聚合酶 II，RNA，子单元 A; POLR2A

RPB1，酿酒酵母，同源物
RNA 聚合酶 II，220-KD 子单元
RNA 聚合酶 II，大子单元； RPO2； RPOL2； POLR2

HGNC 批准的基因符号：POLR2A

细胞遗传学位置：17p13.1 基因组坐标（GRCh38）：17:7,484,366-7,514,616（来自 NCBI）

▼ 说明

DNA 依赖性 RNA 聚合酶 II（EC 2.7.7.6）是一种复杂的多单元酶，负责蛋白质编码基因的转录。它由 10 至 14 个子单元组成，大小范围为 220 至 10 kD。 POLR2A 编码 220-kD 子单元。 RNA 聚合酶 II 与基因的启动子区域以及各种元件和转录因子相互作用，以确定基本上所有控制转录的参数，例如组织和发育特异性、应激反应等。

POLR2A C 末端结构域（CTD）中重复 52 次的七肽序列中 3 个丝氨酸的动态磷酸化和去磷酸化以及其他 CTD 修饰指定了调节各种转录相关事件的蛋白质的募集（Ni et al., 2011）。

▼ 克隆与表达

曹等人（1985）分离了人RNA聚合酶II（pol II）大子单元的基因组序列。与果蝇pol II大子单元序列同源的序列以单拷贝存在。

温特泽里斯等人（1992）克隆并测序了 POLR2A 的完整人类基因，并将其符号化为 RPBh1。推导的 1,970 个氨基酸的蛋白质包含 10 个保守结构域（指定为 A 到 J），一个推定的 C2H2 型锌结合元件，以及一个包含 52 个七肽重复拷贝的 C 末端结构域（CTD）。

米塔等人（1995）还克隆并测序了人类 POLR2A 基因，并将其称为 RpIILS。推导的氨基酸序列与Wintzerith等人报道的相同（1992）。 5-prime 侧翼区域的序列与小鼠基因大约有 84% 相同（而编码区域为 90%）。

▼ 生化特征

晶体结构

克莱默等人（2000）使用扩展至 3 埃分辨率的 X 射线衍射数据推导了 10 子单元酵母 RNA 聚合酶 II 的主干模型。所有10个子单元都表现出与相应的人类蛋白质的高度同一性，并且10个子单元中的9个在3种真核RNA聚合酶I、II和III中是保守的。该模型的显着特征包括一对由子单元 Rpb1、Rpb5（180664）和 Rpb9（180662）形成的钳口，它们似乎能抓住活性中心下游的 DNA。由 Rpb1、Rpb2（180661）和 Rpb6（604414）形成的 DNA 上靠近活性中心的钳位可能被 RNA 锁定在闭合位置，从而解释了转录复合物的高度稳定性。活性中心下方的蛋白质复合物中的孔可以允许聚合底物进入，并在校对和通过 DNA 中的暂停位点期间允许转录物退出。

克莱默等人（2001）在 2.8 埃和 3.1 埃分辨率下确定了衍生自 2 种晶体形式的 10 子单元酵母 RNA 聚合酶 II（缺少转录所必需的 2 个小子单元）的结构。结构比较揭示了聚合酶分为 4 个移动模块，其中包括一个夹子，如之前所示在活性中心上摆动。在 2.8 埃结构中，夹子处于打开状态，允许直启动子 DNA 进入以启动转录。格纳特等人（2001）以 3.3 埃的分辨率确定了转录过程中 RNA 聚合酶 II 的晶体结构。他们观察到双链 DNA 进入酶的主裂隙并在活性位点之前解旋。 DNA-RNA 杂交体的九个碱基对从活性中心以几乎直角延伸至进入的 DNA，RNA 的 3 引物末端位于核苷酸添加位点。蛋白质-核酸接触有助于解释 DNA 和 RNA 链的分离、RNA 合成的特异性、“流产循环”等。转录起始期间以及转录延伸期间RNA和DNA易位。

