3-引物修复核酸外切酶 1; TREX1
脱氧核糖核酸酶III
HGNC 批准的基因符号：TREX1
细胞遗传学定位：3p21.31 基因组坐标（GRCh38）：3:48,465,830-48,467,645（来自 NCBI）
▼ 说明
DNA 复制、修复和重组的多步骤过程需要从 DNA 3-prime 末端切除核苷酸。含有 3-prime-to-5-prime 核酸外切酶活性的酶可去除不匹配、修饰、片段化和正常的核苷酸，为 DNA 代谢途径中的后续步骤生成适当的 3-prime 末端（Mazur 和 Perrino，1999）。
▼ 克隆与表达
Mazur和Perrino（1999）通过对30kD牛Trex1蛋白的微肽序列分析、简并引物PCR以及EST数据库检索，获得了编码小鼠TREX1和TREX2（300370）的cDNA。序列分析预测TREX1蛋白的304个氨基酸与TREX2有44%的一致性（Mazur and Perrino（2001）将TREX1序列校正为314个氨基酸）。TREX1 包含 3 个保守的核酸外切酶基序，第三个基序中有 HxAxxD 序列。功能分析证实，重组蛋白的 3-prime-to-5-prime 核酸外切酶活性与天然蛋白相当，并且更喜欢错配的 3-prime 末端。Mazur和Perrino（1999）得出结论，TREX蛋白是小的、孤立的3-prime切除酶，而多功能的p53（191170）和WRN（RECQL2；604611）蛋白质也具有 3-prime-to-5-prime 核酸外切酶活性，但要大得多。
Hoss等人（1999）利用兔Trex1检索EST数据库，也分离出了人TREX1，他们将其命名为DNase III。Northern 印迹分析揭示了所有测试组织中 1.15 kb TREX1 转录物的表达。
Mazur and Perrino（2001）使用5-prime RACE来识别TREX1的侧翼区域。基因组序列分析表明，TREX1开放解读码组是通过多种机制产生的，包括交替启动子使用、交替剪接和不同的3-prime切割位点。RT-PCR 分析检测到 TREX1 普遍表达。
▼ 基因结构
TREX1基因含有一个外显子（Hoss et al., 1999；马祖尔和佩里诺，2001）。
▼ 测绘
Hoss 等人（1999）以及 Mazur 和 Perrino（2001）鉴定了含有 TREX1 基因的克隆，这些基因对应到染色体 3p21.3-p21.2。
▼ 基因功能
SET（600960）和NM23H1（NME1；156490）存在于内质网相关复合物（SET 复合物）中，该复合物响应颗粒酶 A（GZMA；GZMA；140050）。Chowdhury et al.（2006）将TREX1鉴定为SET复合物的一个组成部分。TREX1 结合 SET 并与 SET 复合物共定位和易位。TREX1 本身不会损伤完整的 DNA，但它与 NM23H1 协同作用，在颗粒酶 A 介导的细胞死亡过程中破坏 DNA。NM23H1 1 链切口后，TREX1 从游离 3 引物末端去除碱基，以增强损伤并防止 DNA 末端重新退火和修复。
Stetson et al.（2008）利用质谱和Western blot分析，鉴定出小鼠Trex1是参与识别干扰素刺激DNA（ISD）BrdU标记的细胞内寡核苷酸的蛋白质。微阵列分析表明，Trex1 在 ISD 刺激下上调。然而，Trex1 -/- 细胞保留了完整的 ISD 反应，排除了 Trex1 作为 ISD 传感器的可能性。与死于致命性自身免疫的Trex1 -/- 小鼠相反（见动物模型），缺乏Irf3（603734）、Ifnar1（107450）或Rag2（179616）的Trex1 -/- 小鼠存活下来，并通过改善体重恢复正常体重。疾病处于离散阶段，表明 TREX1 底物是 ISD 途径的配体。来自内源性逆转录元件的单链DNA在Trex1 -/- 细胞中积累，并且Trex1代谢逆转录DNA。Stetson et al.（2008）得出结论，TREX1是ISD反应的重要负调节因子，代表了一种预防内源性逆转录因子引起的自身免疫的机制。
