大疱性类天疱疮抗原 1

DST 基因编码肌张力蛋白,这是一种大蛋白,是 plakin 蛋白家族的成员,可连接细胞骨架细丝网络。不同的 DST 转录物在中枢神经系统、肌肉和皮肤中表达(Edvardson 等人的总结,2012 年)。

▼ 克隆与表达
皮肤基底膜区的成分之一是 230 至 240 kD 的糖蛋白,它在大疱性类天疱疮疾病中充当自身抗原。斯坦利等人。(1988)通过对人表皮角质形成细胞 cDNA 文库进行免疫筛选,分离出编码大疱性类天疱疮抗原 C 末端区域的 2.2-kb cDNA。泽村等。(1990)分离出编码人 BPAG1 的 cDNA。

肌张力障碍 (dt) 是小鼠的一种遗传性神经退行性疾病,可导致感觉性共济失调(参见动物模型)。布朗等人。(1995)克隆了小鼠 dt 的候选基因,称为肌张力蛋白,该基因主要在 dt 小鼠的背根神经节和其他神经变性部位表达。他们表明,肌张力蛋白基因编码一个 N 端肌动蛋白结合域和一个由大疱性类天疱疮抗原 1 蛋白组成的 C 端部分;肌张力蛋白和 Bpag1 是同一转录单位的一部分。在小鼠中,肌张力蛋白 cDNA 以至少 2 种神经亚型的形式出现,由基因 5-prime 末端的外显子选择性剪接产生。这些 cDNA 包含与肌营养不良蛋白 ( 300377)的肌动蛋白结合基序具有显着序列相似性的 N 端结构域)、α-辅肌动蛋白(102575和102573)和β-血影蛋白(182870)。

Brown 等人使用小鼠肌张力蛋白的 5-prime 部分筛选视网膜 cDNA 文库,然后筛选胎儿脑 cDNA 文库。(1995)克隆了 2 个人类肌张力蛋白变体的 5-prime 神经特异性外显子,它们与先前克隆的 BPAG1 编码区剪接。这些变体在其 5-prime 末端不同,但都编码具有 N 端肌动蛋白结合域的蛋白质。2 种人类肌养蛋白同种型的 N 端部分与其小鼠同源物的相应区域具有超过 96% 的同一性。

杨等人。(1999)指出,人类 BPAG1 基因编码 2 个神经元剪接变体 BPAG1n1 和 BPAG1n2,它们编码包含 N 端肌动蛋白结合域的蛋白质,以及表皮剪接变体 BPAG1e,其编码缺乏 N 端肌动蛋白的蛋白质-结合域。他们克隆了第三个人类 BPAG1 神经剪接变体 BPAG1n3,它编码一种缺乏肌动蛋白结合域的蛋白质。

梁等人。(2001)鉴定了小鼠 Bpag1 的 4 个剪接变体。它们编码的蛋白质大小从 2,611 到 7,169 个氨基酸不等,并且它们的结构域组织不同。这些域包括 N 端肌动蛋白结合域、plakin 域、卷曲螺旋杆域、2 个不同的中间丝结合域、长血影蛋白重复序列​​和 C 端微管结合域。小鼠组织的 Northern 印迹分析揭示了 Bpag1 变体的组织特异性表达。

通过 RT-PCR 和基因组序列分析,Okumura 等人。(2002)鉴定了几种新的人类 BPAG1 变体,其编码具有不同结构域结构的 1,740 至 5,172 个氨基酸的蛋白质。使用对应于特定 BPAG1 域的探针对人体组织进行 Northern 印迹分析,检测到多个以组织特异性方式表达的 BPAG1 转录本。总体而言,BPAG1 表达在骨骼肌和培养的角质形成细胞中最高。使用针对特定 BPAG1 结构域的抗体的免疫荧光显微镜检查显示,BPAG1 亚型包含 plakin 结构域、杆状结构域或 C 末端球状结构域,在半桥粒所在的人类皮肤基底膜区表达。上皮细胞也用抗白斑结构域抗体染色。

通过 RT-PCR,Kazerounian 等人。(2002)调查了几个 plakin 家族成员的组织分布,包括 periplakin ( 602871 )、plectin ( 601282 )、desmoplakin ( 125647 )、表皮 BPAG1 和 envoplakin ( 601590 )。表皮 BPAG1 变体是唯一显示严格角质形成细胞表达的 plakin 家族成员。

