RPS6KA3遺伝子

遺伝子名:　RIBOSOMAL PROTEIN S6 KINASE A3; RPS6KA3
別名:　RIBOSOMAL PROTEIN S6 KINASE, 90-KD, 3
RIBOSOMAL S6 KINASE 2; RSK2
MITOGEN-ACTIVATED PROTEIN KINASE-ACTIVATED PROTEIN KINASE 1B; MAPKAPK1B
MAPKAP KINASE 1B
ISPK1
染色体: X
遺伝子座:　Xp22.12
遺伝カテゴリー: Syndromic-Rare single gene variant-Multigenic CNV
関連する疾患：Coffin-Lowry syndrome 303600 XLD
Mental retardation, X-linked 19 300844 XLD

omim.org/entry/300075

RPS6KA3遺伝子の機能

RPS6KA3遺伝子は、RSK（ribosomal S6 kinase）ファミリーのセリン／スレオニンキナーゼのメンバーをコードしている。このキナーゼは、2つの非同一のキナーゼ触媒ドメインを持ち、マイトジェン活性化キナーゼ（MAPK）シグナル伝達経路のメンバーを含む様々な基質をリン酸化します。このタンパク質の活性は、細胞の成長と分化の制御に関与していると考えられている。この遺伝子の変異は、顔面および指先の形態異常、進行性の骨格奇形、成長遅延、聴覚障害、発作性運動障害を伴うX連鎖性精神遅滞であるコフィン-ローリー症候群（CLS）、および軽度から中等度の精神遅滞の非シンドローム性形態であるX連鎖性精神遅滞19（MRX19）と関連しています。

RPS6KA3遺伝子は、成長因子で制御されるセリン・スレオニンキナーゼであるRSK（リボソームS6キナーゼ）ファミリーのメンバーをコードしており、p90（rsk）としても知られています。RSKタンパク質には2つの機能的なキナーゼ触媒ドメインがあり、N末端のキナーゼドメインはAGCキナーゼファミリー（188830参照）に属し、C末端のキナーゼドメインはCamKファミリー（604998参照）に属している。これらのキナーゼドメインは、PDK（PDPK1; 605213）のドッキングサイトを含む100アミノ酸のリンカー領域によって連結されている。RSKタンパク質は、成長因子、ポリペプチドホルモン、神経伝達物質などに反応して、MAPKタンパク質（ERK1；601795など）によって直接リン酸化されて活性化され、その後、多くの基質をリン酸化する。RSKは、細胞周期の進行、分化、および細胞の生存に重要な役割を果たしていると考えられている（Marques Pereiraらによるレビュー、2010年）。

RPS6KA3遺伝子の発現

Bjorbaekら（1995）は、RPS6KA3をコードするcDNA（彼らはISPK1と呼んだ）が740アミノ酸の予測されるタンパク質をコードすることを示した。

Zeniouら（2002）は、RSK1（RPS6KA1; 601684）、RSK2、およびRSK3（RPS6KA2; 601685）の各遺伝子の発現を、ヒトの様々な組織、マウスの胚発生時、およびマウスの脳内で決定した。3つのRSKのmRNAは、試験したすべてのヒト組織および脳領域で発現しており、機能的な重複が認められた。しかし、組織ごとに発現量が異なることから、これらのタンパク質が特定の役割を果たしている可能性が示唆された。マウスのRsk3遺伝子は、発生途上の神経組織や感覚組織で顕著に発現していたが、Rsk1遺伝子は、増殖活性の高いその他のさまざまな組織で最も強く発現しており、発生過程での役割が異なることが示唆された。成体マウスの脳では、新皮質、海馬、プルキンエ細胞など、シナプスの活動が活発な領域でRsk2の発現が最も高くなっていた。著者らは、認知機能や学習に不可欠なこれらの領域では、RSK1およびRSK3遺伝子が、RSK2の機能低下を完全には補えない可能性を示唆している。

