膜结合转录因子蛋白酶，位点 2； MBTPS2

SITE-2 蛋白酶；S2P

HGNC 批准的基因符号：MBTPS2

细胞遗传学位置：Xp22.12 基因组坐标（GRCh38）：X:21,839,616-21,885,422（来自 NCBI）

▼ 描述

MBTPS2 是一种膜嵌入的锌金属蛋白酶，可激活参与转录甾醇控制和内质网（ER）应激反应的信号蛋白（Rawson 等，1997；Zelenski 等，1999）。

▼ 克隆与表达

罗森等人（1997）克隆了 MBTPS2，他们称之为 S2P。推导的 510 个氨基酸金属蛋白酶是位点 2 处甾醇调节元件结合蛋白（SREBP；参见 184756）的膜内蛋白水解所必需的。SREBP 是膜结合转录因子，可激活调节胆固醇代谢的基因。SREBP 的活性 N 端结构域通过 2 个位点的顺序裂解从膜上释放：位点 1（参见 S1P，603355）在内质网腔内，位点 2 在跨膜片段内。人类 S2P 基因是通过突变体 CHO 细胞的互补来克隆的，该细胞不能在位点 2 切割 SREBP，并且是胆固醇营养缺陷型细胞。S2P 定义了一个多胞膜蛋白家族，其中包含锌金属蛋白酶特征的 HEXXH 序列。假定的锌结合残基的突变消除了 S2P 活性。S2P 编码一种不寻常的金属蛋白酶，可切割跨膜片段内的蛋白质。

▼ 测绘

：FISH、Rawson 等人（1997）将 MBTPS2 基因定位到 X 染色体。阿滕等人（2010）指出 MBTPS2 基因对应到染色体 Xp22.12-p22.11。

▼ 基因功能

泽伦斯基等人（1999）使用蛋白酶保护和糖基化位点定位来定义 ER 膜中 S2P 的拓扑结构。S2P 的 N 和 C 末端都面向细胞质。大多数 S2P 是疏水性的，似乎埋在膜中。S2P 的所有 3 个长亲水序列都可以被糖基化，表明它们都投射到管腔中。S2P 的 HEIGH 序列包含 2 个潜在的锌配位残基，包含在一个长的疏水片段内。Asp467 距离 HEIGH 序列约 300 个残基，似乎为活性位点锌提供了第三个配位残基。该残基也位于疏水序列中。这些序列的疏水性表明 S2P 的活性位点位于膜内切割其靶标的理想位置，

激活转录因子 6（ATF6；605537）是一种膜结合转录因子，可激活 ER 应激反应中的基因。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 S1P 和 S2P 加工，这两种酶响应胆固醇剥夺而加工 SREBP。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 GRP78（138120）（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。

▼ 生化特征

晶体结构

大肠杆菌 GlpG 是一种整合膜蛋白，属于广泛分布的菱形蛋白酶家族，包括 S2P 和 γ-分泌酶。王等人（2006）描述了 GlpG 核心结构域的 2.1 埃晶体结构。该结构包含 6 个跨膜片段。在膜表面以下深度的蛋白质内部发现了参与催化的残基，包括丝氨酸和数个水分子。底物可通过横向面向脂质的大“V 形”开口接近该假定的活性位点，但被半浸没的环结构阻挡。王等人（2006）得出结论，在膜内蛋白水解中，肽键的断裂发生在膜双层的疏水环境内。

▼ 分子遗传学

IFAP 综合征 1，伴或不伴 BRESHECK 综合征

Oeffner 等人在 3 个多代家庭的受影响成员中分离出 IFAP 综合征 - 1，伴或不伴 BRESHECK 综合征的其他特征（IFAP1；308205），以及 2 名受影响的无关男性（均为欧洲血统）（2009）在 MBTPS2 基因中鉴定出 5 种不同的错义突变（参见 300294.0001-300294.0005）。所有受影响的男性均患有 IFAP 三联征：滤泡性鱼鳞病、头皮无毛和畏光。男性患者之间仅存在较小的家族内表型变异，而在不同家庭中，临床严重程度差异很大。雌性携带者要么表型正常，要么表现出相当轻微的症状，如体毛分布不对称、斑片状脱发或 Blaschko 线后滤泡性鱼鳞病的线状病变。

Oeffner 等人在一名 26 岁德系犹太男子和一名 28 岁白人男子中都表现出典型的 IFAP 三合会（2011）发现了 MBTPS2 基因的内含子突变（300294.0007）。小基因实验以及患者来源 mRNA 的 RT-PCR 分析表明，该突变导致外显子 6 的跳跃。