Yan et al.（2010）观察到感染假型人类免疫缺陷病毒（HIV）-1（见609423）的Trex1 -/- 小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）中与未感染Trex1相比，Ifnb（147640）和Il6（147620）表达增强-/- MEF 或受感染的野生型 MEF。Ifnb诱导是由逆转录HIV以Irf3（603734）依赖性方式介导的。HIV 逆转录物在 Trex -/- MEF 中积累。来自 Trex1 -/- MEF 的 HIV 刺激的 Ifnb 可抑制 HIV。Yan et al.（2010）观察到，在用针对 TREX1 的小干扰 RNA（siRNA）处理并随后用HIV-1。用针对先天免疫相关基因的 siRNA 处理 Trex1 -/- MEF，结果表明通过 Sting（TMEM173；TMEM173；612374）、Tbk1（604834）和Irf3，但不是核酸传感器。Yan et al.（2010）提出HIV-1利用TREX1来避免触发抗病毒先天免疫。
Fye et al.（2011）利用重组人TREX1的突变分析发现，柔性环内的arg174和lys175以及催化核心中的arg128有助于单链DNA（ssDNA）和双链DNA（dsDNA）的降解。TREX1 降解核酸内切酶处理的仓鼠肝细胞核，表明 TREX1 有助于细胞凋亡相关的 DNA 降解。
TREX1基因突变导致I型IFN相关自身免疫性疾病Aicardi-Goutieres综合征（AGS1；225750）。Ablasser et al.（2014）发现DNA传感器Cgas（MB21D1；MB21D1；613973）在 Trex1 缺陷小鼠细胞中消除了 IFN 刺激基因的自发诱导。他们得出的结论是，CGAS 是一种针对内源性 DNA 物种的非冗余传感器，并提出它对于开发无菌炎症条件下的新型治疗方法可能具有价值。
Cuadrado等人（2015）通过将神经干细胞分化为星形胶质细胞，并用针对AGS基因的短发夹RNA（shRNA）处理它们，观察到用针对TREX1的shRNA处理的细胞凋亡增加。同样，TREX1 沉默会导致内皮细胞增殖减少，但不会导致参与血管生成的细胞增殖减少。沉默TREX1或SAMHD1（606754），但不沉默RNASEH2A（606034）或ADAR1（146920），会导致IFN刺激基因（ISGs）的表达增强，例如IFIT1（147690）。TREX1 shRNA 治疗导致促炎和趋化细胞因子的产生增加。Cuadrado et al.（2015）提出星形胶质细胞和内皮细胞抗病毒状态的激活可能导致AGS脑部病变并最终导致严重疾病。
Maciejowski等人（2020）利用人体细胞体外端粒危机模型研究了染色体碎裂和卡塔吉斯的机制，结果表明促进双着丝粒染色体分辨率的细胞质外切核酸酶TREX1在染色体碎裂中发挥着重要作用。在缺乏 TREX1 的情况下，端粒危机引起的基因组改变主要涉及断裂-融合-桥循环和简单的基因组重排，而不是染色体碎裂。在染色体碎裂断点处观察到的 Kataegis 是由于 APOBEC3B（607110）的胞嘧啶脱氨基作用所致。Maciejowski et al.（2020）得出结论，chromothripsis 和 kataegis 是由 TREX1 的溶核加工和 APOBEC3B 的胞嘧啶编辑相结合产生的。
▼ 分子遗传学
艾卡迪-古蒂埃综合征 1
10个家庭的受影响成员患有Aicardi-Goutieres综合征（AGS1；225750），Crow et al.（2006）在纯合或复合杂合状态下鉴定了TREX1基因的5种不同突变（参见例如606609.0001-606609.0004）。其中一个突变R114H（606609.0001）在7个欧洲家系中被发现。Crow等（2006）在一名最初诊断为克里族脑炎的患者中发现了TREX1基因（606609.0002）的纯合突变，表明克里族脑炎与AGS1是同一疾病。
Rice等人（2007）描述了TREX1的从头杂合突变，影响了TREX1中的一个关键催化残基（D200N；606609.0006），导致典型的 Aicardi-Goutieres 综合征，从而定义了该疾病的主要形式。
Haaxma et al.（2010）报道了第二例患有 Aicardi-Goutieres 综合征的患者，该患者患有新发杂合 TREX1 突变（D18N；606609.0007）。Lee-Kirsch 等人（2007）之前已在一个患有冻疮性狼疮的家系中发现了 D18N 突变的杂合性。
系统性红斑狼疮的易感性