哺乳類の細胞が分裂促進剤に反応する初期段階では、ヒストンH3（602810参照）は1つ以上のキナーゼによって迅速かつ一時的にリン酸化される。Sassone-Corsiら（1999）は、RSK2が上皮成長因子（EGF；131530）刺激によるH3のリン酸化に必要であることを示した。CLS患者由来の線維芽細胞では、分裂期にH3がリン酸化されたものの、EGF刺激によるH3のリン酸化は見られなかった。野生型のRSK2遺伝子を導入すると、CLS細胞ではEGF刺激によるH3のリン酸化が回復した。H3はRSK2の直接的または間接的な標的であると考えられ、Sassone-Corsiら（1999）は、マイトジェン活性化プロテインキナーゼによって制御される遺伝子発現にクロマチンのリモデリングが寄与している可能性を示唆している。

Thomasら（2005）は、RSK2がPDZドメイン含有タンパク質と相互作用し、リン酸化することで、興奮性AMPA受容体のシナプス伝達の制御に関与していることを示唆する証拠を発表している。

紡錘体形成チェックポイント（SAC）は、すべての染色体が紡錘体微小管に正しく結合するまで、アナフェイズの開始を阻止する。Vigneronら（2010）は、Xenopusの卵抽出液とHeLa細胞を用いて、RSK2が紡錘体形成チェックポイントに関与していることを明らかにした。RSK2はSACの間、キネトコアに局在していた。RSK2はSAC中にキネトコアに局在する。蛍光免疫分析とノックダウン研究により、RSK2とAurora B (AURKB; 604970)がキネトコアの局在に互いに依存していることが明らかになった。RSK2のキネトコアへの結合は，SACの活性化とMAD1 (MXD1; 600021)，MAD2 (MAD2L1; 601467)，CENPE (117143)のキネトコアへの局在を維持するために必要であった．XenopusのRsk2を発現させると、HeLa細胞におけるRSK2ノックダウンの効果が回復した。

Zhouら（2013）は、ILKAP（618909）が核内でRSK2と相互作用し、その活性を阻害することを発見した。RSK2のキナーゼ活性を阻害すると、RSK2の下流因子であるサイクリンD1（CCND1；168461）の発現が低下し、アポトーシスが誘導された。

RPS6KA3遺伝子と自閉症スペクトラム障害ASDとの関係

コフィン・ローリー症候群の患者の中には、自閉症(Zeniouら、2002年)や一過性の自閉症行動(Manouvrier-Hanuら、1999年)を呈している人もおり、RPS6KA3が症候群的なASD遺伝子であることが示唆されている。これに関連して、以前、Coffin-Lowry症候群と仮診断されたASD症例が確認されている（Brysonら、1988年）。さらに最近では、Simons Simplex Collectionに登録されているASD症例において、RPS6KA3遺伝子のde novo loss-of-function variantが同定された(O’Roak et al., 2012)。

RPS6KA3遺伝子とその他の疾患との関係

コフィン-ローリー症候群　Coffin-Lowry Syndrome

RSK2遺伝子がCoffin-Lowry症候群（CLS; 303600）区間に局在し、シグナル伝達経路に関与していることから、Trivierら（1996）は、RSK2がCLSに関与している可能性を調査した。76家族の患者サンプルをスクリーニングしたところ、1名の患者に約2kbのゲノム欠失が認められた。この患者のcDNAをRT-PCRで増幅し、ダイレクトシークエンスを行ったところ、ヌクレオチド406位と593位の間に187bpの欠失が認められた（300075.0001）。この欠失によりフレームシフトが生じ、欠失接合部の33bp下流にTAA終止コドンが生じた。この突然変異は，この家系の男性2名と女性1名にCLSの発症が認められた．Trivierら（1996）は、点変異を探し、ナンセンス変異とミスセンス変異の両方を発見した。組織特異的な遺伝子発現の違いは、RSKファミリーの様々なメンバーの異なる生理学的役割を示唆している（Mollerら、1994年、Zhaoら、1995年）。RSK3は、他のRSKとは基質特異性が異なり、上流の活性化因子も異なる可能性がある。Trivierら（1996）は、CLSではRSK1とRSK3が健常者と同等のレベルで発現していることから、RSK2の欠損を克服する能力がないことを指摘している。しかし、RSK2がグリコーゲン合成の活性化に関与していることが示されているにもかかわらず、CLS患者にはグリコーゲン代謝の異常は見られなかった（Dentら、1990）。