布什内尔等人（2004）以 4.5 埃的分辨率报道了 RNA 聚合酶 II 与通用转录因子 IIB（TFIIB; 189963）的晶体结构。该结构揭示了对转录起始至关重要的 3 个特征： TFIIB 的 N 端锌带结构域与聚合酶的对接结构域接触，靠近转录酶的 RNA 出口路径；一个“手指”插入聚合酶活性中心的 TFIIB 结构域；和一个 C 末端结构域，其与聚合酶和 TATA 框结合蛋白启动子 DNA 复合物的相互作用引导 DNA 解旋和转录。 TFIIB 可稳定包含不完整 RNA-DNA 杂交区域的早期起始复合物。它可能与模板链相互作用，从而设定转录起始位点的位置，并可能干扰 RNA 退出，从而导致起始失败或启动子逃逸。韦斯托弗等人（2004）确定了易位后状态下的 RNA 聚合酶 II 转录复合物的结构，该复合物在 RNA-DNA 杂合螺旋的生长端有一个空位。在混合螺旋的另一端，RNA 与模板 DNA 分离。核酸链的这种分离是通过与链/环网络中的一组蛋白质环相互作用而实现的。韦斯托弗等人（2004）得出结论，网络的形成必须发生在从失败启动到启动子逃逸的过渡过程中。

Meinhart 和 Cramer（2004）描述了与 PCF11（608876）的 C 端结构域相互作用结构域结合的 RNA 聚合酶 II 的 Ser2 磷酸化 C 端结构域肽的结构。 ser2-pro3-thr4-ser5 的 C 端结构域基序形成 β 转角，该 β 转角与 PCF11 C 端结构域相互作用结构域中的保守凹槽结合。 Ser2 磷酸基团不与 PCF11 直接接触，但可能会被间接识别，因为它通过额外的氢键稳定了 β 转角。肽结构的迭代产生了 C 端结构域的紧凑 β 螺旋模型。 Meinhart 和 Cramer（2004）提出，在 mRNA 转录加工周期中，C 末端结构域中的致密螺旋区域以磷酸化依赖性方式解开和再生。

王等人（2009）报道了 RNA 聚合酶 II 在第三状态、反向易位或“回溯”状态下的晶体结构。状态。回溯结构的定义特征是第一个回溯核苷酸的结合位点。该结合位点在 RNA 中核苷酸错误掺入或 DNA 损坏的情况下被占据，并被称为“P”结合位点。位点，因为它支持校对。校对的主要机制是在存在延伸因子 SII（TFIIS；参见 604784）的情况下切除二核苷酸。用 TFIIS 确定共晶的结构揭示了可能发生 RNA 裂解的重排。

科斯特雷瓦等人（2009）以 4.3 埃分辨率展示了完整 Pol II-B 复合物的晶体结构，以及补充功能数据。结果表明了转录起始的机制，包括向 RNA 延伸的转变。启动子 DNA 位于带有“B 核心”的 Pol II 活性中心裂口上方。与裂缝末端的壁结合的域。然后在 B 连接器的帮助下打开 DNA，该 B 连接器结合 Pol II 舵并在裂缝边缘夹住卷曲线圈。 DNA 模板链滑入裂缝，并在接近活性位点的 B 阅读器的帮助下扫描转录起始位点。 RNA 链的合成和上游 DNA 的倒带分别取代 B-reader 和 B-linker，从而触发 B 释放和延伸复合物形成。

刘等人（2010）根据 Bushnell 等人获得的结构，开发了在不同溶液条件下获得的分辨率为 3.8 埃的 RNA 聚合酶 II-TFIIB 复合物的晶体结构（2004）并与之互补。晶体结构揭示了 TFIIB 的羧基末端区域，位于聚合酶活性中心裂口上方，但没有显示 B 指。在新结构中，还可以看到氨基端和羧基端区域之间的连接体，从裂口上方蜿蜒向下延伸至活性中心。

