BTB与CNC同源2; BACH2

碱性亮氨酸拉链转录因子 2

HGNC 批准的基因符号：BACH2

细胞遗传学位置：6q15 基因组坐标（GRCh38）：6:89,926,528-90,296,843（来自 NCBI）

▼ 说明

BACH2 是一种转录因子，与 MAF 转录因子（例如 MAFK；600197）形成异二聚体，以结合靶基因启动子中的 MAF 识别元件（MARE）。 BACH2 在 B 淋巴细胞和 T 淋巴细胞分化和功能中发挥作用（Kato 等人总结，2018）。

▼ 克隆与表达

Maf 小家族的成员是碱性区亮氨酸拉链（bZIP） 蛋白，可充当转录激活子或阻遏子。小 Maf 蛋白可以从转录阻遏蛋白转变为激活蛋白，具体取决于与它们形成异二聚体的蛋白。 Oyake 等人使用酵母 2 杂交筛选来鉴定 MafK 异二聚化伙伴（1996） 鉴定了编码 Bach1（602751） 和 Bach2 的小鼠 cDNA。两种巴赫蛋白均含有 BTB（广泛复合体-tramtrack-bric-a-brac）或 POZ（痘病毒和锌指）蛋白相互作用结构域和 CNC（Cap'n'collar）型 bZIP 结构域。

Sasaki等人通过以小鼠Bach2 cDNA为探针筛选K562红白血病细胞系（2000） 分离出编码 BACH2 的 cDNA。推导的 841 个氨基酸蛋白与小鼠 Bach2 具有 89.5% 的同一性，其中 BTB 和 bZIP 功能域具有 97% 的同一性，而富含丝氨酸的区域具有 94% 的同一性。 Northern 印迹分析显示大约 11.0 kb BACH2 转录物的表达仅限于胸腺、脾脏和白细胞；小肠和大脑中也检测到低水平。佐佐木等人（2000） 发现 mRNA 和蛋白质主要在 B 淋巴细胞中表达，而不是在其他造血细胞系中表达。 RT-PCR 分析表明，BACH2 与小鼠 Bach2 一样，在祖细胞、前体、未成熟和成熟 B 细胞阶段的原代 B 细胞中表达。小鼠 Bach2 在浆细胞中不表达（Muto 等人，1998）。

▼ 基因功能

奥亚克等人（1996） 证明小鼠 Bach1 和 Bach2 与 MafK 形成异二聚体。 Bach1 和 Bach2 在使用成纤维细胞的转染测定中充当转录抑制子，但在培养的红系细胞中分别充当转录激活子和抑制子。因此，作者认为 Bach 蛋白在协调 MafK 的转录激活和抑制中发挥着重要作用。

Sasaki 等人的凝胶位移分析（2000） 表明，当过度表达时，BACH2 会与 MARE 结合。过度表达还导致克隆活性丧失。 BACH2/CA-1 微卫星分析表明，25 名非霍奇金淋巴瘤（605027） 患者中有 5 名发生杂合性丢失。

瓦赫迪等人（2015） 分析了小鼠 T 细胞超级增强子（SE） 图谱，作为识别参与细胞特化的关键调控节点的无偏方法，发现细胞因子和细胞因子受体是 T 细胞中表现出 SE 结构的主要基因类别。尽管如此，编码 Bach2（效应器分化的关键负调节因子）的基因座却成为最重要的 T 细胞 SE，揭示了一个网络，其中对 T 细胞生物学至关重要的 SE 相关基因被 BACH2 抑制。与其他细胞谱系中的典型增强子或 SE 相比，T 细胞 SE 高度富集免疫介导疾病（包括类风湿关节炎（180300））的疾病相关 SNP。用 JAK（147795） 抑制剂托法替布处理 T 细胞会不成比例地改变具有 SE 结构的类风湿关节炎风险基因的表达。瓦赫迪等人（2015） 得出结论，T 细胞中具有 SE 结构的基因包含多种细胞因子和细胞因子受体，但受“监护人”控制。转录因子，本身就具有 SE。因此，SE 的计数可以公正地确定 T 细胞中的关键调节节点，这些节点优先通过药物干预进行调节。

