTCTGGGTTCTGTGCTTGCAGCTCATTAGAATACAGGGAGCAGAGACAAGCAGGTAGTTTCCCAAAGGAA GGGATGCTGAGTAGATTAAAAAAAAAGTGTAGATTCTTCAGTAAACTATGGGATGGTAACTATGCAAAAC CTAAGATTTCCCTTATTCAAATAAATTATCTTTCATATTAGACATCTAAATATGCACTAATTTAGTTAAA CCCCTGGGTTAGTTGATCTCATCACACTGAGCTAACATTTTTGTTGCTGTTGTTTGCAGTGACCTGAAGT TTCTTATCTTCACAATTGCTTTCCTCTCAAATAATTCCCAGATTTTAAATTTTTATTTTATTTTTTCTGG AGACGGAGTCTCGCTCTGTCGCCCAGGCTGGAGTGCAGTGGCGCGATCTCAGCTCACTTGCAGCCTCTGC CTCCCGAGTTCAAGCGATTCTCCGGCCTTAGCCTTCCAACCAGCTGGGACTACAGGCGCGCGCCCCCACG CCCGGCTAATTTAATTCCCAGATTGATATCCATTGCTTCTGAGATGGGCCAATTATCCTTCGGAGAAGAC TTAGGTCGCCTGGCAGAAAAAGATGAAAGAAATCTAAGAAAACGACGACACTGAGAGAGGAGCCTAGCGA ACCAGCAGAGCGACCCCAAGCCGCAATTCCCCCTTCCGTGGATCGATTACGAAGGCTTCCTGGCAGGAGC TCTCCAGGGCTGCCGACGTGAGCCGAACTGCACATTGGGAACTGTAGTTGAGTGGGAAAGCCGAGAGGCG GGGGCCGCACACGCGTACAGGGGCCCCGGTCAACAAAGACGCGCCGTGCGCGCGCGCGCCGGAGAAAAAC ACGGGAAGACGTGCGCGTGCGCGGCCGCCGCTGGGAGCCACCAGGCGGCGGAGAGGACAGCGACAGGAAG GGAGGGGCCCGAGCCACCGACTGCAGGAGGAGAAGGGGTTGTGCTCCTGGC
EPDnew 實驗支持 promoter/TSS · 2 筆
| EPDnew ID | TSS(1-based) | 股向 | 來源顯示區間 |
|---|---|---|---|
| SPAST_2 ↗ | 2:32,063,533 | 正股 | 32,063,484–32,063,543 |
| SPAST_1 ↗ | 2:32,063,696 | 正股 | 32,063,647–32,063,706 |
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
ENSR2_B8CRS · promoter · 32063066–32063980 · regulatory
ENSR2_59JLTH · CTCF_binding_site · 32063569–32063590 · regulatory
· motif · 32062649–32062662 · motif
· motif · 32062649–32062662 · motif
· motif · 32062680–32062691 · motif
· motif · 32062680–32062691 · motif
· motif · 32062682–32062699 · motif
· motif · 32062691–32062699 · motif
· motif · 32062691–32062706 · motif
· motif · 32062753–32062766 · motif
· motif · 32062753–32062766 · motif
· motif · 32063336–32063351 · motif
· motif · 32063343–32063360 · motif
· motif · 32063459–32063469 · motif
· motif · 32063471–32063482 · motif
· motif · 32063471–32063482 · motif
· motif · 32063512–32063523 · motif
· motif · 32063512–32063523 · motif
· motif · 32063514–32063525 · motif
· motif · 32063514–32063525 · motif
· motif · 32063547–32063558 · motif
· motif · 32063547–32063558 · motif
· motif · 32063571–32063587 · motif
· motif · 32063670–32063680 · motif
· motif · 32063781–32063796 · motif
· motif · 32063793–32063803 · motif
· motif · 32063802–32063812 · motif
· motif · 32063819–32063832 · motif
· motif · 32063819–32063832 · motif
· motif · 32064917–32064926 · motif
· motif · 32065909–32065921 · motif
蛋白質結構域與序列
參考蛋白質長度:616 aa
spastin 屬於 AAA ATPase 家族的 Spastin 次家族,所列蛋白質長度為 616 個胺基酸。其 MIT domain 位於第 120–195 位;第 228–616 位足以支持微管切割。第 270–328 位與微管作用及切割所需功能有關。蛋白質另有核定位訊號與核輸出訊號,部分區段被註記為無序區。
蛋白質三維結構
細胞內定位
spastin 的定位會隨細胞週期改變:間期主要位於細胞核,細胞分裂時則依序與中心體、紡錘體微管、中區及中體相關;中體定位需要 CHMP1B。 它也富集於分化後神經元的遠端軸突與分枝。 異構型 1 可定位於內質網管狀網絡,異構型 3 則是主要的胞內體型態。 兩種異構型均可在有絲分裂後期由 IST1 招募至核膜。
深綠色圓點:來源記載的蛋白質定位;數量不表示含量。
未繪示構造:Membrane;Midbody;Cell projection, axon;Lipid droplet。這些構造未在通用細胞圖中標點,仍保留來源定位名稱。
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 3 個夥伴
- ATL1Q8WXF7-1 · UniProt INTERACTION · 4 experiments