Aicardi-Goutieres 综合征与系统性红斑狼疮（SLE；SLE；152700）在临床和病理水平上。Lee-Kirsch等人（2007）分析了417名SLE患者和1,712名对照者的TREX1基因，并鉴定了12名患者中3-prime UTR变异的杂合性和11个非同义变化（参见例如606609.0001）。他们在 2 个对照中仅发现 2 个非同义变化（p = 1.7 X 10（-7），相对风险 = 25.3）。对两种移码突变的体外研究表明，这两种突变都会引起亚细胞分布的改变。
冻疮狼疮
Rice等（2007）报道了TREX1杂合突变（606609.0005）引起家族性冻疮狼疮（CHBL；610448），一种罕见的皮肤形式的系统性红斑狼疮。
在患有冻疮性狼疮的德国大 5 代家庭的受影响成员中，该疾病被 Lee-Kirsch 等人（2006）定位到染色体 3p21-p14，Lee-Kirsch 等人（2007）鉴定了错义杂合性突变（D18N; 606609.0007）在TREX1基因中。
视网膜血管病变伴脑白质脑病和全身表现
9个常染色体显性遗传性视网膜血管病伴脑白质脑病及全身表现家系（RVCLS；192315），Richards et al.（2007）在TREX1基因的C末端鉴定了5种不同的杂合移码突变（参见例如606609.0008和606609.0009）。在表达研究中，截短的蛋白质保留了核酸外切酶活性，但失去了正常的核周定位。
▼ 基因型/表型相关性
TREX1 D200N 和 D18N 显性杂合突变分别与 AGS1 和 CHBL 相关。Lehtinen等人（2008）利用核酸外切酶分析表明，含有野生型TREX1和D200N或D18N突变蛋白的TREX1异二聚体在降解dsDNA方面完全缺乏，并且降解ssDNA的速率比野生型TREX1低约2倍。此外，含有 D200N 和 D18N 的同二聚体和异二聚体抑制野生型 TREX1 的 dsDNA 降解活性，为突变等位基因的显性表型提供了解释。相比之下，R114H突变（当以纯合突变形式存在时导致AGS1，以杂合突变形式存在时导致SLE），作为同二聚体具有功能失调的dsDNA和ssDNA降解活性，但作为异二聚体具有功能。R114H 同二聚体缺乏对野生型 TREX1 的抑制活性，支持 AGS1 中 R114H 突变的隐性遗传。Lehtinen et al.（2008）得出结论，与疾病相关的 TREX1 突变体的功能失调的 dsDNA 活性可能是死亡细胞中持续存在 dsDNA 的原因，导致这些疾病中出现异常的自身免疫反应。
▼ 动物模型
Morita et al.（2004）发现Trex1 -/- 小鼠出现炎症性心肌炎，表明该酶在免疫调节中发挥作用。
Peschke et al.（2016）发现，树突状细胞条件性缺失Trex1的小鼠，Ifn诱导基因表达增加（例如IFI44；610468）和自身免疫，通过组织学分析评估。角质形成细胞或小胶质细胞中 Trex1 的缺失会导致 Ifn 的产生，但不会诱发炎症。B 细胞、心肌细胞、神经元或星形胶质细胞中 Trex1 的失活不会产生可检测到的反应。Peschke et al.（2016）得出结论，树突状细胞中TREX1的表达对于防止因内源DNA检测异常而导致自我耐受性丧失至关重要。
Simpson 等人（2020）发现，表达催化失活的 D18N Trex1 突变的小鼠会出现与自身 DNA 感知以及 T 细胞中 IFN-α 和 -β 异常表达相关的狼疮样自身免疫。Trex1失活导致T细胞活化，其组成性表达胞质DNA检测和IFN-α/β产生所需的DNA传感和信号传导途径的所有分子成分，导致T细胞中I型IFN的异常产生，从而导致自身免疫。
▼ 等位基因变异体（11个选例）：
.0001 艾卡迪-古蒂埃综合症 1
系统性红斑狼疮，包括
TREX1、ARG114HIS
艾卡迪-古蒂埃综合征 1
7个欧洲血统的Aicardi-Goutieres综合征-1（AGS1；225750），Crow et al.（2006）在TREX1基因中发现了一个341G-A转变，导致在预计参与蛋白质二聚化的残基处出现arg114到his（R114H）的取代。其中5个家族为该突变纯合子，2个家族为与另一个TREX1突变（606609.0003）的复合杂合子。患者来源的成纤维细胞未显示出可检测到的 TREX1 3-prime 核酸外切酶活性。
在对 Aicardi-Goutieres 综合征的临床和分子表型的广泛研究中，Rice 等人（2007）在 127 个临床诊断为该疾病的家庭中的 31 个中发现了 TREX1 双等位基因突变。18个家族，其中14个起源于北欧，341G-A转变（R114H）是纯合子（15个）或复合杂合子（3个）。值得注意的是，所有 R114H 纯合子对于第 531 位 SNP 的 T 等位基因也是纯合的。与对照（T 等位基因群体频率为 0.4）相比，该等位基因在患者中表现出高度显着（P 小于 0.001）的过度表达，表明 R114H可能是一个古老的创始人突变。
