激活转录因子 6; ATF6

激活转录因子 6，α；ATF6A

HGNC 批准的基因符号：ATF6

细胞遗传学位置：1q23.3 基因组坐标（GRCh38）：1:161,766,319-161,964,069（来自 NCBI）

▼ 描述

ATF6 是一种内质网（ER）应激调节跨膜转录因子，可激活 ER 分子的转录（Shen 等人总结，2002）。

▼ 克隆和表达

激活转录因子（ATF）结合位点是存在于多种病毒和细胞基因中的启动子元件。Hai 等人通过使用含有 3 个串联 ATF 结合位点的 DNA 探针筛选 lambda 表达文库（1989）获得了编码 ATF1 至 ATF8 的 cDNA。结合分析表明，不完整的 ATF6 蛋白以低亲和力与三重 ATF 位点结合，但不与单个 ATF 位点结合。

Zhu 等人使用酵母相互作用测定来筛选 HeLa 细胞 cDNA 文库中的血清反应因子（SRF; 600589）相互作用蛋白（1997）克隆了与 ATF6 区域相同的序列。ATF6 序列与 SRF 的 C 末端结合，位于 DNA 结合区之外。通过 5-素数和 3-素数 RACE，Zhu 等人（1997）获得了编码ATF6的全长cDNA。序列分析预测该 670 个氨基酸的蛋白质包含一个 N 端富含丝氨酸的结构域和一个中央 DNA 结合结构域，后面是亮氨酸拉链序列。Northern 印迹分析显示，HeLa 细胞中存在 2.5 kb 转录本的表达，而除脾脏外，所有测试的小鼠组织中均存在 4.5 kb 和 8.0 kb 转录本的表达。免疫印迹分析检测到 HeLa 和 COS 细胞裂解物中 90 kD 蛋白的表达。

安萨尔等人（2015）鉴定了人类 ATF6 的 3 种选择性剪接亚型：AK290498 和 AF005887（均具有 16 个外显子）和 AB208929（具有 14 个外显子）。通过 RT-PCR，他们证明了所有 3 种亚型在人眼中的表达，特别是在视网膜色素上皮（RPE）细胞中。成年 C57BL/6J 小鼠视网膜中的蛋白质印迹分析证实了多种 ATF6 同工型的存在。在CD1小鼠视网膜中，ATF6免疫反应性在视网膜神经节细胞中最为突出，并且在RPE、感光细胞的外节和内节、内丛状层和外丛状层以及神经元视网膜的内核层中也观察到染色。

▼ 测绘

国际辐射混合定位联盟将 ATF6 基因定位到 1 号染色体（SHGC-32839）。梅克斯等人（2007）指出 ATF6 基因对应到染色体 1q23.3，这是 2 型糖尿病复制最多的染色体位点（125853）。

▼ 基因结构

Ansar 等人（2015）确定ATF6基因包含16个外显子。

▼ 基因功能

当未折叠蛋白在内质网中积累时，代表内质网驻留分子伴侣的葡萄糖调节蛋白（GRP）的转录通过未折叠蛋白反应（UPR）途径被显着诱导。吉田等人（1998）分析了人类 GRP78（HSPA5; 138120）、GRP94（191175）和钙网蛋白（CALR; 109091）基因的启动子区域，并鉴定了一个称为“ER 应激反应元件”或 ERSE 的新元件。ERSE 与 CCAATN9CCACG 达成共识，被证明对于诱导这些 GRP 是必要且充分的。Yoshida 等人使用酵母 1-杂交筛选（1998）分离出编码碱性亮氨酸拉链（bZIP）蛋白 ATF6 的人类 cDNA，作为推定的 ERSE 结合蛋白。当 ATF6 在 HeLa 细胞中过表达时，ATF6 以 ERSE 依赖性方式增强 GRP 基因的转录，而 CREB 相关蛋白（CREBRP; 600984）是另一种与 ATF6 密切相关的 bZIP 蛋白，可特异性抑制 GRP 诱导。内源性 ATF6 组成型表达为 90-kD 蛋白，在内质网应激细胞中转化为 50-kD 蛋白，这似乎对于细胞对 ER 应激的反应很重要。