- FBXL17Q9UF56 · UniProt INTERACTION · 3 experiments · 2 筆來源紀錄
- ZFYVE27Q5T4F4 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
spastin 多數時間呈單體,但會短暫組成同源六聚體;此寡聚化似乎是催化活性的前提。ATP 結合於相鄰次單元之間,可穩定六聚體;六聚體呈環狀,微管在切割前穿過其中。spastin 至少部分透過 alpha-tubulin 與 beta-tubulin 尾端結合微管,卻不強烈結合 tubulin 異二聚體。它也與 CHMP1B 直接結合,並與 IST1、SSNA1、ATL1、RTN1、ZFYVE27 和 REEP1 互作;與 RTN2 的互作見於異構型 1,而非異構型 3。
疾病與遺傳關聯
SPAST 的變異與常染色體顯性遺傳的 Spastic paraplegia 4(SPG4)有關。此神經退化性疾病以雙下肢逐漸進展的無力與痙攣為特徵,進展速度及症狀嚴重程度差異甚大。初期可能出現平衡困難、腿部僵硬、肌肉痙攣或行走時拖曳腳趾;部分患者可能有膀胱症狀,或無力與僵硬擴及身體其他部位。
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 · 8 筆
| 功能面向 | 功能敘述 | 證據類型 | 可查核來源 |
|---|---|---|---|
| 功能 | spastin 是 ATP 依賴性的微管切割蛋白,偏好辨識帶有短 polyglutamate 尾端的微管;每個 tubulin 的 glutamate 數由一增至八時,切割活性上升,超過此程度則下降,且不依賴 tubulin 乙醯化或去酪胺酸化。切割可促進微管陣列重整及微管自中心體釋放,對軸突、紡錘體和纖毛的複雜微管結構形成與維持重要。SPAST 也參與細胞質分裂切離、後期核膜重組、內質網至高基氏體運輸及胞內體回收;其軸突生長與分枝功能則可能存在。 | 含實驗來源 | 證據與來源ATP-dependent microtubule severing protein that specifically recognizes and cuts microtubules that are polyglutamylated. Preferentially recognizes and acts on microtubules decorated with short polyglutamate tails: severing activity increases as the number of glutamates per tubulin rises from one to eight, but decreases beyond this glutamylation threshold. Severing activity is not dependent on tubulin acetylation or detyrosination. Microtubule severing promotes reorganization of cellular microtubule arrays and the release of microtubules from the centrosome following nucleation. It is critical for the biogenesis and maintenance of complex microtubule arrays in axons, spindles and cilia. SPAST is involved in abscission step of cytokinesis and nuclear envelope reassembly during anaphase in cooperation with the ESCRT-III complex. Recruited at the midbody, probably by IST1, and participates in membrane fission during abscission together with the ESCRT-III complex. Recruited to the nuclear membrane by IST1 and mediates microtubule severing, promoting nuclear envelope sealing and mitotic spindle disassembly during late anaphase. Required for membrane traffic from the endoplasmic reticulum (ER) to the Golgi and endosome recycling. Recruited by IST1 to endosomes and regulates early endosomal tubulation and recycling by mediating microtubule severing. Probably plays a role in axon growth and the formation of axonal branches PMID 11809724 ↗ · PMID 15716377 ↗ · PMID 16219033 ↗ · PMID 17389232 ↗ · PMID 19000169 ↗ · PMID 20530212 ↗ · PMID 21310966 ↗ · PMID 22637577 ↗ · PMID 23897888 ↗ · PMID 26040712 ↗ · PMID 26875866 ↗ |
| 功能 | SPAST 參與脂質代謝,作用包括調節脂滴的大小與分布。 | 含實驗來源 | 證據與來源Involved in lipid metabolism by regulating the size and distribution of lipid droplets PMID 25875445 ↗ |
| 分子活性 | n ATP + n H2O + a microtubule = n ADP + n phosphate + (n+1) alpha/beta tubulin heterodimers. | 含實驗來源 | 證據與來源n ATP + n H2O + a microtubule = n ADP + n phosphate + (n+1) alpha/beta tubulin heterodimers. PMID 15716377 ↗ · PMID 16219033 ↗ · PMID 16815977 ↗ · PMID 17389232 ↗ · PMID 18410514 ↗ · PMID 22637577 ↗ |