定量质谱分析

蛋白质组学的主要目标之一是描述催化细胞中多种生物功能的多蛋白模块的组成、动力学和连接（Hartwell 等，1999）。酵母 2-hybrid（Y2H）方法旨在检测酵母细胞核中蛋白质之间的二元相互作用。该技术的局限性在于它不能检测生理环境中蛋白质之间的相互作用。分析蛋白质复合物的另一种方法涉及使用亲和层析来分离或富集复合物，然后对组成蛋白质进行质谱鉴定。拉尼什等人（2003）描述了确定蛋白质复合物的具体组成、组成变化和丰度变化的通用策略。它基于使用同位素编码亲和标签（ICAT）试剂和质谱法来比较源自合适的纯化或部分纯化蛋白质复合物对的胰蛋白酶肽的相对丰度。在第一个应用中，通过比较来自对照样品和特定复合物的肽的相对丰度，将大 RNA 聚合酶 II（Pol II）预引发复合物（PIC）的真正蛋白质成分与共纯化蛋白质的背景区分开来。通过单步启动子 DNA 亲和程序从核提取物中纯化。这是首次对完全组装的 RNA Pol II PIC 进行全面分析。定量质谱技术首次提供了部分纯化的核心 Pol II 复合物的详细描述，并导致检测到了这一广泛研究的复合物的潜在新成分。

莱曼等人（2007）显示了仅使用纯聚合酶、RNA 模板产物支架和三磷酸核苷（NTP）的 Pol II 的内在 RNA 依赖性 RNA 聚合酶（RdRP）活性。晶体学揭示了转录过程中 DNA-RNA 杂交体占据的位点中的模板-产物双链体。 RdRP 活性位于转录过程中使用的活性位点，但它比 DNA 依赖性活性更慢且持续性较差。 RdRP 活性也通过部分 δ 型肝炎病毒（HDV）反基因组获得。转录因子 IIS（604784）与 Pol II 的复合物可以切割一条 HDV 链，在杂交位点中创建一个反应性茎环，并延伸新的 RNA 3 引物末端。具有 5 个引物延伸的短 RNA 茎环足以发挥活性，但它们生长到临界长度似乎会损害持续合成能力。莱曼等人（2007）的结论是，Pol II 的 RdRP 活性提供了分子进化中缺失的一环，因为这表明 Pol II 从复制 RNA 基因组的古老复制酶进化而来。

▼ 基因功能

Kornberg 和 Lorch（1991）讨论了基因易于转录的机制，特别是激活蛋白和转录机制面对核小体的过程的最后阶段，也特别与 RNA pol II 的转录有关。

Buratowski（1994）回顾了“RNA 聚合酶 II 基础转录的基础知识”。作者评论说，为了让这种酶转录基因，必须在其启动子处组装一系列超过 20 种蛋白质。 Buratowski（1994）回顾了鉴定和纯化这些转录因子以及克隆编码它们的基因的进展。

转录偶联修复（TCR）系统优先修复活跃转录 DNA 的损伤。 TCR 需要 RNA pol II，但修复酶优先识别和修复 PolB II 转录基因上的 DNA 损伤的机制尚不完全清楚。布雷格曼等人（1996）证明，将细胞暴露于紫外线辐射或顺铂后，Pol II（PolIILS）大子单元的一部分被泛素化，但暴露于其他几种 DNA 损伤剂后不会被泛素化。这种新颖的 PolIILS 共价修饰在细胞暴露于紫外线辐射后 15 分钟内发生，并持续约 8 至 12 小时。泛素化 PolIILS 的 C 端结构域也被磷酸化。科凯恩综合征 A 型（CS-A；216400）或 B 型（CS-B；参见 133540）患者的成纤维细胞缺乏紫外线诱导的 PolIILS 泛素化。在这两种疾病中，转录偶联修复都被破坏。紫外线诱导的 PolIILS 泛素化可以通过将编码 CSA 或 CSB 基因的 cDNA 构建体分别引入 CS-A 或 CS-B 成纤维细胞来恢复。这些结果表明 PolIILS 的泛素化在识别和/或修复活跃转录基因的损伤中发挥作用。或者，这些发现可能反映了 CSA 和 CSB 基因产物在转录中所发挥的作用，这种可能性已经在其他基础上提出过。

单克隆抗体 CC-3 可识别 255 kD 核基质蛋白（p255）上的磷酸依赖性表位，该表位与剪接体复合物相关。文森特等人（1996）表明 p255 代表 Pol II 大子单元（IIo）的高度磷酸化形式，与剪接体物理结合。他们认为 IIo 参与转录与 RNA 加工的耦合。