Naiki 等人在一名临床诊断为 BRESHECK 综合征的日本男孩中进行了研究（2012）鉴定出 MBTPS2 基因（300294.0003）中的 R429H 突变。他未受影响的母亲是该突变的杂合子。该患者患有多种严重的先天性异常，包括全身性脱发、皮肤红斑伴持续脱屑、畏光、角膜糜烂、指甲营养不良、听力丧失以及精神运动发育严重迟缓。他还患有先天性巨结肠症、两个最低胸椎椎体的半椎骨不平衡以及右肾较小。3 岁时的脑部 MRI 显示额叶和顶叶体积减少、胼胝体变薄以及心室扩张。4岁时，他卧床不起，对人几乎没有反应。

Wang 等人在一名患有 IFAP 的 22 岁汉族男性中发现了奥姆斯特德综合征的特征（见 300918）（2014）在 MBTPS2 基因（300294.0007）中发现了与 Oeffner 等人之前在 2 名 IFAP 患者中发现的相同的内含子突变（2011）。王等人（2014）将患者的表型指定为“具有类似奥姆斯特德综合征特征的 IFAP”，并质疑 X 连锁奥姆斯特德综合征是否代表一种孤立病症或仅仅是 IFAP 的一种严重形式。

X连锁毛囊角化病

在西门子（1926）、Aten 等人报道的患有 X 连锁毛囊刺状角化症（KFSDX; 308800）的原始荷兰家族成员中（2010）鉴定出 MBTPS2 基因中的半合子突变（N508S; 300294.0006）。对来自英国和美国的另外 2 个患有该疾病的家庭进行的分析发现了相同的突变，尽管单倍型分析并未表明有共同的祖先。

Bornholdt 等人在来自 13 个无关家庭的 15 名患有 IFAP 或 KFSDX 的男性中（2013）鉴定了 11 种不同的错义突变，其中包括一名患有 KFSDX 的瑞典男孩，他具有 N508S 突变。

X连锁奥姆斯特德综合征

在一个伊朗近亲家庭中，其中一名叔叔和侄子患有普遍脱发和严重掌跖角化症，累及口周和伸肌表面以及甲营养不良（OLMSX; 300918），并且 TRPV3（607066）、GJB2（121011）、GJB3（603324）、GJB4（60542）突变呈阴性5）、GJB6（604418）、DSP（125647）和 JUP（173325）基因，Haghighi 等人（2013）进行了全外显子组测序并发现了 MBTPS2 基因中的错义突变（F464S; 300294.0008）。女性家庭成员没有表现出任何奥姆斯特德综合征的临床特征，受影响的男性没有 BRESHECK 综合征特有的特征（见 308205），例如听力损失、骨骼异常或畸形特征。

成骨不全，XIX 型

Lindert 等人在 2 个不相关的家族中分离出 X 连锁成骨不全症（OI19; 301014）（2016）在 MBTPS2 基因中发现了 2 个不同的错义突变（N459S，300294.0009 和 L505F，300294.0010），这些突变在每个家族中与疾病分离，并且在对照或公共变异数据库中没有发现。作者指出，受影响的个体，即使在成年后，也没有表现出先前报道的 MBTPS2 突变患者的任何皮肤病学特征。功能分析表明，这两种突变都会破坏受调节的膜内蛋白水解底物的加工。

▼ 等位基因变异体（10 个选定示例）：

.0001 IFAP 综合征 1
MBTPS2、HIS277LEU
在来自 3 代谱系的受影响男性中，孤立毛囊鱼鳞病、脱发和畏光（IFAP1；308205），Oeffner 等人（2009）鉴定出 MBTPS2 基因中的 680A-T 颠换，导致 his227 替换为 leu（H227L）。在无关个体的 225 条 X 染色体中未检测到该突变。男性患者主要表现出 IFAP 三联征，包括全秃、鱼鳞鳞屑和明显的畏光。该突变的功能研究显示 MBTPS2 活性略有减弱。专性携带者雌性要么表型正常，要么轻度受影响。

.0002 IFAP 综合征 1
MBTPS2，MET87ILE
在 4 代家庭的受影响成员中分离 IFAP 综合征（IFAP1；308205），Oeffner 等人（2009）鉴定了 MBTPS2 中的 261G-A 转变，导致 met87 到 ile（M87I）的取代。在 225 条对照 X 染色体中未发现该突变。男性患者主要表现出 IFAP 三联征，包括全秃、鱼鳞鳞屑和明显的畏光。该突变的功能研究显示 MBTPS2 活性略有减弱。专性携带者雌性要么表型正常，要么轻度受影响。