Jacquotら（1998）は、ゲノムDNAから単一のエクソンをPCRで増幅し、その後SSCP分析を行うためのプライマーを設計した。彼らは、CLSを示唆する臨床的特徴を持つ37人の患者をスクリーニングし、病気の原因となる突然変異と予測される25のヌクレオチド変化を同定した。その内訳は、スプライスサイトの変化8、ナンセンス変異7、フレームシフト変異5、ミスセンス変異5であった。25個の変異のうち、23個は新規の変異であった。これまでに報告されている変異と合わせると、RSK2の変異は34種類になりました。これらの変異は、RSK2遺伝子全体に分布しており、クラスタリングは見られず、独立した2人の患者に見られた2つの変異を除いて、すべてがユニークなものでした。また、非常に高い確率（68％）でde novo変異が認められた。これらの患者は、学習障害と、軽度ではあるが示唆的な顔面および指先の異形性から確認されました。RSK2の変異の位置やタイプとCLSの重症度や特定の臨床的特徴との間には明らかな相関関係は認められなかった。

Abidiら（1999）は、5人の血縁関係のないCLS患者を対象に、SSCP分析を用いてRSK2遺伝子の9エクソンの変異を調べた。その結果、2人の患者には同じミスセンス変異340C-Tがあり、これはarg114からtrpへのアミノ酸変化を引き起こすと予測された（300075.0006）。この変異は、タンパク質の高度に保存された領域であるN末端のATP結合部位のすぐ外側に位置しており、トリプトファンが芳香族側鎖を持つのに対し、アルギニンは炭素数5の塩基性アミノ酸であることから、構造的な変化をもたらす可能性がある。3人目の患者は、2186G-Aのヌクレオチド変化があり、その結果、arg729からglnへのミスセンス変異が生じていた（300075.0009）。4人目の患者は、451番と452番の塩基に2bpの欠失（AG）があった（300075.0007）。この欠失によりフレームシフトが生じ、25アミノ酸下流に停止コドンが生じて、切断されたタンパク質が生成された。この欠失は、このタンパク質の高度に保存されたアミノ触媒ドメインにも該当する。5人目の患者は、2065C-Tのヌクレオチドが変化したことにより、早発のストップコドンが生じ、タンパク質が切断された（300075.0008）。Abidiら(1999)によってRSK2の変異が確認された患者のうち3人には、CLSの診断を受けた兄弟が少なくとも1人いた。5人の患者のうち1人は、男性の親族に精神遅滞の家族歴があり、母親と叔母は知的障害があると評価されていました。対象者は全員、大きくて柔らかい手と先細りの指を持ち、重度から中等度の精神遅滞、第5センタイル以下の低身長、第5センタイル以下の体重、小頭症、眼球突出などの症状がありました。2名は白人で、口が大きく、下唇が突出していることが確認されました。アフリカ系アメリカ人の3人は、その民族的背景から、評価が困難でした。

Harumら（2001）は、実験モデルの証拠から、転写因子であるcAMP応答要素結合タンパク質（CREB：123810）が記憶形成に関与していると考えられていると述べています。RSK2はCREBをセリン133でリン酸化して活性化する。CLS患者7名（男児5名、女児2名）のうち、Harumら（2001）は、すべての細胞株において、CREB様ペプチドをリン酸化するRSK2の活性が低下していることを発見した。著者らは、CREBに対するRSK2の活性化と患者の認知レベルとの間に直線的な相関関係があることを指摘し、CREBがヒトの学習と記憶に関与しているという仮説と一致するとしている。また、顔や骨の異常など、本症候群のその他の特徴は、さまざまなCREB応答遺伝子の発現障害によるものと考えられる。