▼ 测绘

作者：FISH，Sasaki 等人（2000） 将 BACH2 基因对应到染色体 6q15。 Southern印迹分析确定BACH2是单拷贝基因。

▼ 分子遗传学

Afzali 等人在患有免疫缺陷 60 和自身免疫性疾病（IMD60; 618394） 的女性中（2017） 鉴定了 BACH2 基因中的从头杂合错义突变（L24P; 605394.0001）。来自第二个家庭的一对患有类似疾病的父亲和女儿因不同的错义突变而杂合（E788K；605394.0002）。这些突变是通过外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。尽管 mRNA 水平正常，但患者细胞的 BACH2 蛋白表达却降低，表明突变蛋白的稳定性降低。 PRDM1（603423） 水平也有所增加，表明 BACH2 抑制得到释放。这些突变被证明会导致单倍体不足，而不是显性失活效应。患者 T 淋巴细胞显示出多种异常，包括与对照组相比 FOXP3（300292） 表达降低、表达肠道归巢受体 CCR9（604738） 和 ITGB7（147559） 的 T 辅助细胞分化增强，以及 CD4+ T 细胞增殖受损。患者 B 细胞的记忆和 IgG 类别转换细胞显着减少，而过渡 B 细胞则增加。研究结果表明，B 细胞向记忆细胞和浆细胞成熟的过程中存在缺陷，与 Bach2 缺失小鼠中观察到的情况类似（参见动物模型）。阿夫扎利等人（2017） 强调 BACH2 基因与原型超级增强子（SE） 结构元件相关，这可能对遗传性疾病具有更广泛的影响。

▼ 动物模型

武藤等人（2004） 发现，与野生型小鼠相比，Bach2 -/- 小鼠血清 IgM 水平较高，但 IgG 亚类和 IgA 浓度较低。 Bach2 -/- 小鼠还具有与类别转换重组（CSR）缺陷、体细胞超突变和生发中心形成相关的不依赖于 T 细胞和依赖于 T 细胞的 IgG 反应的缺陷。虽然突变小鼠的 IgM 浆细胞发育正常，但脾细胞刺激后类别转换的浆细胞显着降低。 Bach2 缺陷的 B 细胞减少了 Aid（Aicda; 605257） 的表达，并解除了其他 CSR 相关基因的调节，特别是 Blimp1（PRDM1; 603423）、Xbp1（194355）、Irf4（601900） 和 Pax5（167414）。武藤等人（2004） 得出结论，BACH2 是抗体反应的调节剂。

罗伊乔杜里等人（2013） 报道称，Bach2 缺陷小鼠出生时表现正常，但会发展为进行性消耗性疾病，且存活率降低。自身抗体水平升高，严重的肺部炎症和不太严重的肠道炎症伴随着分别归巢于肺和肠道的 CD4+ T 细胞上的 Ccr4（604836） 和 Ccr9（604738） 水平升高。对重组 Rag1（179615） 敲除小鼠的分析表明，Bach2 是表达 Foxp3（300292） 的胸腺细胞和诱导调节性 T 细胞（tTreg 和 iTreg）的形成所必需的。 ChIP 和序列分析确定 Bach2 抑制效应谱系细胞中的许多基因，包括 Ccr4 和 Ccr9。在缺乏 Bach2 的情况下，在促进 iTreg 分化的条件下刺激的细胞反而会分化为表达 Tbet（TBX21; 604895）、Gata3（131320） 或 Ror-γ-t（RORC; 602943）（Th1 特征）的 Foxp3 阴性细胞，分别为 Th2 和 Th17 细胞。罗伊乔杜里等人（2013） 得出结论，BACH2 抑制 CD4+ T 细胞中多个效应谱系的分化程序，稳定 Treg 细胞的发育，并限制免疫激活以促进免疫稳态。