.0003 IFAP 综合征 1
MBTPS2，ARG429HIS
Oeffner 等人在 3 代谱系的受影响成员中分离了 IFAP 综合征，并具有与 BRESHECK 综合征一致的其他特征（IFAP1；308205）（2009）鉴定出 MBTPS2 基因中的 1286G-A 转变，导致 arg429 到 his（R429H）的取代。未在无关个体的 225 条 X 染色体中发现该突变。男性患者患有严重的这种疾病，伴有多种额外的畸形，并在出生后 2 年内死亡。一名男性为火棉胶婴儿，患有腭裂、单侧裂手、2块蝶椎、无肾、双侧腹股沟疝、脐膨出、小肠狭窄、先天性巨结肠。另一人患有 IFAP 三联征、小头畸形、蛛网膜囊肿、I 型 Arnold-Chiari 畸形、胸腰椎脊髓积水、癫痫发作、精神运动迟缓、下颌后缩、发育不良、裂手、蝴蝶椎、楔形椎、房间隔缺损、动脉高血压、上呼吸道反复感染、无肾、尿道下裂、后鼻孔狭窄、腹股沟疝和先天性巨结肠。女性专性携带者要么表型正常，要么轻度受影响。该突变的功能研究表明几乎没有 MBTPS2 活性。

.0004 IFAP 综合征 1
MBTPS2，PHE475SER
在一个受影响的家庭成员中，将 IFAP 综合征与 BRESHECK 综合征分开（IFAP1；308205），Boente 等人先前描述（2000），奥夫纳等人（2009）鉴定出 MBTPS2 基因中的 1424T-C 转变，导致 phe475 到 Ser 的取代。在来自无关个体的 225 条对照 X 染色体中未发现该突变。该患者患有严重的疾病，还伴有癫痫、智力低下和腹股沟疝气等其他特征。该突变的功能研究表明几乎没有 MBTPS2 活性。专性携带者雌性要么表型正常，要么轻度受影响。

.0005 IFAP 综合征 1
MBTPS2，TRP226LEU
在来自 IFAP 综合征家族的受影响男性中（IFAP1；308205），Oeffner 等人（2009）鉴定出 MBTPS2 基因中的 667G-T 颠换，导致 trp226 替换为 leu（W226L）。未在无关个体的 225 条 X 染色体中发现该突变。该患者主要表现出 IFAP 三联征，包括全秃、鱼鳞鳞屑和明显的畏光。专性携带者雌性要么表型正常，要么轻度受影响。该突变的功能研究显示 MBTPS2 活性略有减弱。

.0006 毛囊角化症 DECALVANS，X 连锁
MBTPS2，ASN508SER
在患有 X 连锁毛囊刺状角化症（KFSDX; 308800）的原始荷兰家族的受影响成员中，Aten 等人（2010）鉴定出 MBTPS2 基因中的半合子 1523A-G 转变，导致高度保守的疏水性跨膜区域发生 asn508 到 Ser（N508S）的取代。在另外 2 个患有该疾病的家族中也发现了相同的半合子突变，其中 1 个来自英国，最初由 Herd 和 Benton（1996）描述，1 个来自美国单倍型分析表明不存在共同祖先。在 86 条对照染色体中未检测到该突变。CHO-M19 细胞的体外功能表达研究表明，该突变使甾醇反应性降低了 50%，表明 MBTPS2 蛋白的蛋白水解活性丧失。受影响男性的血浆脂质谱没有显示异常。在专性女性携带者中，等位基因表达的不平衡与 X 失活的倾斜水平和临床表型完全匹配。研究结果表明，KFSDX 和 IFAP 综合征（308205）具有相似的疾病谱。

Bornholdt 等人对一名患有 KFSDX 的 8 岁瑞典男孩进行了研究（2013）鉴定出 MBTPS2 基因中的 N508S 突变。患者出生时皮肤干燥、发痒，畏光，4 岁时发现角膜有斑点；8岁时，他出现了广泛的毛囊角化过度、脸颊发红、眉毛稀疏，但头皮毛发却正常。没有其他受影响的家庭成员。该家族和先前描述的荷兰家族的 X 染色体 SNP 和微卫星分析（Aten 等人，2010）表明，该突变出现在两个家族的不同遗传背景下。

