遺伝子名: mediator complex subunit 12
別名: HOPA, OPA1, CAGH45, TNRC11, TRAP230, KIAA0192
染色体: X
遺伝子座: Xq13.1
遺伝カテゴリー: Genetic Association-Rare Single Gene variant, Genetic Association-Syndromic-Rare single gene variant
関連疾患:　
Lujan-Fryns syndrome 309520 XLR
Ohdo syndrome, X-linked 300895 XLR
Opitz-Kaveggia syndrome 305450 XLR

omim.org/entry/611472

機能

転写の開始は、前開始複合体と呼ばれる巨大なタンパク質の集合体によって一部制御されている。この転写開始前複合体の構成要素は、Mediatorと呼ばれる1.2 MDaのタンパク質の集合体である。このMediatorコンポーネントは、MED12遺伝子がコードするタンパク質であるMediator complex subunit 12 (MED12)、MED13、CDK8キナーゼ、およびサイクリンCを含むCDK8サブコンプレックスと結合する。MED12タンパク質は、CDK8キナーゼの活性化に不可欠である。この遺伝子の欠損は、X-linked Opitz-Kaveggia症候群（FG症候群としても知られている）やLujan-Fryns症候群を引き起こす。

Zhouら（2002）は、ヒト胚のcDNA発現ライブラリーを用いた酵母2ハイブリッド解析により、SOX9の転写活性化ドメイン（608160）がTRAP230のプロリン、グルタミン、ロイシンリッチ（PQL）ドメインと相互作用することを発見した。In vitroおよびin vivoのアッセイでは、これらのタンパク質が内因性に相互作用し、HeLa細胞の核溶解液中で他のいくつかのTRAP複合体タンパク質と結合していることが確認された。SOX9とTRAP230は、培養したヒト胚軟骨細胞の核内でコロケーションしていた。TRAP230の単離されたPQLドメインは、SOX9の活性をドミナントネガティブに阻害することがわかった。

p21(CDKN1A; 116899)は、p53(TP53; 191170)依存性の細胞周期停止の重要なメディエーターである。Donnerら(2007)は、ヒト細胞株におけるp21プロモーターの転写活性が、異なるp53活性化刺激に応じて変化することを発見した。コアメディエーターのサブユニットであるMED1 (PPARBP; 604311)とMED17 (603810)は、使用したp53活性化刺激にかかわらず、p21遺伝子にリクルートされた。一方、メディエーターのCDKモジュールを構成する3つのサブユニット、CDK8（603184）、MED12、サイクリンC（CCNC；123838）は、p53を活性化する非遺伝毒性薬であるナットリン-3で処理した後にリクルートされたが、紫外線Cで誘発されるDNA損傷には反応しなかった。

Dingら（2008）は、MED12がヒトの非神経細胞株における一連の神経細胞特異的遺伝子の転写抑制に必要であり、この抑制はCDK8およびCYCCとは独立していることを示した。Yeast 2-hybrid解析では、MED12のC末端ドメインが、H3K9ヒストンメチル化酵素G9A (EHMT2; 604599)と直接相互作用することが示された。変異解析の結果、MED12のpro-glu-leu (PQL)ドメインはG9Aのアンキリンリピートドメインと相互作用し、より弱くG9Aのcys-richドメインとも相互作用することが明らかになった。MED12を含む精製されたHeLa細胞のMediator複合体は、G9Aと、repressor element-1 (RE1)を介して機能する遺伝子リプレッサーであるREST (600571)と直接相互作用した。HEK293細胞に内在するRESTは、RE1部位を持つレポーター遺伝子の発現を抑制し、MED12またはG9Aのいずれかをノックダウンすると、その抑制効果が消失した。MED12を欠損させると、RESTによるRE1部位の占有に影響を与えることなく、G9AとRE1要素との結合が有意に減少し、G9AによるH3K9のジメチル化のレベルが低下した。Opitz-Kaveggia症候群（305450）のMED12 arg961-to-trp（R961W; 300188.0001）変異とLujan-Fryns症候群（309520）のMED12 asn1007-to-ser（N1007S; 300188.0002）変異は、ともにMediatorのRE1要素へのリクルートを損ない、REST標的遺伝子の抑制を選択的に阻害した。Dingら（2008）は、神経細胞遺伝子のエピジェネティックサイレンシングにおいて、メディエーター複合体のMED12がRESTとG9Aを結びつけていると結論づけている。

