TBC1 域家族，成员 4； TBC1D4

AKT 底物，160-KD；AS160
KIAA0603

HGNC 批准的基因符号：TBC1D4

细胞遗传学位置：13q22.2 基因组坐标（GRCh38）：13:75,283,502-75,483,143（来自 NCBI）

▼ 克隆和表达

通过对从尺寸分级的人脑 cDNA 文库中获得的克隆进行测序，Nagase 等人（1998）克隆了TBC1D4，他们将其命名为KIAA0603。推导的 1,299 个氨基酸蛋白与小鼠 Tbc1（TBC1D1; 609850）具有显着相似性，表明其在细胞信号传导和通讯中发挥作用。RT-PCR 分析检测到所有检查组织中都有 TBC1D4 表达，其中肾脏、骨骼肌、卵巢和心脏中的水平最高。

松本等人（2004）报道 TBC1D4 蛋白含有 2 个 N 端磷酸酪氨酸相互作用结构域和一个 C 端 TBC 结构域。包含 TBC 结构域的区域与人 RAB GTP 酶激活蛋白 1（RABGAP1；615882）有 31% 同源性。预计包含 TBC1D4 大部分 TBC 结构域的 C 端区域具有与酵母 Gyp1 的 GTPase 激活位点结构相似的三级结构，表明 arg973 对于 TBC1D4 的 GTPase 激活位点至关重要。Northern 印迹分析在多个组织中检测到 6 kb 转录物，其中在心脏和骨骼肌中表达最高。在胎盘和一些免疫组织（包括脾脏、淋巴结和白细胞）中也观察到了 5 kb 的转录物。

Kurihara 等人使用 Northern blot 分析（2002）表明小鼠 Tbc1d4 在胚胎第 7 天和第 11 天低水平表达，但在胚胎第 15 天和第 17 天表达增加。在成年小鼠中，在所有检查的组织中检测到不同水平的 Tbc1d4，其中心脏中表达最高。

▼ 基因结构

Kurihara 等人（2002）确定小鼠和人类 TBC1D4 基因的 5 引物末端含有保守的 CpG 岛。

▼

通过辐射混合分析进行绘图，Nagase 等人（1998）将 TBC1D4 基因定位到 13 号染色体。通过基因组序列分析，Kurihara 等人（2002）将 TBC1D4 基因定位到染色体 13q22。他们将小鼠 Tbc1d4 基因定位到 14 号染色体的同线区域。

▼ 基因功能

使用差异显示分析和 RT-PCR，Matsumoto 等人（2004）发现与正常对照细胞相比，特应性皮炎（AD；参见 603165）患者的外周血 CD3（参见 186740）阳性细胞中 TBC1D4 表达上调。中度病理患者的 CD3 阳性细胞中表达最高。在 5 名健康受试者的白细胞亚群中，TBC1D4 表达在 T 细胞中最高，特别是 CD4（186940）阳性/CD45RO（151460）阳性记忆 T 细胞。在用抗 CD3 抗体或钙动员体外刺激 T 细胞后，TBC1D4 表达短暂上调。

在肌肉和脂肪细胞中，胰岛素（INS；176730）刺激会激活信号级联，导致含有葡萄糖转运蛋白 4（GLUT4 或 SLC2A4；138190）的细胞内囊泡易位至质膜并与其融合。Larance 等人使用质谱法（2005）在培养的小鼠脂肪细胞的 Glut4 囊泡上鉴定出 AS160、胰岛素调节氨肽酶（IRAP 或 LNPEP；151300）、Rab10（612672）、Rab11（参见 RAB11A；605570）和 Rab14（612673）。As160 与 Glut4 囊泡的结合部分是通过与膜结合 Irap 的胞质尾部直接相互作用介导的。As160-Irap 相互作用是胰岛素依赖性的，并且当暴露于胰岛素时，As160 从 Glut4 囊泡中解离。通过小干扰 RNA 敲低 As160 表达导致基础状态下质膜上的 Glut4 水平增加。