RNA 聚合酶 II 的高水平基因转录取决于转录起始和重新起始的高速率。启动需要将完整的转录机制募集至启动子，这一过程由激活剂和染色质重塑因子促进。重新启动被认为是通过不同的途径发生的。启动后，转录机器的一个子集保留在启动子处，形成用于组装第二个转录复合物的平台。尤德科夫斯基等人（2000）描述了酵母中重新起始中间体的分离，其包括转录因子 TFIID（参见 313650）、TFIIA（参见 600520）、TFIIH（参见 189972）、TFIIE（参见 189962）和 Mediator（参见 602984）。该中间体可以充当形成功能性重新引发复合物的支架。该支架的形成依赖于 ATP 和 TFIIH。在酵母中，支架在激活剂 Gal4-VP16 存在下稳定，但在 Gal4-AH 存在下则不然，这表明一些激活剂和介体在促进高水平转录方面发挥了新作用。

Bourquin 等人在酵母 2-杂交筛选中鉴定了与 POLR2A 磷酸化 C 末端结构域（CTD）相互作用的蛋白质（1997）确定了 PPIG（606093）。使用 GST 融合蛋白，他们证明了 PPIG 和 POLR2A 的 CTD 之间的直接相互作用。

Dye 和 Proudfoot（2001）对人 β-珠蛋白基因（141900）的转录终止进行了体内分析，并证明了共转录切割（CoTC）。 β-珠蛋白前体 mRNA 内位于 Poly（A）位点下游的初级切割事件对于 RNA pol II 有效终止转录至关重要。特谢拉等人（2004）表明人类β-珠蛋白基因中的CoTC过程涉及RNA自切割活性。他们表征了 CoTC 核酶的自催化核心，并展示了其在体内有效终止的功能作用。已鉴定的核心 CoTC 在其他灵长类 β-珠蛋白基因的 3 素侧翼区域中高度保守。从功能上讲，它类似于粘菌 Didymium iridis 和 Physarum polycephalum 的蛋白质编码基因所描述的 3-prime 持续、自裂解核酶，表明该分子过程的进化保守性。特谢拉等人（2004）预测前 mRNA 内受调节的自催化切割元件可能是一种普遍现象，并且在功能上它可能为参与 mRNA 成熟、周转、特别是转录终止的核酸外切酶提供切入点。

Kaneko 和 Manley（2005）使用各种 RNA 结合测定表明，哺乳动物 POLR2A 的 CTD 在体外和体内以序列特异性方式与 RNA 相互作用。聚腺苷酸化信号下游的 CTD 结合共有序列抑制了 mRNA 3 引物末端的形成和转录终止。体外测定表明加工抑制是 CTD 依赖性的。

在酵母中，Paf1 复合物与 DNA 聚合酶 II 相互作用，并参与组蛋白甲基化的多个方面。通过免疫沉淀，Rozenblatt-Rosen 等人（2005）确定了人类 PAF1 复合物的成分（参见 610506）。免疫沉淀物还含有未磷酸化、ser5 磷酸化或 ser2 磷酸化的 POLR2A，表明 PAF1 复合物可能参与起始和延伸。

细胞利用转录偶联修复来有效消除 DNA 损伤，例如紫外线诱导的环丁烷嘧啶二聚体（CPD）。布鲁克纳等人（2007）提出了真核转录偶联修复第一步的基于结构的机制，即 CPD 诱导的 RNA 聚合酶（Pol） II 停滞。转录链中的 CPD 缓慢穿过易位屏障并进入聚合酶活性位点。然后，CPD 5-prime 胸腺嘧啶引导尿苷错误掺入 mRNA，从而阻止易位。用腺苷人工替代尿苷可实现 CPD 旁路；因此，Pol II 的停滞需要 CPD 指导的错误合并。在停滞的复合体中，损伤是难以接近的，并且聚合酶构象没有改变。布鲁克纳等人（2007）得出的结论是，这与修复因子的非变构募集和 Pol II 存在下含有病变的 DNA 片段的切除是一致的。