海老名涩谷等人（2016） 发现 Bach1 -/- Bach2-/- 双敲除小鼠的出生比例低于预期的孟德尔比例。 Bach1 -/- Bach2 -/- 小鼠比野生型小鼠体型更小，寿命更短，且预后比 Bach2 -/- 小鼠更差。 Bach1 -/- Bach2 -/- 小鼠比 Bach2 -/- 小鼠迅速出现更严重的肺泡蛋白沉积症（PAP），并且具有肺特异性异常肺泡巨噬细胞（AM）。相比之下，Bach1 -/- 小鼠没有出现肺部疾病。肺部氧化应激并未加剧 PAP 的发展，因为氧化应激的减少未能改善 Bach2 -/- 和 Bach1 -/- Bach2 -/- 小鼠的 PAP。微阵列分析表明，Bach1 -/- Bach2 -/- AM 和 Bach2 -/- AM 具有类似的基因表达模式改变，而大多数这些基因在 Bach1 -/- AM 中的表达没有显着变化。研究结果表明，Bach1 -/- Bach2 -/- AMs 中基因表达的改变是由 Bach2 缺陷引起的，并由 Bach1 缺陷引起的。染色质免疫沉淀测序分析显示，Bach1 和 Bach2 直接抑制参与炎症反应的共享靶基因的表达。

加藤等人（2018） 分析了 Bach1 -/- Bach2 -/- 小鼠的骨髓（BM）、血液和脾细胞，并观察到无效的红细胞生成。 Bach1 -/- Bach2 -/- 小鼠的成红细胞亚群 III 与成红细胞亚群 II 的比例较低，表明成红细胞成熟障碍。微阵列分析表明，这种疾病不是由于 BM 巨噬细胞功能丧失所致，而是由 Hmox1（141250） 的去抑制引起的。 Bach1 -/- Bach2 -/- 小鼠中未成熟的成红细胞数量较低，表明红细胞生成存在额外的障碍，微阵列分析表明该障碍发生在红细胞-骨髓分叉处，并且源于转录组的改变。对 Bach1 -/- Bach2 -/- 造血干细胞和祖细胞（HSPC） 的研究表明，Bach2 和 Bach1 在祖细胞水平上通过抑制骨髓基因和诱导来抑制骨髓生成并促进红细胞生成和淋巴细胞生成，具有重要的细胞内在功能通过与 Cebp-β（CEBPB; 189965） 竞争性地作用来改变红系基因。过表达研究表明，Bach2 单独抑制 HSPC 中的骨髓生成并诱导红细胞生成。 Bach1 -/- Bach2 -/- HSPC 保持了其“干性”，因为它们始终只支持骨髓生成，而不支持红细胞生成或淋巴细胞生成。敲低研究证实，BACH1 和 BACH2 的这些功能在人脐带血 CD34（142230） 阳性细胞中是保守的。

阿夫扎利等人（2017） 发现杂合单倍体不足的 Bach2 +/- 小鼠的 T（reg） 细胞数量减少，肠道特异性 CD4+ T 细胞数量增加，B 细胞抗体类别转换受损，类似于在BACH2 单倍体不足的患者。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 免疫缺陷 60 和自身免疫
BACH2、LEU24PRO

在一名患有免疫缺陷 60 和自身免疫（IMD60; 618394） 的 19 岁女性（A 家庭）中，Afzali 等人（2017） 鉴定了 BACH2 基因中的从头杂合 c.71T-C 转变，导致同二聚化界面中高度保守的残基处由 leu24 到 pro（L24P） 取代。该突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。患者细胞的 mRNA 水平正常，但 BACH2 蛋白水平降低。 L24P突变蛋白不溶于溶液，可能错误折叠，并形成多个异常聚集体，而野生型BACH2可溶于溶液并形成适当的二聚体。研究结果表明，突变蛋白无法二聚化并且不稳定；进一步的共表达研究表明单倍体不足，而不是显性负效应。

.0002 免疫缺陷 60 和自身免疫
BACH2、GLU788LYS

在一对患有免疫缺陷 60 和自身免疫（IMD60; 618394） 的父女（B 族）中，Afzali 等人（2017） 鉴定了 BACH2 基因中的杂合 c.2362G-A 转换，导致 C 末端高度保守的残基处由 glu788 替换为 lys（E788K）。突变型E788K蛋白主要聚集在细胞质中，几乎没有核定位，而野生型蛋白均匀分布在细胞质和细胞核中。研究结果表明，与野生型相比，突变蛋白的稳定性降低；进一步的共表达研究与单倍体不足而不是显性负效应一致。