米内亚等人（2005）指出，脂肪细胞中 AS160 被 AKT 磷酸化（参见 AKT1；164730），这是胰岛素刺激的 GLUT4 易位至质膜所必需的。他们发现，纯化的人 AS160 重组 GTP 酶激活蛋白（GAP）结构域对 RAB2A（RAB2; 179509）、RAB8A（165040）、RAB10 和 RAB14 表现出 GAP 活性，但对其他 14 种 RAB 不表现出 GAP 活性。免疫印迹分析表明，这些 RAB 与小鼠脂肪细胞中的 Glut4 阳性囊泡相关。arg673 突变为 leu 使 AS160 失活。米内亚等人（2005）得出结论，AK160 充当 RAB GAP，并且 RAB 可能参与 GLUT4 易位。

卡尔森等人（2005）发现 9 名对照受试者和 10 名 2 型糖尿病患者的肌肉活检样本中 AS160 蛋白的表达相似（125853）。然而，与对照组相比，糖尿病样本中响应生理性高胰岛素血症的 AS160 磷酸化降低了 39%（p 小于 0.05）。糖尿病引起的 AS160 磷酸化受损与 AKT 信号传导异常有关。与对照组相比，2 型糖尿病样本中 AKT thr308 磷酸化受损 51%（p 小于 0.05），而 AKT ser473 磷酸化未显着降低。卡尔森等人（2005）得出结论，生理性高胰岛素血症会增加正常人骨骼肌中 AS160 的磷酸化，他们认为胰岛素对 AS160 的作用缺陷可能会损害 2 型糖尿病中的 GLUT4 转移。

布扎克里等人（2008）发现人和小鼠胰腺β细胞表达AS160，并且AS160在葡萄糖刺激后被磷酸化。2 型糖尿病患者的胰岛中 AS160 mRNA 表达下调。在小鼠胰岛素分泌细胞中，葡萄糖诱导 Akt 和 As160 磷酸化，这是由胰岛素受体（INSR; 147670）、Irs2（600797）和 PI3 激酶（参见 601232）介导的，与胞质 Ca（2+）的变化无关。小鼠细胞中 AS160 的敲低增加了基础胰岛素分泌，但它消除了葡萄糖刺激的胰岛素释放。As160 敲低还会增加细胞凋亡和葡萄糖诱导的增殖丧失。布扎克里等人（2008）得出结论，AS160 是胰腺 β 细胞中胰岛素信号传导的主要效应器。

▼ 分子遗传学

2 型糖尿病，易感性

Moltke 等人在一项针对多达 2,575 名未患糖尿病的格陵兰个体的 2 型糖尿病（T2D）相关数量性状的关联绘图研究中，随后进行了基于芯片的基因分型和外显子组测序（2014）在 TBC1D4 基因中发现了一个无义突变（R684X; 612465.0002），等位基因频率为 17%。该变异与 T2D 以及口服葡萄糖负荷后循环葡萄糖和胰岛素水平升高密切相关（T2D5; 616087）。该变异的效应大小明显超过了之前报道的常见遗传变异与代谢特征之间的关联。R684X 变体导致 TBC1D4 长亚型的转录物过早终止，

黑棘皮症和胰岛素抵抗

有关 TBC1D4 基因突变可能导致黑棘皮病和胰岛素抵抗的讨论，请参阅 612465.0001。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001意义不明的变异体
TBC1D4、ARG363TER
该变异体被归类为意义不明的变异体，因为其对黑棘皮病和胰岛素抵抗（参见 610549）的贡献尚未得到证实。