刘等人。(2003)确定了一种新的神经元特异性人类 BPAG1 异构体 BPAG1n4。与仅在 N 末端不同的其他 3 种神经元异构体不同,BPAG1n4 在其 C 末端也有所不同。BPAG1n4 具有中心 ezrin (VIL2; 123900 )-radixin (RDX; 179410 )-moesin (MSN; 309845 ) (ERM) 域和 C 端 EF-hand Ca(2 +)-结合基序紧邻 GAS2 ( 602835 ) 基序的上游。免疫组织化学分析将小鼠 Bpag1n4 定位为与感觉神经元中的微管相关的囊泡样结构。

▼ 基因功能
玉井等人。(1993)在 BPAG1 的 5-prime 区域中鉴定了 2 个基序,它们可能赋予该基因角质形成细胞特异性表达。与几种非表达细胞类型相比,在表达内源性基因的正常人表皮角质形成细胞中,启动子/氯霉素乙酰转移酶 (CAT) 构建体的表达高出约 20 倍,表明存在此类元件。用启动子/报告基因构建体的 5-prime 缺失克隆进行瞬时转染鉴定了一个含有推定的组织特异性元件 KRE2 的区域,它也赋予了该元件下游截短启动子表达的组织特异性;然而,KRE2 的突变衍生物没有功能。

感觉神经变性发生在 Bpag1 缺陷的小鼠中,Bpag1 是一种编码细胞骨架连接蛋白的基因,能够将神经元中间丝锚定到肌动蛋白细胞骨架上。虽然 Bpag1-null 小鼠无法锚定神经丝 (NFs),但 Bpag1/NF-null 小鼠在没有 NFs 的情况下仍然退化。杨等人。(1999)发现 BPAG1n3,即缺乏肌动蛋白结合域的 BPAG1 神经剪接形式,结合并稳定了微管。这种相互作用在功能上很重要;在小鼠和体外,缺乏 BPAG1 的神经元显示出轴突运输缺陷的短、无序和不稳定的微管。BPAG1 神经亚型代表微管相关蛋白,如果不存在会导致破坏性后果。此外,BPAG1 可以在功能上解释长距离运输所需的轴突微管的非凡稳定性。它的同种型将所有 3 个细胞骨架网络相互连接,这显然是神经元存活的核心特征。

Liu 等人使用酵母 2-杂交分析、印迹叠加结合分析和共免疫沉淀分析。(2003)表明BPAG1n4通过其 ERM 域直接与 dynactin-1 (DCTN1; 601143 )相互作用。此外,Bpag1n4 与 dynactin/dynein(参见 DYNC1H1;600112)复合体在小鼠感觉轴突中共定位。Bpag1n4 和 Dctn1 之间相互作用的中断导致逆行轴突运输的严重缺陷。

刘等人。(2007)发现内体囊泡蛋白,retrolinkin,作为受体通过 BPAG1n4 将囊泡连接到动力蛋白/动力蛋白。Retrolinkin 直接绑定到 BPAG1n4,retrolinkin 膜相关域的删除破坏了小鼠神经元中的逆行囊泡运输。

▼ 基因结构
玉井等。(1993)表明 BPAG1 基因具有大约 9 kb 的编码序列,由 22 个外显子组成,大小从 78 到 2,810 bp 不等。位于 ATG 翻译起始密码子上游的 5-prime 区域包含几个假定的转录响应元件,包括 2 个可能赋予角质形成细胞特异性表达的基序。

奥村等人。(2002)报道 BPAG1 基因包含 48 个外显子。外显子 1 到 6 专用于 BPAG1n 变体,外显子 7 专用于 BPAG1e 变体。

▼ 映射
通过染色体原位杂交,Sawamura 等人。(1990)将 BPAG1 基因定位到染色体 6p12-p11。该分配得到了杂交细胞 DNA 的 Southern 分析的支持。Minoshima 等人。(1991)同样使用流式分选染色体的斑点杂交将 BPAG1 基因分配给 6p。Minoshima 等人。(1991)还研究了携带相互易位 t(6;16)(q15;q24) 的细胞,该易位允许 BPAG1 基因定位到 6pter-q15。科普兰等人。(1993)证明同源鼠基因 Bpag1 位于 1 号染色体的近端区域,从而确定了人类 6 号染色体和小鼠 1 号染色体之间的新同源区域。