系统性红斑狼疮，易感性
Lee-Kirsch等人（2007）分析了417例系统性红斑狼疮患者（152700）的TREX1基因，并鉴定了一名患有肾炎、关节炎、抗核和抗dsDNA抗体的欧洲女性患者的R114H突变杂合性。
.0002 艾卡迪-古蒂埃综合症 1
TREX1、ARG164TER
一名克里人脑炎患者，也称为 Aicardi-Goutieres 综合征-1（AGS1；Crow等人（225750）的近亲父母所生，Crow等人（2006）在TREX1基因中发现了纯合的490C-T转换，导致arg164到ter（R164X）的取代。来自该患者的类淋巴母细胞系未显示出可检测到的 3-prime 核酸外切酶活性。研究结果证实克里脑炎和 AGS1 是同一种疾病。
.0003 艾卡迪-古蒂埃综合症 1
TREX1、3-BP INS、600GAT
2个无血缘关系家庭的受影响成员患有Aicardi-Goutieres综合征（AGS1；225750），Crow et al.（2006）鉴定了TREX1基因中2个突变的复合杂合性：3-bp插入（600_601insGAT），导致催化位点内参与二价阳离子结合的天冬氨酸残基重复，以及R114H（ 606609.0001）。
.0004 艾卡迪-古蒂埃综合症 1
TREX1、VAL201ASP
Aicardi-Goutieres 综合征（AGS1；Crow et al.（2006）在TREX1基因中发现了一个纯合的602T-A颠换，导致该蛋白的催化位点发生val201到asp（V201D）的替换。患者来源的成纤维细胞未显示出可检测到的 TREX1 3-prime 核酸外切酶活性。
.0005 冻疮性狼疮
TREX1，1-BP DUP，375T
Rice等人（2007）在孟加拉国的一个非近亲家庭中发现了冻疮性狼疮（CHBL1；610448）和 TREX1 基因的杂合突变，即单个碱基的重复（375dupT），导致蛋白质被截短，缺少最后 188 个氨基酸。该突变存在于 3 名受影响的同胞中；在具有亚临床表型的第四个同胞中也发现了这种情况。
.0006 艾卡迪-古蒂埃综合征 1，常染色体显性遗传
TREX1、ASP200ASN
一名有典型 Aicardi-Goutieres 综合征病史的儿童（AGS1；225750），他的父母是非近亲苏格兰人，Rice等人（2007）发现了TREX1基因错义突变的杂合性：598G-A转换，导致密码子200（D200N）处的天冬酰胺被天冬氨酸取代。 。父母双方在这个位置上都有纯合的野生型基因型，表明是从头发生的。母本和父本等位基因的分化是可能的，因为在位置 531 处经常观察到 C-to-T SNP，这使得作者能够证明母本等位基因上出现了突变。标准核酸外切酶测定表明 TREX1 酶活性接近正常。Rice等人（2007）假设TREX1第200位的天冬氨酸代表了协调参与DNA结合和催化的2个镁离子所必需的4个残基之一，并且D200N突变代表了一种功能获得性突变，赋予了改变的功能。标准 TREX1 核酸外切酶检测中无法检测到的底物特异性、DNA 结合或蛋白质-蛋白质相互作用。
Fye et al.（2011）指出，asp18和asp200是2种天冬氨酸，在TREX1活性位点配位二价金属离子Mg（2+），有助于DNA结合和催化。他们发现，与野生型相比，含有D200N或D18N（606609.0007）突变的重组人TREX1同二聚体针对单链DNA和双链DNA的核酸酶活性可以忽略不计。与野生型同二聚体相比，野生型 TREX1 与 D18N 或 D200N TREX1 突变体的异二聚体具有更适度的降低 ssDNA 核酸酶活性，但显着降低 dsDNA 核酸酶活性。Fye et al.（2011）得出结论，asp18和asp200突变的显性表型主要与dsDNA降解受损有关，并表明TREX1 dsDNA降解活性对于预防自身免疫至关重要。
.0007 冻疮性狼疮
常染色体显性遗传型艾卡迪-古蒂埃综合征 1，包括在内
TREX1、ASP18ASN
冻疮狼疮