Dash 等人在 2 位患有黑棘皮病和严重餐后高胰岛素血症的同父异母姐妹中（2009）鉴定了 TBC1D4 外显子 3 中 c.1087C-T 转变的杂合性，导致 arg363-to-ter（R363X）取代，预计会导致假定的 GAP 结构域和几个 AKT 磷酸化位点的丢失。这种突变存在于他们的母亲和一位姨妈身上，她们都没有表现出黑棘皮症，但在口服葡萄糖负荷后，她们的胰岛素确实出现了不成比例的升高。他们的外祖母也携带这种突变，表现出正常的空腹胰岛素峰值比率，但空腹血糖升高且糖耐量受损，表明β细胞功能严重障碍。在未受影响的肥胖但具有正常糖耐量和正常空腹胰岛素峰值比的姨妈中，或在 200 个种族匹配的等位基因中，没有发现这种突变。3T3-L1 脂肪细胞的功能分析表明，该突变显着减少了胰岛素刺激的 GLUT4（138190）细胞膜易位。当与野生型 TBC1D4 共表达时，突变体与野生型蛋白二聚化，表明杂合截短变体可能以显性失活方式干扰其野生型对应物。对先证者进行了 7 个与 GLUT4 易位有关的其他基因的突变筛查，但没有发现突变。3T3-L1 脂肪细胞的功能分析表明，该突变显着减少了胰岛素刺激的 GLUT4（138190）细胞膜易位。当与野生型 TBC1D4 共表达时，突变体与野生型蛋白二聚化，表明杂合截短变体可能以显性失活方式干扰其野生型对应物。对先证者进行了 7 个与 GLUT4 易位有关的其他基因的突变筛查，但没有发现突变。3T3-L1 脂肪细胞的功能分析表明，该突变显着减少了胰岛素刺激的 GLUT4（138190）细胞膜易位。当与野生型 TBC1D4 共表达时，突变体与野生型蛋白二聚化，表明杂合截短变体可能以显性失活方式干扰其野生型对应物。对先证者进行了 7 个与 GLUT4 易位有关的其他基因的突变筛查，但没有发现突变。

.0002 2 型糖尿病 5，对
TBC1D4、ARG684TER 的易感性（rs61736969）
毛奇等人（2014）报道了 TBC1D4 基因中的一个变体的新关联，外显子 11 中的 C 到 T 转变（c.2050C-T，rs61736969）导致 arg684 到 ter 取代（R684X），与 2 型糖尿病以及口服葡萄糖负荷后循环葡萄糖和胰岛素水平升高（T2D5；616087）。作者表明，与非携带者和杂合携带者相比，来自因纽特人健康转型（IHIT）队列的这种变异纯合携带者在口服葡萄糖负荷后 2 小时，血浆葡萄糖浓度（β = 3.8 mmol/l，p = 2.5 x 10（-35））和血清胰岛素浓度（β = 165 pmol/l，p = 1.5 x 10（-20））明显较高。此外，纯合子携带者的空腹血糖浓度（β = -0.18 mmol/l，p = 1.1 x 10（-6））和空腹血清胰岛素（β = 8.3 pmol/l，p = 0.0014）浓度略低，他们的 T2D 风险显着增加（OR = 10.3，p = 1.6 x 10（-24））。口服葡萄糖负荷后2小时，杂合子携带者的血浆葡萄糖浓度比非携带者稍高（β = 0.43 mmol/l，p = 5.3 x 10（-5））。骨骼肌活检分析显示，随着 R684X 等位基因数量的增加，TBC1D4 长亚型的 mRNA 和蛋白质水平较低，GLUT4（SLC2A4；138190）的肌肉蛋白质水平较低。这些发现伴随着肌肉中胰岛素刺激的葡萄糖摄取严重减少，导致餐后高血糖、糖耐量受损和 T2D。毛奇等人（2014）发现 R684X 变体在 IHIT 队列中的次要等位基因频率（MAF）为 17%。相比之下，在 1 名日本人中，有 1 名发现了这种变异，在千人基因组计划中对 092 个人进行了测序，但在 2,000 名丹麦人、448 名汉族人或大约 6,500 名欧洲人和非裔美国人的外显子组测序数据中不存在该基因。毛奇等人（2014）指出，R684X 变种占格陵兰所有 T2D 病例的 10% 以上。