哺乳动物聚合酶 II 大子单元的羧基末端结构域（CTD）由共有七肽 tyr-ser-pro-thr-ser-pro-ser 的 52 个重复组成。 Ser2 和 Ser5 在基因 5-prime 和 3-prime 区域的差异磷酸化似乎协调了转录和 RNA 加工因子在延伸聚合酶复合物中的定位（Chapman 等人，2007）。埃格洛夫等人（2007）表明，ser7 突变为 ala 会导致 snRNA 基因表达的特定缺陷。他们还提供了证据表明，ser7 的磷酸化促进了与 snRNA 基因特异性整合复合物的相互作用。埃格洛夫等人（2007）得出的结论是，他们的发现为该氨基酸赋予了生物学功能，并强调了 CTD 七肽内残基的基因类型特异性要求，支持 CTD 代码的存在。

Chapman 等人使用单克隆抗体（2007）揭示了转录基因上 RNA 聚合酶 2 的 ser7 磷酸化。在少于 20 个共有重复的 CTD 中，该位置似乎没有被磷酸化。 ser7 被取代的重复位置影响不同磷酸化形式的出现，表明 CTD 之间的功能差异。查普曼等人（2007）得出结论，将 ser7 表位限制在连接子近端区域限制了 CTD 磷酸化模式，并且是最佳基因表达的必要条件。

为了研究线虫幼虫发育过程中的营养控制，Baugh 等人（2009）分析了 L1 停滞和恢复期间的生长和基因表达谱。与被捕获的幼虫对进食的快速反应相比，被喂食的幼虫对饥饿的反应相对较慢。 RNA 聚合酶 II 的染色质免疫沉淀和深度测序表明，在 L1 停滞期间，Pol II 继续转录饥饿反应基因，但该酶在生长和发育基因的启动子上积累。作为对进食的反应，启动子积累减少，伸长和 mRNA 水平增加。因此，鲍等人（2009）得出的结论是，启动子处 Pol II 的积累预示着线虫发育过程中营养控制的基因表达。

纳塔利齐奥等人（2009）指出POLR2A的CTD不存在于RNA聚合酶I和III的同源子单元中。他们发现，将 POLR2A 的 CTD 与 POLR3A（614258）融合并不会增强转染细胞中 POLR3A 的共转录前 mRNA 剪接或加帽活性。此外，将 POLR2A 的 CTD 与噬菌体 T7 RNA 融合并不会增强体外或体内的前 mRNA 剪接或加帽。纳塔利齐奥等人（2009）提出转录与前 mRNA 加工的有效偶联不仅需要 POLR2A 的磷酸化 CTD，还需要其他 RNA 聚合酶 II 特异性子单元或相关因子。

卡索斯基等人（2010）通过使用染色质免疫沉淀和测序，检查了几个人和一只黑猩猩的转录因子结合的全基因组差异。他们绘制了 10 个类淋巴母细胞系中 RNA 聚合酶 II 和 NF-kappa-B（参见 164011）的结合位点，发现个体之间各自的结合区域有 25% 和 7.5% 存在差异。结合差异通常与 SNP 和基因组结构变异相关，并且这些差异通常与基因表达的差异相关，表明结合变异的功能后果。此外，比较人类和黑猩猩之间 PolII 结合的结果表明转录因子结合存在广泛差异。

哺乳动物中 RNA 聚合酶 II 的羧基末端结构域经历广泛的转录后修饰，这对于转录起始和延伸至关重要。西姆斯等人（2011）表明 RNA 聚合酶 II 的羧基末端结构域在单个精氨酸（R1810）处被共激活剂相关的精氨酸甲基转移酶 1（CARM1; 603934）甲基化。尽管R1810的甲基化存在于体内RNA聚合酶II的过度磷酸化形式上，但ser2或ser5磷酸化在体外抑制CARM1对该位点的活性，表明甲基化发生在转录起始之前。 R1810 突变导致多种小核 RNA 和小核仁 RNA 的错误表达，这种效应也在 Carm1 -/- 小鼠胚胎成纤维细胞中观察到。西姆斯等人（2011）得出的结论是，羧基末端结构域甲基化促进了选定 RNA 的表达，可能有助于区分招募到不同基因类型的 RNA 聚合酶 II 相关机制。