布朗等人。(1994)通过 FISH 将 DST 基因定位到染色体 6p12。

▼ 分子遗传学
遗传性感觉和自主神经病变 VI 型

通过在患有严重遗传性感觉和自主神经病变 VI 型 (HSAN6; 614653 ) 的德系犹太人家庭中进行纯合子定位和全外显子组测序,Edvardson 等人。(2012)鉴定了 DST 基因 ( 113810.0001 )中的纯合截短突变。该表型的特点是新生儿出现张力减退、呼吸和喂养困难、精神运动发育缺乏以及自主神经异常,包括不稳定的心血管功能、缺乏导致角膜瘢痕形成的角膜反射、反射消失以及皮内注射组胺后缺乏轴突耀斑反应。所有 3 名患者均在 2 岁时死亡。

Fortugno 等人在 3 名患有成人 HSAN6 的意大利家庭成员中。(2019)在 DST 基因中发现了新的复合杂合突变:无义突变(K4330X;113810.0004)和错义突变(A203E;113810.0005)) 影响肌张力蛋白的同种型特异性 N 末端区域中的高度保守残基。这些突变是通过全外显子组测序发现的,并通过 Sanger 测序证实。患者细胞表现出肌动蛋白细胞骨架组织的缺陷和延迟的细胞粘附、扩散和迁移,并且显示 A203E 错义突变会破坏肌张力蛋白与肌动蛋白的结合。受影响的人在 50 至 70 岁之间出现足部溃疡、无痛性骨折、脚趾截肢和关节畸形。作者提出纯合截断突变会导致具有先天缺陷和早期致死率的严重疾病,

常染色体隐性大疱性表皮松解症 2

在一名患有常染色体隐性遗传性大疱性表皮松解症的科威特男子 (EBSB2; 615425 ) 中,Groves 等人。(2010)在 DST 基因 (Q1124X; 113810.0002 ) 中发现了一个纯合截短突变。在 200 条种族匹配的染色体中没有发现这种突变。RT-PCR 显示 3-prime 非翻译区的基因表达降低了约 25%,而其他基因区的表达仅略有降低。卷曲螺旋结构域仅在 BPAG1-e 和 BPAG1-n 异构体中表达,它们分别在皮肤和神经系统中表达。

在一名 34 岁伊朗妇女的血缘家庭中,患有单纯性大疱性表皮松解症,Liu 等人。(2012)鉴定了 DST 基因中的纯合截短突变 (R1249X; 113810.0003 )。

▼ 动物模型
BPAG1 由分层的鳞状上皮细胞构成,它定位于专门的整合素介导的粘附连接(半桥粒)的内表面。郭等人。(1995)通过靶向敲除小鼠中的 Bpag1 基因,探索了 BPAG1 的功能及其与大疱性类天疱疮的关系。半桥粒在其他方面是正常的,但它们没有内板,也没有连接细胞骨架。虽然不影响细胞生长或对基材的粘附,但这种变化会损害机械完整性并影响迁移。出乎意料的是,小鼠还出现了纯合子肌张力障碍 (dt/dt) 小鼠典型的严重肌张力障碍和感觉神经变性。郭等人。(1995)表明 Bpag1 基因在至少 1 株患有自发性纯合性肌张力障碍的小鼠中存在缺陷。郭等人。(1995)提出证据表明小鼠 1 号染色体上的 dt/dt 基因座与 Bpag1 基因座相同。

布朗等人。(1995)发现在 dt 基因座带有插入突变的转基因小鼠和携带自发 dt 突变的小鼠中,肌张力蛋白转录单位部分缺失。他们还在第二个 dt 突变体中证明了异常的肌张力蛋白转录本。布朗等人。(1995)得出结论,dystonin 基因的突变是 dt 小鼠的主要遗传损伤。他们提出,由于肌动蛋白或神经丝网络的破坏,肌张力蛋白的突变会导致神经变性。

▼ 等位基因变体( 5 精选示例):