長いノンコーディングRNA（lncRNA）の中には、noncoding RNA-activating（ncRNA-a）と呼ばれるものがあり、シスを介して隣接する遺伝子を活性化する機能を持っている。Laiら（2013）は、ヒトHEK293細胞を用いた異種レポーターアッセイにおいて、コアクチベーター複合体の構成要素であるMediatorを欠損させると、ノンコーディングRNAによる転写の活性化が特異的かつ強力に抑制されることを報告した。生体内では、MediatorはncRNA-aターゲット遺伝子にリクルートされ、その発現を制御している。Laiら（2013）は、ncRNA-aがMediatorと相互作用して、そのクロマチン局在やヒストンH3セリン-10に対するキナーゼ活性を制御していることを示した。疾患の原因となるMED12変異を有するMediator複合体は、活性化するncRNAとの結合能力が低下していた。染色体立体構造解析により、ncRNA-a遺伝子座とその標的の間にDNAループが存在することが確認された。重要なのは、MediatorサブユニットやncRNA-aを欠損させると、2つの遺伝子座の間のクロマチンループが減少することである。Laiら（2013）は、今回の結果により、ヒトのMediator複合体が活性化型ncRNAのトランスデューサーであることが明らかになり、ヒトの疾患におけるMediatorと活性化型ncRNAの関連性の重要性が浮き彫りになったと結論づけている。

発現

Nagaseら（1996）は、ヒト細胞株KG-1からKIAA0192と呼ばれるcDNAをクローニングした。彼らは、このcDNAがCAG（gln）リピートのストレッチを含み、2,124アミノ酸のタンパク質をコードしていることを発見した。

Itoら（1999）は、HeLa細胞株を用いて、甲状腺ホルモン受容体関連タンパク質（TRAP）複合体（300182参照）の230kDサブユニットをコードする同じ遺伝子、TRAP230をクローニングした。TRAP230タンパク質の配列は、他にも2つの部分配列の報告がありました。CAG H45（Margolisら、1997年）、および染色体Xq13に位置するPhilibertら（1998年）によるHOPAと呼ばれる反対側のペア（OPA）を含むタンパク質である。また、TRAP230は、N末端付近に2つのオーバーラップしたリガンド依存性核ホルモン受容体シグネチャー認識モチーフ（LxxLLモチーフ）を持ち、CAGトリヌクレオチドリピートに起因する高度にグルタミンに富んだC末端領域を持っている。配列比較の結果、TRAP230は、線虫の仮説的タンパク質（CEF47A4）とも有意な相同性を持つことがわかった。このタンパク質は、TRAP230と領域的に23%の同一性と40%の類似性を持ち、また、C末端付近に特徴的なグルタミンリッチ配列を有している。複数のヒト組織のノーザンブロット解析により、TRAP230遺伝子は約7.6kbの転写産物としてユビキタスに発現していることがわかった。

HOPA遺伝子の転写産物とそのマウスオルソログであるMopa1のノーザンブロット解析により、Philibertら（1999）は、中枢神経系やその他の組織全体に1つだけの転写産物が発現しており、その転写産物は胎児の初期発生時に高発現することを示した。OPA（反対側のペア）要素の存在は、HOPAが組織または発生に特異的な制御下にあることを強く示唆した（Grabowskiら、1991年）。

自閉症スペクトラムASDとの関係

MED12遺伝子の稀な変異は、最初にBeyerら（2002年）のASDプロバンドで同定され、最近ではSimon Simplex Collectionの男性ASDプロバンドでMED12のX連鎖変異が観察されている（Wangら、2020年）。MED12の変異は、Opitz-Kaveggia症候群（Rishegら、2007年）、Lujan-Fryns症候群（Schwartzら、2007年）、およびX-linked Ohdo症候群（Vulto-van Silfhoutら、2013年）を含む、知的障害のいくつかの症候性形態と関連している。MED12関連症候群に関連する表現型のレビューでは、自閉症的特徴を含む行動異常がLujan-Fryns症候群の個人で頻繁に観察されることが報告されている（Graham and Schwartz, 2013）。Polla et al, 2020年、神経発達障害を呈し、MED12のde novo変異を有する女性18人のコホートの特徴を明らかにした。de novoのタンパク質切断型MED12バリアントは、知的障害、顔面異形、低身長、骨格異常、摂食障害、その他の様々な異常からなる重度の症候群的表現型と関連していることが判明した。一方、de novoのミスセンスバリアントは、重度の知的障害、自閉症スペクトラム障害または自閉症的特徴、制限された言語、その他の様々な異常を含む、特異性は低いが均質な表現型と関連していた。自閉症スペクトラム障害は、これまでに知的障害を伴うコホートからMED12のデノボ・ミスセンスバリアントを持つ2人の女性患者に観察されていた（Fieremans et al.2016; Halvardson et al.2016）。ドイツの集団コホート（Beyerら、2002年）およびSCAPコホート（Michaelisら、2000年）では、MED12遺伝子の12bp重複と自閉症との間に遺伝的関連は認められていないが、北欧の集団コホートでは、この重複と統合失調症との間に遺伝的関連が認められている（Philibert 2006年）。