.0007 IFAP 综合征 1
MBTPS2，c.671-9T-G
在一名 26 岁德系犹太男子和一名 28 岁白人男子中，他们均表现出典型的 IFAP 三联征：毛囊鱼鳞病、脱发和畏光（IFAP1; 308205），Oeffner 等人（2011）在 MBTPS2 基因的内含子 5 中发现了一个颠换（c.671-9T-G），预计会破坏假定的内含子剪接增强子。SNP 分析支持 2 名患者的突变具有孤立起源，并且在 100 多名对照者中未发现突变。小基因检测产生了一条显着的 246 核苷酸条带，表明外显子跳跃（Ile225LeufsTer25），以及一个额外的微弱 365 核苷酸片段，表明包含外显子 6。然而，患者细胞中外显子 5 至 7 的 cDNA 扩增显示完全排除了外显子 6。

Wang 等人在一名患有 IFAP 的 22 岁汉族男性中发现了奥姆斯特德综合征的特征（见 300918）（2014）鉴定了 MBTPS2 基因中的 c.671-9T-G 内含子突变。桑格测序证实，在他受影响较轻的母亲中，这种突变是杂合的，而在他未受影响的父亲或姐妹或 200 名不相关的种族匹配对照中，没有发现这种突变。王等人（2014）认为该患者代表了一种严重的 IFAP。

.0008 奥尔姆斯特德综合征，X 连锁（1 个家族）
MBTPS2，PHE464SER
来自伊朗近亲家庭的叔叔和侄子患有普秃和严重掌跖角化症，累及口周和伸肌表面以及甲营养不良（奥姆斯特德综合征，OLMSX；300918），最初由 Yaghoobi 等人描述（2007），哈吉伊等人（2013）在 MBTPS2 基因的外显子 11 中发现了 c.1391T-C 转换，导致在距离 LDG 基序 2 个密码子的高度保守残基处发生 phe464 到 Ser（F464S）的取代。该突变在家族中随疾病分离，在 dbSNP、1000 基因组计划、NHLBI 外显子组测序计划或 MBTPS2 基因变异数据库中均未发现。

.0009 成骨不全，XIX 型
MBTPS2，ASN459SER
在一个分离 X 连锁成骨不全症（OI19; 301014）的大型泰国谱系（家族 I）中，Lindert 等人（2016）在 MBTPS2 基因的外显子 11 中发现了 c.1376A-G 转换（c.1376A-G，NM_015884.3），导致膜内 NPDG 基序的高度保守的第一个残基发生 asn459 到 Ser（N459S）的取代。该突变与家族中的疾病完全分离，并且在不相关的泰国对照的 644 X 染色体或 Leiden Open Variation、ExAC、Exome Variant Server、1000 Genomes Project 或 dbSNP（build 144）数据库中均未发现。先证者成纤维细胞和成骨细胞表现出 OASIS（CREB3L1; 616215）裂解受损，并且患者成骨细胞中 OASIS 及其核结合靶标 SMAD4（600993）的表达降低。作者表示，这些发现，加上成骨细胞成熟标志物碱性磷酸酶表达的减少，表明成骨细胞分化存在广泛缺陷。先证者成纤维细胞也表现出 I 型胶原蛋白分泌减少。在内质网应激和无甾醇条件下，与野生型 MBTPS2 相比，转染的 CHO-M19 细胞中，N459S 突变体分别显着降低了受调节的膜内蛋白水解底物 ATF6（605537）和 SREBP（参见 184756）的激活。

.0010 成骨不全，XIX 型
MBTPS2，LEU505PHE
Lindert 等人在一名 26 岁的男性先证者和他来自德国家庭（家庭 II）的受影响的舅舅中分离出 X 连锁成骨不全症（OI19；301014）（2016）在 MBTPS2 基因中发现了 c.1515G-C 颠换（c.1515G-C，NM_015884.3），导致高度保守的膜内残基处由 leu505 替换为 phe（L505F）。先证者未受影响的母亲的突变是杂合的，在 Leiden Open Variation、ExAC、Exome Variant Server、1000 Genomes Project 或 dbSNP（build 144）数据库中未发现该突变。先证者成纤维细胞表现出 OASIS（CREB3L1; 616215）分裂受损以及 I 型胶原分泌减少。在转染的 CHO-M19 细胞中，与野生型 MBTPS2 相比，L505F 突变体在内质网应激和无甾醇条件下分别显着降低调节膜内蛋白水解底物 ATF6（605537）和 SREBP（参见 184756）的激活。从先证者骨骼中提取的 I 型胶原蛋白显着降低了两条 α 链中螺旋赖氨酸残基 87（K87）的羟基化；作者指出，K87 对于骨中胶原蛋白交联至关重要，而胶原蛋白交联是骨强度的主要贡献者。