| 交互作用 | spastin 多數時間為單體,但會短暫形成同源六聚體;寡聚化似乎是催化活性的前提,ATP 與相鄰次單元結合可穩定六聚體。六聚體呈環狀,微管在切割前穿過其中,並至少部分透過 alpha-tubulin 與 beta-tubulin 尾端結合微管,但不強烈結合 tubulin 異二聚體。spastin 直接透過 MIT domain 結合 CHMP1B,也與 SSNA1、ATL1、RTN1、ZFYVE27、REEP1 和 IST1 互作;只有異構型 1 與 RTN2 互作。 | 含實驗來源 | 證據與來源Homohexamer. Mostly monomeric, but assembles into hexameric structure for short periods of time. Oligomerization seems to be a prerequisite for catalytic activity. Binding to ATP in a cleft between two adjacent subunits stabilizes the homohexameric form. Binds to microtubules at least in part via the alpha-tubulin and beta-tubulin tails. The hexamer adopts a ring conformation through which microtubules pass prior to being severed. Does not interact strongly with tubulin heterodimers. Interacts (via MIT domain) with CHMP1B; the interaction is direct. Interacts with SSNA1. Interacts with ATL1. Interacts with RTN1. Interacts with ZFYVE27. Isoform 1 but not isoform 3 interacts with RTN2. Interacts with REEP1. Interacts (via MIT domain) with IST1 PMID 15269182 ↗ · PMID 15537668 ↗ · PMID 15716377 ↗ · PMID 16339213 ↗ · PMID 16602018 ↗ · PMID 16815977 ↗ · PMID 16826525 ↗ · PMID 17389232 ↗ · PMID 18997780 ↗ · PMID 20200447 ↗ · PMID 22232211 ↗ · PMID 22637577 ↗ · PMID 23272056 ↗ · PMID 23897888 ↗ · PMID 23969831 ↗ · PMID 25390646 ↗ · PMID 26040712 ↗ |
| 細胞定位 | spastin 可與膜及多種細胞區域相關,並能在膜內形成髮夾狀結構。其中心體定位不依賴微管;分裂細胞的中體定位則需要 CHMP1B。它富集於分化後神經元的遠端軸突與分枝;間期主要位於細胞核,細胞分裂時依序與中心體、紡錘體微管、中區及中體相關。 | 含實驗來源 | 證據與來源Membrane / Peripheral membrane protein; Endoplasmic reticulum; Midbody; Cytoplasm, cytoskeleton, microtubule organizing center, centrosome; Cytoplasm, cytoskeleton; Cytoplasm, perinuclear region; Nucleus; Cytoplasm, cytoskeleton, spindle; Cytoplasm; Cell projection, axon; Forms an intramembrane hairpin-like structure in the membrane. Localization to the centrosome is independent of microtubules. Localizes to the midbody of dividing cells, and this requires CHMP1B. Enriched in the distal axons and branches of postmitotic neurons. Mainly nuclear in interphase cells and becomes associated with the centrosomes, spindle microtubules, midzone and finally the midbody during cell division PMID 19000169 ↗ · PMID 20200447 ↗ · PMID 16602018 ↗ · PMID 18997780 ↗ · PMID 21310966 ↗ · PMID 25390646 ↗ · PMID 15269182 ↗ · PMID 15891913 ↗ · PMID 15716377 ↗ · PMID 17389232 ↗ · PMID 18410514 ↗ · PMID 11809724 ↗ · PMID 15147984 ↗ · PMID 15537668 ↗ · PMID 16026783 ↗ |
| 細胞定位 | 異構型 1 可定位於內質網膜、核膜、脂滴、細胞骨架及胞內體,並能在膜內形成髮夾狀結構;它也定位於內質網管狀網絡。有絲分裂後期時,IST1 會將此異構型招募至核膜。 | 含實驗來源 | 證據與來源Isoform 1; Endoplasmic reticulum membrane / Peripheral membrane protein; Nucleus membrane; Lipid droplet; Cytoplasm, cytoskeleton; Endosome; Forms an intramembrane hairpin-like structure in the membrane. Recruited to nuclear membrane by IST1 during late anaphase. Localizes to endoplasmic reticulum tubular network PMID 19000169 ↗ · PMID 23969831 ↗ · PMID 20200447 ↗ · PMID 26040712 ↗ · PMID 25875445 ↗ · PMID 23897888 ↗ |
