ヒトとマウスの間の保存されたube3a細胞内分布は、非相対的アイソフォームによって促進されます

正常な神経発達に不可欠なヒトUBE3A遺伝子は、3つのユビキチンE3リガーゼA（UBE3A）タンパク質アイソフォームをコードします。ただし、これらのヒトUBE3Aアイソフォームの細胞内局在と相対的存在量は不明です。以前にマウスで報告されたように、UBE3Aは主にヒトニューロンの核であることがわかりました。ただし、この保存された細胞内分布は、著しく異なるCIS作用メカニズムによって達成されます。サイトゾルマウスMUBE3A-ISO2と相同であるヒトHUBE3A-ISO3のN末端における単一のアミノ酸欠失は、核への転座をもたらします。このSinge Amino-Acidの欠失は、類人猿と旧世界のサルと共有されており、先行する細胞質Hube3a-iso2アイソフォームの外観が先行しています。このHube3A-ISO2アイソフォームは、新世界のサルと古い世界の猿の系統が細前筋（Tarsiidae）から分離された後に発生しました。非コーディングエクソンでの単一のヌクレオチドが失われたため、このエクソンはUBE3Aタンパク質の残りの部分でフレームになりました。ヒト脳サンプルのRNA-seq分析は、ヒトUBE3Aアイソフォームが代替スプライシングによって生じることを示しました。ヒトニューロンにおけるUBE3Aの主要な核濃縮と一致して、2つの核局在性の高いアイソフォームであるHube3A-Iso1と-iso3は、UBE3Aの最も豊富に発現したアイソフォームですが、Hube3a-Iso2は細胞質UBE3Aの小さなプールを維持しています。私たちの発見は、UBE3Aの局在化と進化に関する新しい洞察を提供し、エンジェルマン症候群の遺伝子治療アプローチに重要な意味を持つ可能性があります。

The human UBE3A gene, which is essential for normal neurodevelopment, encodes three Ubiquitin E3 ligase A (UBE3A) protein isoforms. However, the subcellular localization and relative abundance of these human UBE3A isoforms are unknown. We found, as previously reported in mice, that UBE3A is predominantly nuclear in human neurons. However, this conserved subcellular distribution is achieved by strikingly distinct cis-acting mechanisms. A single amino-acid deletion in the N-terminus of human hUBE3A-Iso3, which is homologous to cytosolic mouse mUBE3A-Iso2, results in its translocation to the nucleus. This singe amino-acid deletion is shared with apes and Old World monkeys and was preceded by the appearance of the cytosolic hUBE3A-Iso2 isoform. This hUBE3A-Iso2 isoform arose after the lineage of New World monkeys and Old World monkeys separated from the Tarsiers (Tarsiidae). Due to the loss of a single nucleotide in a non-coding exon, this exon became in frame with the remainder of the UBE3A protein. RNA-seq analysis of human brain samples showed that the human UBE3A isoforms arise by alternative splicing. Consistent with the predominant nuclear enrichment of UBE3A in human neurons, the two nuclear-localized isoforms, hUBE3A-Iso1 and -Iso3, are the most abundantly expressed isoforms of UBE3A, while hUBE3A-Iso2 maintains a small pool of cytosolic UBE3A. Our findings provide new insight into UBE3A localization and evolution and may have important implications for gene therapy approaches in Angelman syndrome.