雾霾等人（1999）发现，响应毒胡萝卜素诱导的 ER 应激，ATF6 的 90 kD II 型跨膜糖蛋白形式转化为 50 kD 可溶性核形式，仅保留 N 末端，包括亮氨酸拉链。免疫荧光分析表明，对于缺乏 C 末端的形式，亚细胞定位从 ER 改变为细胞核。雾霾等人（1999）确定跨膜结构域位于蛋白质中心附近，亮氨酸拉链的 C 端，氨基酸 378 至 398。N 端 373 个残基的表达增强了 HSPA5 mRNA 的水平。

当未折叠的蛋白质在内质网中积累时，ATF6 被切割并释放其细胞质结构域，进入细胞核。叶等人（2000）表明 ATF6 由位点 1 蛋白酶（S1P；603355）和位点 2 蛋白酶（S2P；300294）加工，这些酶响应胆固醇剥夺而加工甾醇调节元件结合蛋白（SREBP；参见 184756）。ATF6 加工在缺乏 S2P 的细胞中被完全阻断，而在缺乏 S1P 的细胞中被部分阻断。ATF6 处理需要 RxxL 和天冬酰胺/脯氨酸基序，分别是 S1P 和 S2P 处理的已知要求。缺乏 S2P 的细胞无法诱导 HSPA5（ATF6 靶标）响应 ER 应激。ATF6 加工不需要 SREBP 裂解激活蛋白（SCAP; 601510），而这对于 SREBP 加工至关重要。叶等人。

李等人（2000）发现，除了在内质网应激时可能发生裂解之外，最佳的 ATF6 刺激还需要至少 2 个 ERSE 拷贝和一个功能性 NF-Y（参见 NFYA；189903）复合物，该复合物具有高亲和力 NF-Y 结合位点，可赋予不同 ERSE 之间的选择性。在毒胡萝卜素应激的细胞中，ATF6 与 YY1（600013）相互作用，进一步增强和维持 ATF6 的活性。

Shen 等人使用免疫沉淀法（2002）检测到 ATF6 与 HSPA5 结合，HSPA5 因 ER 应激而解离。删除 ATF6 中的管腔 HSPA5 结合位点或高尔基体定位信号会破坏向高尔基体复合体的正确转移。作者得出结论，HSPA5 通过抑制 ATF6 的高尔基体定位信号而将 ATF6 保留在 ER 中，并且在内质网应激期间 HSPA5 的解离使得 ATF6 能够被转运到高尔基体。Sommer 和 Jarosch（2002）总结了 Shen 等人的研究结果（2002）并讨论了参与调节 ER 内异常蛋白质水平的蛋白质。

3 个 UPR 分支由 ER 应激传感器 IRE1（604033）、PERK（604032）和 ATF6 控制，通过减少错误折叠的蛋白质水平来促进细胞存活。如果内质网应激得不到缓解，UPR 信号传导还会促进细胞凋亡。林等人（2007）发现 IRE1 和 ATF6 活性因人类细胞中持续的 ER 应激而减弱。相比之下，PERK 信号传导，包括翻译抑制和促凋亡转录调节因子 CHOP（126337）的诱导，得以维持。当人为地维持 IRE1 活性时，细胞存活率得到增强，这表明 UPR 分支信号传导的持续时间与 ER 应激后细胞的生死命运之间存在因果关系。他们在细胞培养研究中的主要发现在色素性视网膜炎动物模型中表达突变视紫红质（180380）的光感受器中得到了重现。

Higa 等人使用 HeLa 细胞（2014）发现 PDIA5（616942）在伊马替尼诱导的 ER 应激后二硫键重排和 ATF6 激活中发挥着至关重要的作用。在白血病细胞系中，通过小干扰 RNA 敲低 ATF6 或 PDIA5，或对 PDI 进行药理抑制，可阻断 ATF6 激活并从 ER 释放，并恢复细胞对伊马替尼的敏感性。PDIA5 的沉默不会显着影响未折叠蛋白反应其他臂的激活。