| 細胞定位 | 異構型 3 可定位於細胞質、胞內體、核膜及含中心體的微管組織中心,並構成主要的胞內體型態。有絲分裂後期時,IST1 會將此異構型招募至核膜。 | 含實驗來源 | 證據與來源Isoform 3; Cytoplasm; Endosome; Nucleus membrane; Cytoplasm, cytoskeleton, microtubule organizing center, centrosome; Constitutes the main endosomal form. Recruited to nuclear membrane by IST1 during late anaphase PMID 20200447 ↗ · PMID 23969831 ↗ · PMID 19000169 ↗ · PMID 23897888 ↗ · PMID 16026783 ↗ · PMID 26040712 ↗ · PMID 25390646 ↗ |
| 疾病關聯 | SPAST 變異與常染色體顯性 Spastic paraplegia 4(SPG4)有關。此神經退化性疾病造成雙下肢緩慢、逐步進展的無力與痙攣,但進展速度及嚴重程度差異很大。初期可能有平衡困難、腿部無力與僵硬、肌肉痙攣或行走時拖曳腳趾;部分患者可能出現膀胱症狀,或無力與僵硬擴及其他身體部位。 | 含實驗來源 | 證據與來源Spastic paraplegia 4, autosomal dominant SPG4 A form of spastic paraplegia, a neurodegenerative disorder characterized by a slow, gradual, progressive weakness and spasticity of the lower limbs. Rate of progression and the severity of symptoms are quite variable. Initial symptoms may include difficulty with balance, weakness and stiffness in the legs, muscle spasms, and dragging the toes when walking. In some forms of the disorder, bladder symptoms (such as incontinence) may appear, or the weakness and stiffness may spread to other parts of the body. The disease is caused by variants affecting the gene represented in this entry MIM: 182601 PMID 10610178 ↗ · PMID 10699187 ↗ · PMID 11015453 ↗ · PMID 11039577 ↗ · PMID 11087788 ↗ · PMID 11309678 ↗ · PMID 11809724 ↗ · PMID 11843700 ↗ · PMID 11985387 ↗ · PMID 12124993 ↗ · PMID 12161613 ↗ · PMID 12163196 ↗ · PMID 12202986 ↗ · PMID 12460147 ↗ · PMID 12552568 ↗ · PMID 12939659 ↗ · PMID 14732620 ↗ · PMID 15159500 ↗ · PMID 15210521 ↗ · PMID 15248095 ↗ · PMID 15326248 ↗ · PMID 15482961 ↗ · PMID 15667412 ↗ · PMID 15716377 ↗ · PMID 15891913 ↗ · PMID 16339213 ↗ · PMID 16682546 ↗ · PMID 16684598 ↗ · PMID 17389232 ↗ · PMID 17594340 ↗ |
核酸與蛋白質序列
GCGGCCGCCGCTGGGAGCCACCAGGCGGCGGAGAGGACAG40CGACAGGAAGGGAGGGGCCCGAGCCACCGACTGCAGGAGG80AGAAGGGGTTGTGCTCCTGGCCGAGGAAGGAGAAAGGGGC120GGGGCCGGCGGGCAGCGTGCGGCAGTGCGGAGCTCCTGAG160ACCGGCGGGCACACGGGGGTCTGTGGCCCCCGCCGTAGCA200GTGGCTGCCGCCGTCGCTTGGTTCCCGTCGGTCTGCGGGA240GGCGGGTTATGGCGGCGGCGGCAGTGAGAGCTGTGAATGA280ATTCTCCGGGTGGACGAGGGAAGAAGAAAGGCTCCGGCGG320CGCCAGCAACCCGGTGCCTCCCAGGCCTCCGCCCCCTTGC360CTGGCCCCCGCCCCTCCCGCCGCCGGGCCGGCCCCTCCGC400CCGAGTCGCCGCATAAGCGGAACCTGTACTATTTCTCCTA440CCCGCTGTTTGTAGGCTTCGCGCTGCTGCGTTTGGTCGCC480TTCCACCTGGGGCTCCTCTTCGTGTGGCTCTGCCAGCGCT520TCTCCCGCGCCCTCATGGCAGCCAAGAGGAGCTCCGGGGC560CGCGCCAGCACCTGCCTCGGCCTCGGCCCCGGCGCCGGTG600CCGGGCGGCGAGGCCGAGCGCGTCCGAGTCTTCCACAAAC640AGGCCTTCGAGTACATCTCCATTGCCCTGCGCATCGATGA680GGATGAGAAAGCAGGACAGAAGGAGCAAGCTGTGGAATGG720TATAAGAAAGGTATTGAAGAACTGGAAAAAGGAATAGCTG760TTATAGTTACAGGACAAGGTGAACAGTGTGAAAGAGCTAG800ACGCCTTCAAGCTAAAATGATGACTAATTTGGTTATGGCC840AAGGACCGCTTACAACTTCTAGAGAAGATGCAACCAGTTT880TGCCATTTTCCAAGTCACAAACGGACGTCTATAATGACAG920TACTAACTTGGCATGCCGCAATGGACATCTCCAGTCAGAA960cDNA 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。