Delaunoyら（2001年）は、Coffin-Lowry症候群を示唆する臨床的特徴を有する250人の患者をスクリーニングすることにより、血縁関係のない86家族から71の異なる疾患関連RSK2変異を同定した。変異の38％はミスセンス変異、20％はナンセンス変異、18％はスプライシングエラー、21％は短い欠失または挿入であった。38％がミスセンス変異、20％がナンセンス変異、18％がスプライシングエラー、21％が短い欠失または挿入であった。約57％の変異が翻訳の早期終了をもたらし、そのほとんどが変異アリルの機能喪失を示唆していた。これらの変異はRSK2遺伝子全体に分布しており、明らかなクラスタリングや表現型の関連は見られなかった。しかし、いくつかのミスセンス変異はより軽度の表現型と関連しており、1つの家族ではそのような変異が軽度の精神遅滞とのみ関連していた。9つの突然変異は、学習障害と軽度の顔面および指先の変形を持つ、男性の罹患者がいない女性のプロバンドで見つかった。

Zeniouら（2002）は、CLSの臨床診断が下された250人の患者をSSCP分析でスクリーニングしたシリーズ（Delaunoyら、2001）では、165人（66％）に変異が検出されなかったことを指摘した。Zeniouら（2002年）は、これらの後者の患者のうち、検出されなかったRSK2変異がどの程度の割合で存在するのか、また、CLSと表現上類似した別の疾患がどの程度の割合で存在するのかを明らかにするために、SSCP分析によって以前に変異が確認されなかった26人の患者の細胞株を、ウェスタンブロット分析とin vitroキナーゼアッセイによって調査した。この方法により、7つの新規RSK2変異が同定された。その結果、RSK2のコード配列に2つの変異、遺伝子内欠失が1つ、コンセンサスのGTおよびAGスプライスサイトに影響を与えないイントロン内の特異的なヌクレオチド置換が4つあることがわかった。RSK2遺伝子のプロモーター領域には、疾患の原因となるようなヌクレオチド変化は確認されなかった。この結果から、表現型はCLSに酷似しているが、RSK2の欠損が原因ではない疾患を持つ患者がいることが示唆された。

Delaunoyら（2006年）は、120人のCLS患者のRPS6KA3遺伝子を解析し、45の変異を同定したが、そのうち44は新規変異であり、RSK2遺伝子座における新規変異の割合が高いことを確認した。著者らは、スクリーニングのために紹介された患者の60％以上で変異が見つからなかったことを指摘している。Delaunoyら（2006）は、これまでに報告された128のCLSの変異のうち、33％がミスセンス変異、15％がナンセンス変異、20％がスプライシングエラー、29％が短い欠失または挿入事象であり、4つの大きな欠失が報告されていると述べています。変異はRPS6KA3遺伝子全体に分布しており、ほとんどの変異はプライベートなものです。

Marques Pereiraら（2007年）は、CLSを強く示唆する臨床表現型を有する患者で、ゲノムDNAからPCRで増幅されたRPS6KA3のエクソンの塩基配列を解析しても変異が同定されなかったため、オーバーラップするRT-PCR産物の直接塩基配列を解析したところ、ちょうどエクソン17から20にまたがる直列二重構造が同定された（300075.0019）。著者らは、これがRPS6KA3遺伝子における初めての大きな重複の報告であると述べている。

X-Linked Mental Retardation 19　X連関精神発達遅滞19

Merienneら（1999）は、非染色体のX連鎖性精神遅滞-19（MRX19、300844）の家族の罹患者において、RPS6KA3遺伝子にミスセンス変異（300075.0010）を同定した。Merienneら（1999）は、RPS6KA3遺伝子のミスセンス変異（300075.0010）を同定したが、患者はCoffin-Lowry症候群に典型的な顔面、手足、骨格の特徴や、異常な姿勢や歩行を示さなかった。

Fieldら（2006年）は，非シンドローム性のX連鎖性精神遅滞を有する3つの血縁関係のない家族の罹患者において，RPS6KA3遺伝子に3つの異なる変異（例えば，300075.0020～300075.0021参照）を同定した。これらの患者には，粗い顔貌，脊柱側弯症，低身長，水平方向のしわを伴う手掌皮膚の若干の冗長性など，Coffin-Lowry症候群を想起させるいくつかの可変的な特徴があったが，これらの追加的な特徴は，CLSと診断するにはあまりにも軽度または非典型的であると考えられた。