▼ 分子遗传学

全色盲 7

Ansar 等人在患有色盲（ACHM7; 616517）的巴基斯坦近亲家庭受影响个体中（2015）鉴定了 ATF6 基因（605537.0001）中 1 bp 重复的纯合性。这种突变与家族中的疾病分离，在种族匹配的对照或公共数据库中没有发现。功能研究表明，与野生型相比，突变蛋白定位错误。

Kohl 等人从 304 名全色盲患者的队列中得出结论（2015）鉴定了来自 10 个孤立家庭的 18 名患者，他们的 ATF6 基因突变是纯合子或复合杂合子（参见例如 605537.0002-605537.0006）。功能分析表明，突变会减弱 ATF6 响应 ER 应激的转录活性。科尔等人（2015）得出结论，ATF6 突变是全色盲的罕见原因，并指出所有 18 名突变阳性患者均表现出明显的中心凹发育不全，表明严重的中心凹发育不全且中心凹凹坑形成不良或缺失可能是 ATF6 相关疾病的标志。

2型糖尿病

塔米姆等人（2006）报道了皮马印第安人 ATF6 基因变异与 2 型糖尿病（125853）之间的名义关联（p 小于 0.05）。

梅克斯等人（2007）研究了 16 个 ATF6 多态性，了解它们对荷兰白种人葡萄糖稳态紊乱和 2 型糖尿病的影响。他们发现，常见的 ATF 变异与普通人群的血糖水平升高相关（p = 0.005-0.5），并且这些变异及其单倍型中的大多数与空腹血糖受损、糖耐量受损和 2 型糖尿病显着相关（p = 0.006-0.05）。他们指出相关的变异与 Thameem 等人识别的变异不同（2006）在皮马印第安人中，以及 Thameem 等人发现的变异（2006）在荷兰白种人队列中，与空腹血糖水平、血糖稳态紊乱或 2 型糖尿病没有显着相关。

▼ 动物模型

科尔等人（2015）观察到，与杂合子或野生型同窝小鼠相比，年轻 Atf6 缺失小鼠的视网膜形态和功能没有显着差异。然而，在 18 个月大时，与野生型小鼠相比，Atf6 缺失小鼠的视杆细胞和视锥细胞单次闪光视网膜电图（ERG）反应均显着降低；突变小鼠的眼底在与共焦扫描激光检眼镜上的高荧光点相关的区域也显示出视网膜变性。正如在人类患者中观察到的那样，小鼠模型中的视网膜脉管系统似乎未受影响。谱域光学相干断层扫描（SD-OCT）成像显示对应于内部和外部部分的层被破坏；然而，与人类患者相比，小鼠的 RPE 也受到影响。Kohl 等人注意到小鼠不会发育中央凹。

▼ 等位基因变体（6 个选定示例）：.

0001 色盲 7
ATF6、1-BP DUP、355G
Ansar 等人在 4 名患有全色盲的巴基斯坦近亲家庭受累个体中（ACHM7；616517）（2015）鉴定了 ATF6 基因外显子 5 中 1 bp 重复（c.355_356dupG, NM_007348.3）的纯合性，导致移码，预计会导致碱性区亮氨酸拉链（BRLZ）和跨膜结构域之前出现过早终止密码子（Glu119GlyfsTer8），从而影响所有 3 个 ATF6 同工型。这种突变在家族中随疾病分离，在 470 个种族匹配的对照染色体、130 个不相关的巴基斯坦无眼病个体的外显子组序列数据中，或者在 dbSNP 或 ExAC 数据库中都没有发现。转染 COS-7 细胞的功能分析表明野生型 ATF6 在整个细胞质中表达，并定位于 ER，而Glu119GlyfsTer8突变体在细胞质中的定位显着减少，并且主要局限于细胞核。蛋白质印迹分析证实突变体 ATF6 的蛋白质大小减小。