.0001 神经病、遗传性感觉和自主神经病,VI 型
DST, 1-BP DEL, 14865A
在患有遗传性感觉和自主神经病变 VI 型 (HSAN6; 614653 )的一个大型近亲德系犹太人犹太家庭的受影响成员中,Edvardson 等人。(2012)在 DST 基因中发现了纯合 1-bp 缺失 (14865delA),导致从 glu4955 开始的移码和预测会导致 C 端 502 个氨基酸丢失的过早终止。该突变仅影响神经元和肌肉特定的 DST 异构体。在 1,151 名对照个体中未发现缺失。该突变通过纯合子作图和外显子组测序确定,并通过 Sanger 测序确认。

.0002 单纯性大疱性表皮松解症,常染色体隐性 2
夏令时,GLN1124TER
在一名患有常染色体隐性遗传性大疱性表皮松解症 2 (EBSB2; 615425 )的 38 岁科威特男性中,Groves 等人。(2010)鉴定了 DST 基因外显子 23 中的纯合 c.3478C-T 转换,导致卷曲螺旋结构域中的 gln1124-to-ter (Q1124X) 取代。在 200 条种族匹配的染色体中没有发现这种突变。RT-PCR 显示 3-prime 非翻译区的基因表达降低了 25%,而其他基因区域的表达仅略有降低。卷曲螺旋结构域仅在 BPAG1-e 和 BPAG1-n 异构体中表达,它们分别在皮肤和神经系统中表达。患者终生有外伤引起的自发性水疱和糜烂史,尤其影响他的脚踝和足部,但面部、躯干和更近端的四肢也受到影响。他也有指甲营养不良和中度龋齿,但头发正常,没有粘膜水疱病史。皮肤活检的电子显微镜分析显示半桥粒的离散异常,形成不良的内部斑块导致角蛋白丝和外部半桥粒斑块之间的透明区,没有显示出明显的异常。免疫荧光染色显示真皮-表皮交界处和角质形成细胞中不存在 BPAG1-e。整合素β-4 (ITGB4;147557 )、PLEC1 ( 601282 ) 和 COL17A1 ( 113811 )。

.0003 单纯性大疱性表皮松解症,常染色体隐性 2
夏令时,ARG1249TER
在一名来自常染色体隐性遗传性单纯表皮松解症 2 (EBSB2; 615425 )的近亲家庭的 34 岁伊朗妇女中,Liu 等人。(2012)鉴定了 DST 基因中的纯合 c.3853A-T 颠换,导致卷曲螺旋结构域中的 arg1249-to-ter (R1249X) 取代。在 200 条种族匹配的对照染色体中未发现突变。患者终生有轻度外伤引起的水疱,主要发生在脚踝、足部、手背和肘部,但没有头发、指甲、粘膜或生殖器受累。皮肤活检的电子显微镜显示异常半桥粒,内部斑块形成不良,角蛋白丝​​和外半桥粒斑块之间有透明区。角蛋白丝延伸到内部斑块所在的位置,但不与任何附着结构相关联。BPAG1-e 的免疫染色显示患者皮肤样本中完全没有这种蛋白质。

.0004 神经病、遗传性感觉和自主神经病,VI 型
夏令时,LYS4330TER

Fortugno 等人在 3 名患有成人形式的遗传性感觉和自主神经病变 VI 型 (HSAN6; 614653 ) 的意大利同胞中。(2019)鉴定了 DST 基因中的复合杂合突变:c.12988A-T 颠换(c.12988A-T,NM_001144769.2),导致 lys4330-to-ter (K4330X) 取代,以及 c.608C-颠换,导致在蛋白质的同种型特异性 N 末端区域中高度保守的残基处发生 ala203 到 glu 的取代(A203E;113810.0005)。患者有足部溃疡、无痛性骨折、脚趾截肢和关节畸形。

.0005 神经病、遗传性感觉和自主神经病,VI 型
夏令时,ALA203GLU

讨论 DST 基因中的 c.608C-A 颠换(c.608C-A,NM_001144769.2),导致 ala203 到 glu 的取代,在受影响的家庭成员中发现了复合杂合状态Fortugno 等人的遗传性感觉和自主神经病变 VI 型(HSAN6;614653)。(2019),见113810.0004。

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