德国冻疮狼疮第五代大家族的受影响成员（CHBL1；Lee-Kirsch et al.（2006）描述的（610448），Lee-Kirsch et al.（2007）鉴定了TREX1基因外显子1中52G-A转变的杂合性，导致asp18到asn（D18N）对催化活性至关重要的高度保守残基的取代。在未受影响的家庭成员或 400 个对照染色体中未发现该突变。重组突变体 TREX1 同二聚体没有酶活性，而突变/野生型异二聚体的活性约为野生型二聚体的 40%，表明 D18N 是一种功能丧失等位基因，不表现出显性失活效应。与对照细胞相比，颗粒酶A（GZMA;）处理后，患者来源的淋巴母细胞对细胞死亡的敏感性显着降低。140050）但不是颗粒酶B（GZMB；123910），表明D18N特异性干扰GZMA介导的不依赖半胱天冬酶的细胞凋亡形式的细胞死亡。
艾卡迪-古蒂埃综合征 1
一名 16 岁女孩，患有相对轻度的 Aicardi-Goutieres 综合征（AGS1；Haaxma 等人（225750）对其他已知 AGS 基因的突变呈阴性，Haaxma 等人（2010）在 TREX1 基因中发现了一个从头杂合的 D18N 错义突变。在亲本或 200 个对照染色体中均未发现该突变。该患者还表现出线粒体疾病的特征，股四头肌组织学检查中可见细胞色素氧化酶阴性和参差不齐的红色纤维；生化测量显示，在个体呼吸链复合物正常活动的情况下，总体能量产生（ATP 和 CrP）下降，这也与线粒体功能障碍相一致。然而，整个线粒体 DNA 的异源双链分析没有显示任何突变。该患者还患有周围神经病，伴有明显的轴突丢失和髓鞘形成障碍，但没有严格的脱髓鞘。
Fye et al.（2011）指出，asp18和asp200是2种天冬氨酸，在TREX1活性位点配位二价金属离子Mg（2+），有助于DNA结合和催化。他们发现，与野生型相比，含有D200N（606609.0006）或D18N突变的重组人TREX1同二聚体针对单链DNA和双链DNA的核酸酶活性可以忽略不计。与野生型同二聚体相比，野生型 TREX1 与 D18N 或 D200N TREX1 突变体的异二聚体具有更适度的降低 ssDNA 核酸酶活性，但显着降低 dsDNA 核酸酶活性。Fye et al.（2011）得出结论，asp18和asp200突变的显性表型主要与dsDNA降解受损有关，并表明TREX1 dsDNA降解活性对于预防自身免疫至关重要。
.0008 视网膜血管病变，伴有脑白质脑病和全身表现
TREX1，1-BP INS，3688G
5个常染色体显性遗传性视网膜血管病伴脑白质脑病及全身表现家系（RVCLS；192315），包括Grand等人（1988）先前报道的2个北美家族和Storimans等人（1991）最初描述的1个荷兰谱系，Richards等人（2007）鉴定了1-bp插入的杂合性（3688G） ）位于TREX1基因的C末端，导致val235（V235fs）发生移码。单倍型分析表明这些家族没有相关性。在 192 个白种人、192 个中国人或 300 个荷兰人的对照等位基因中未发现该突变。在表达研究中，截短的蛋白质保留了核酸外切酶活性，但失去了正常的核周定位。
.0009 视网膜血管病变，伴有脑白质脑病和全身表现
TREX1、4-BP DUP、3727GTCA
在一个北美华人家族中，患有常染色体显性遗传性视网膜血管病伴脑白质脑病和全身表现（RVCLS；192315），之前由Jen et al.（1997）报道，Richards et al.（2007）鉴定出TREX1基因C末端4-bp重复（3727dupGTCA）的杂合性，导致thr249（T249fs）发生移码。在 192 个白种人、192 个中国人或 300 个荷兰人的对照等位基因中未发现该突变。在表达研究中，截短的蛋白质保留了核酸外切酶活性，但失去了正常的核周定位。
.0010 艾卡迪-古蒂埃综合症 1
TREX1、ARG169HIS
一名 2 个月大的男孩（患者 4）患有 Aicardi-Goutieres 综合征（AGS1；225750），Adang et al.（2018）鉴定出TREX1基因中的复合杂合突变：c.506G-A转变，导致arg169到his（R169H）取代，以及1-bp缺失（c.581delC） ），导致移码（Arg194fs）。该患者出现肺动脉高压，最终导致其在 12 周龄时死亡。他还出现中枢神经系统血管周围钙化和胃肠道症状，但没有皮肤病表现。
.0011 艾卡迪-古蒂埃综合征 1
TREX1，1-BP DEL，581C
讨论 Aicardi-Goutieres 综合征（AGS1；225750），Adang 等人（2018），参见 606609.0010。