RNA 聚合酶 II 最大子单元包含具有多达 52 个 Tyr（1）-Ser（2）-Pro（3）-Thr（4）-Ser（5）-Pro（6）-Ser（7）共有重复序列的 CTD 。已知丝氨酸 2、5 和 7 被磷酸化，这些修饰有助于协调 mRNA 前体的转录和加工之间的相互作用。辛等人（2011）提供的证据表明，CTD Thr（4）残基的磷酸化是组蛋白 mRNA 3-prime 末端加工所必需的，其功能是促进 3-prime 加工因子向组蛋白基因的募集。与 Ser（2）一样，Thr（4）磷酸化需要 CTD 激酶 CDK9（603251），并且从酵母到人类在进化上是保守的。辛等人（2011）得出的结论是，他们的数据说明了 CTD 修饰如何在促进高效基因表达方面发挥高度特定的作用。

Ni 等人使用亲和层析和串联质谱法与 HEK293 细胞分离 RNA 聚合酶 II 相互作用蛋白（2011）除了 RECQL5（603781）、GRINL1A（606485）和假定的 RNA 聚合酶 II 磷酸酶 RPAP2（611476）之外，还鉴定了 RPRD1A（610347）、RPRD1B（614694）和 RPRD2（614695）。在体内转录过程中，RPRD1A 和 RPRD1B 伴随着 RNA 聚合酶 II 从启动子区域到 3 引物 UTR。当 POLR2A 丝氨酸磷酸化时，RPRD1A 和 RPRD1B 与 POLR2A 的 C 末端结构域共沉淀，但当 POLR2A 未磷酸化时，则不会。 RPRD1A 或 RPRD1B 的过度表达减少了与靶基因相关的丝氨酸磷酸化 POLR2A 的量。

赵等人（2016）表明，在脊椎动物中保守的羧基末端结构域（CTD）精氨酸（人类中的 R1810）是对称二甲基化的（me2s）。此 R1810me2s 修饰需要 PRMT5（604045）并招募 SMN（600354）的 Tudor 结构域。 SMN 与森共济祛斑蛋白（SETX; 608465）相互作用。由于 POLR2A R1810me2s 和 SMN 与森共济祛除蛋白一样，是解析 RNA 聚合酶 II 产生的 RNA-DNA 杂交体所必需的，这些杂交体在转录终止区形成 R 环，Zhao 等人（2016）提出 R1810me2s、SMN 和森共济祛斑蛋白是 R 环解析途径的组成部分。

亚伯拉罕等人（2020）表明，人类核仁内的 RNA Pol II 在编码 rRNA 的基因附近起作用以驱动其表达。 Pol II 在神经退行性变相关酶“共济祛斑蛋白”的协助下，在核仁 rRNA 基因侧翼的基因间间隔区产生一个由称为 R 环的三链核酸结构组成的屏障。该屏障可防止 Pol I（参见 616404）产生有义基因间非编码 RNA（sincRNA），从而破坏核仁组织和 rRNA 表达。这些破坏性的 sincRNA 可以通过 Pol II 抑制、森共济祛斑蛋白缺失、尤文肉瘤或基因座相关的 R 环抑制通过涉及蛋白质 RNaseH1（604123）、eGFP 和 dCas9 的实验系统来释放，作者提到了该系统为“RED-LasRR”。亚伯拉罕等人（2020）揭示了一种驱动核糖体生物合成的核仁 Pol II 依赖性机制，通过非编码 RNA 鉴定了与疾病相关的核仁破坏，并建立了针对位点的 R 环调制。亚伯拉罕等人（2020）的结论是，他们的发现修正了主要 RNA 聚合酶之间的分工理论，并确定核仁 Pol II 是蛋白质合成和核组织的主要因素，对健康和疾病具有潜在影响。

▼ 基因结构

米塔等人（1995）确定 POLR2A 基因包含 29 个外显子，DNA 长度约为 32 kb。内含子大小在物种之间差异很大，很大程度上是由于人类和小鼠基因中分别插入了 Alu 和 B1。 POLR2A 的 5 引物侧翼区域包含多个转录因子 Sp1（189906）的结合位点、CCAAT 序列和与热休克元件同源的序列。