.0002 色盲 7
ATF6，ARG324CYS
Kohl 等人在来自非近亲爱尔兰家庭的 3 名同胞和来自非近亲英国家庭的 3 名同胞中，均表现出全色盲（ACHM7；616517）（2015）鉴定了 ATF6 基因（c.970C-T, NM_007348.3）中 c.970C-T 转变的纯合性，导致 bZIP 结构域基本区域中高度保守的残基处的 arg324 到 cys（R324C）取代，这是二聚化所必需的。在内部数据库、dbSNP 或外显子组变异服务器数据库中均未发现该突变，该突变在两个家族中均与疾病分离。然而，在 ExAC 浏览器中发现的 120,904 个基因型中，有 3 个基因型存在杂合性，观察到 c.970C-T 等位基因。对这两个家族的 SNP 芯片数据进行单倍型重建表明，所有 R324C 突变携带者共享一个 0。7-Mb 常见纯合单倍型，两侧为 rs4072409 和 rs16840028，暗示爱尔兰和英国人群中的始祖突变或血统同一性。对患者成纤维细胞和转染的 HEK293 细胞的功能分析显示，与野生型 ATF6 相比，R324C 突变体对下游转录靶标的 mRNA 诱导显着减少或缺失。

.0003 色盲 7
ATF6、IVS12、GC、+1
Kohl 等人在来自 3 个患有全色盲（AHM7; 616517）的法裔加拿大家庭的受影响个体中（2015）鉴定了 ATF6 基因内含子 12 中剪接位点突变（c.1533+1G-C, NM_007348.3）的纯合性，导致 2 个异常剪接蛋白。测序显示，较大的突变蛋白是由于保留了内含子 12 的 83 bp，导致提前终止密码子（Gly512LeufsTer39），而较小的突变是由于外显子 12 的跳过，这也导致了提前终止（Leu479ValfsTer11）。在内部数据库或 dbSNP、Exome Variant Server 或 ExAC 数据库中未发现该突变与家族中的疾病分离。所有携带剪接位点突变的患者均具有基于 2 个罕见 SNP（rs371893818 和 rs374093774）的相同纯合 SNP 基因型，暗示法裔加拿大人中存在创始人突变。其中一名法裔加拿大患者是一名 17 岁男孩，表现出不完全色盲。

.0004 色盲 7
ATF6，1-BP DUP，797C
患有色盲的德国兄妹（ACHM7；616517），Kohl 等人（2015）鉴定了 ATF6 基因中 2 个不同 1-bp 重复的复合杂合性：c.797dupC（c.797dupC, NM_007348.3），导致 asn267 到 ter（N267X）替换，以及 c.1110dupA（605537.0005），导致移码导致提前终止密码子（Val3） 71SerfsTer3）。这些突变在家族中随疾病分离，在内部数据库或 dbSNP、Exome Variant Server 或 ExAC 数据库中均未发现。

.0005 ACHROMATOPSIA 7
ATF6, 1-BP DUP, 1110A
用于讨论 Kohl 等人在 2 位患有全色盲的德国同胞（ACHM7; 616517）中以复合杂合状态发现的 ATF6 基因（c.1110dupA, NM_007348.3）中的 c.1110dupA 突变（2015），参见 605537.0004。

.0006 色盲 7
ATF6，TYR567ASN
对于一名患有不完全色盲的 26 岁伊朗女性（ACHM7；616517），Kohl 等人（2015）鉴定了 ATF6 基因（c.1699T-A, NM_007348.3）中 c.1699T-A 颠换的纯合性，导致 ATF6A 和 ATF6B 中都存在的 18 个残基 C 端序列基序内的高度保守残基发生 tyr567-to-asn（Y567N）取代（600984）。该突变在家族中随疾病分离，在内部数据库或 dbSNP、Exome Variant Server 或 ExAC 数据库中均未发现。