▼ 测绘

坎尼扎罗等人（1986）通过原位杂交和体细胞杂交体 DNA 的 Southern 分析，将人类基因分配给染色体 17（17pter-p12）短臂的远端部分。

普拉夫切娃等人（1986）通过对小鼠-中国仓鼠体细胞杂交体的Southern印迹分析和原位杂交，将编码RNA pol II最大子单元的基因定位到小鼠染色体11。这是小鼠染色体 11 和人类染色体 17 同源性的另一个例子。vanTuinen 和 Ledbetter（1987）的体细胞杂交研究将分配范围缩小到 17p13.105-p12。使用原位杂交，Acker 等人（1994）同样将 POLR2A 基因定位到 17p13。

▼ 发病机制

刘等人（2015）证明 TP53（191170）的基因组缺失经常包含重要的邻近基因，使得具有半合子 TP53 缺失的癌细胞容易受到此类基因的进一步抑制。作者确定 POLR2A 是一种在人类癌症中几乎总是与 TP53 共同编码的基因。它编码 RNA 聚合酶 II 复合物的最大催化子单元，该复合物可被 α-鹅膏蕈碱特异性抑制。刘等人（2015）分析了癌症基因组图谱（TCGA）和癌细胞系百科全书（CCLE）数据库，结果表明 POLR2A 的表达水平与其在人类结直肠癌（CRC; 114500）中的基因拷贝数密切相关。使用 α-鹅膏蕈碱或 siRNA 抑制 POLR2A，可以以不依赖于 p53 的方式选择性抑制半合子 TP53 缺失的 CRC 细胞的增殖、存活和致瘤潜力。 α-鹅膏蕈碱因其肝毒性而限制其临床应用；然而，刘等人（2015）发现基于 α-鹅膏蕈碱的抗体药物缀合物（Moldenhauer et al., 2012）是高效的治疗剂，且毒性较低。刘等人（2015）表明，低剂量的 α-鹅膏蕈碱缀合的抗上皮细胞粘附分子（EpCAM; 185535）抗体可导致 POLR2A 半合子缺失的人 CRC 模型中肿瘤完全消退。

▼ 分子遗传学

Haijes 等人在 11 名患有神经发育障碍（伴有肌张力低下和各种智力和行为异常）的无关个体中（NEDHIB; 618603）（2019）鉴定了 POLR2A 基因的从头杂合突变（参见，例如 180660.0001-180660.0005）。通过 GeneMatcher 计划确定患者，并通过全外显子组或全基因组研究鉴定突变。作者结合评估和技术，将这 11 种突变归类为“可能致病”。对酵母和 HeLa 细胞中一些相应突变的体外研究显示出不同的结果，其中大多数导致生长不良和/或细胞活力降低，表明存在致病作用。大多数错义突变集中在催化位点周围，但不干扰 Pol II 复合物的形成；这些发现表明错义变异具有显性负效应。相反，无义突变、移码突变或框内缺失突变预计会产生功能丧失效应，导致单倍体不足。一般来说，与具有功能丧失突变的患者相比，具有错义变异的患者具有更严重的表型。海杰斯等人（2019）表明，错义突变导致的 pol II 功能障碍物种的存在比功能丧失突变导致的 pol II 可用性降低更有害。作者推测，异常的 pol II 酶可能能够在转录起始位点正确组装，但可能会损害新生 RNA 的后续延伸，导致错误率增加和释放动力学异常。海杰斯等人（2019）还鉴定了另外 5 名具有与新杂合 POLR2A 变异相关的重叠表型的患者；然而，这些变异被归类为“可能致病”（4 例）或未知（1 例）。

▼ 历史

Buchwald 和 Ingles（1976）从胎儿人肺二倍体成纤维细胞菌株中分离出对 α-鹅膏蕈碱细胞毒性作用具有抗性的克隆。经甲磺酸乙酯诱变后，抗性克隆以 5 x 10（-8）的频率回收。这些克隆在无药培养基中繁殖后保留了抗性表型。从突变细胞中纯化的 RNA pol II 的鹅膏菌素敏感性表明存在两种形式的酶，一种与野生型细胞中的相似，第二种对 α-鹅膏菌素抑制具有增强的抗性。因此，α-鹅膏蕈碱抗性占主导地位。它在中国仓鼠和大鼠细胞中也占主导地位。鹅膏菌素是一种双环八肽，由蘑菇鹅膏菌（Amanita phaloides）产生。在果蝇中，α-鹅膏蕈碱抗性突变位于 RNA pol II 大子单元的基因中。人类细胞中的鹅膏蕈碱耐药性可能也是如此。 Cannizzaro 等人提到的转染实验（1986）支持这个想法。提出了与同源基因（142960）和 17p 上其他基因的关系，以及 RPOL2 突变在 Miller-Dieker 综合征（247200）中可能的病因作用。 RNA pol II 的果蝇突变体表现出发育异常。

▼ 等位基因变异体（5 个精选示例）：

.0001 神经发育障碍，伴有肌张力减退以及各种智力和行为异常
POLR2A、ILE457THR

Haijes 等人在一名 4 岁男孩（患者 2）中发现，该男孩患有严重的神经发育障碍，伴有肌张力低下以及各种智力和行为异常（NEDHIB；618603）（2019）在 POLR2A 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.1370T-C 转变（c.1370T-C, NM_000937.4），导致催化位点的保守残基处发生 ile457 到 thr（I457T）取代。对酵母中相应突变的体外研究导致生长不良，表明转录保真度降低，但与对照相比，HeLa 细胞中突变的表达并没有导致细胞活力下降。相互作用组分析表明，该变体仍然可以与其他子单元相互作用形成pol II复合物。作者提出了显性负效应。

.0002 神经发育障碍，伴有肌张力减退以及不同程度的智力和行为异常
POLR2A、GLN700TER

Haijes 等人在一名 17 岁男孩（患者 5）中进行了研究，该男孩患有轻度神经发育障碍，伴有肌张力低下和各种智力和行为异常（NEDHIB；618603）（2019）在 POLR2A 基因中发现了一个从头杂合的 c.2098C-T 转换（c.2098C-T, NM_000937.4），导致 gln700 到 ter（Q700X）的取代。在 HeLa 细胞中使用类似突变（L812X）的体外研究导致细胞活力下降，相互作用组分析表明该变体不能与大多数其他 pol II 子单元相互作用。作者假设存在功能丧失效应和单倍体不足。

.0003 神经发育障碍，伴有肌张力减退以及不同程度的智力和行为异常
POLR2A、GLN735TER

Haijes 等人在一名 13 岁女孩（患者 6）中进行了研究，该女孩患有轻度神经发育障碍，伴有肌张力低下和各种智力和行为异常（NEDHIB；618603）（2019）在 POLR2A 基因中发现了一个从头杂合的 c.2203C-T 转换（c.2203C-T, NM_000937.4），导致 gln735 到 ter（Q735X）的取代。在 HeLa 细胞中使用类似突变（L812X）的体外研究导致细胞活力下降，相互作用组分析表明该变体不能与大多数其他 pol II 子单元相互作用。作者假设存在功能丧失效应和单倍体不足。

.0004 神经发育障碍，伴有肌张力减退以及不同程度的智力和行为异常
POLR2A、THR736MET

Haijes 等人在一名 4 岁女孩（患者 7）中进行了研究，该女孩患有严重的神经发育障碍，伴有肌张力减退和各种智力和行为异常（NEDHIB；618603）（2019）在 POLR2A 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.2207C-T 转换（c.2207C-T，NM_000937.4），导致码头结构域中的保守残基处发生 thr736 至met（T736M）取代。对酵母中相应突变的体外研究导致生长不良，表明转录保真度降低，并且与对照相比，HeLa 细胞中突变的表达导致细胞活力降低。相互作用组分析表明，该变体仍然可以与其他子单元相互作用形成pol II复合物。作者提出了显性负效应。

.0005 神经发育障碍，伴有肌张力减退以及不同程度的智力和行为异常
POLR2A、LEU1124PRO

Haijes 等人在一名 4 岁女孩（患者 12）中进行了研究，该女孩患有轻度神经发育障碍，伴有肌张力低下和各种智力和行为异常（NEDHIB；618603）（2019）在 POLR2A 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.3371T-C 转变（c.3371T-C, NM_000937.4），导致码头域中的保守残基处由 leu1124 变为 pro（L1124P）。对酵母中相应突变的体外研究导致生长不良，表明转录保真度降低，并且与对照相比，HeLa 细胞中突变的表达导致细胞活力降低。相互作用组分析表明，该变体仍然可以与其他子单元相互作用形成pol II复合物。作者提出了显性负效应。