转运蛋白,ATP 结合框,主要组织相容性复合物,1; TAP1

转运蛋白,ABC,MHC,1
ATP 结合框,亚科 B,成员 2;ABCB2
ATP 结合框转运蛋白,主要组织相容性复合物,1
ABC 转运蛋白,MHC,1
肽转运蛋白 PSF1
与抗原加工相关的转运蛋白 1
肽供应因子 1;PSF1
抗原肽转运蛋白1;APT1
RING4

HGNC 批准的基因符号:TAP1

细胞遗传学定位:6p21.32 基因组坐标(GRCh38):6:32,845,209-32,853,704(来自 NCBI)

▼ 说明

ATP 结合框转运蛋白 TAP 将肽从细胞质转运至内质网中等待主要组织相容性复合物(MHC)I 类分子。TAP由TAP1和TAP2(170261)多肽组成。

▼ 克隆与表达

Trowsdale 等人(1990)和 Spies 等人(1990)分离出了 MHC 中在抗原呈递中起作用的基因。Spies et al.(1990)将基因产物称为肽供给因子(PSF)。他们通过突变体中的缺失图谱和染色体行走来识别该基因。他们指出,PSF 与哺乳动物和细菌的 ATP 依赖性转运蛋白同源,表明它在肽的细胞内转运中发挥作用。Trowsdale 等人(1990)从 MHC 区域的基因组克隆中制备了探针,并将其探测到 cDNA 文库中。人们的注意力集中在来自基因组 DNA 区域的探针,该区域含有限制性位点簇,其识别序列中带有 CpG 二核苷酸,因为这些探针通常位于基因的 5 引物末端附近。如此分离出的一个基因被称为 RING4,似乎在抗原呈递中发挥作用。发现其具有与转运蛋白ABC(ATP结合框)超家族相关的序列。该超家族包括人类多药耐药蛋白(171050、171060)、一系列细菌转运蛋白(包括寡肽通透酶系统)和人类囊性纤维化基因产物。

Monaco等人(1990)证明,在小鼠中,Ham1和Ham2基因位于MHC的II类区域,并且分别在功能和结构上与TAP1和TAP2同源。

▼ 基因功能

Neefjes et al.(1993)定义了TAP1和TAP2异二聚体参与I类分子组装以及将核蛋白和胞浆蛋白衍生的内源肽呈递给CD8(+)T细胞的条件。

TAP1和TAP2多肽具有核苷酸结合域(NBD)。Karttunen et al.(2001)提出了生物化学和功能证据,表明 TAP1 和 TAP2 的 NBD 是不等价的。8-叠氮基-ATP 光标记实验证明了肽刺激的 2 个 NBD 之间存在协同相互作用。TAP1 和 TAP2 的 Walker A 基序中关键赖氨酸残基的取代表明,TAP1 介导的 ATP 水解对于肽易位不是必需的,但 TAP2 介导的 ATP 水解至关重要,不仅对于易位,而且对于肽结合也至关重要。

通过比较序列分析,Ritz et al.(2003)预测TAP1的glu263或phe265对于TAP转运蛋白功能至关重要。他们发现,TAP1 phe265 的缺失或突变对 TAP 功能影响不大,而 glu264 的缺失或改变则影响较大。

▼ 测绘

TAP1 基因对应到 MHC 内的染色体 6p21.3。

▼ 分子遗传学

MHC 编码 I 类和 II 类糖蛋白家族,它们分别呈递用于细胞毒性 T 淋巴细胞和辅助 T 淋巴细胞免疫识别的肽。I 类分子结合细胞内蛋白质降解产生的肽,而 II 类分子主要与源自内吞细胞外蛋白质的肽结合。两个基因编码蛋白酶体复合物的成分(参见 176842),该复合物降解胞质蛋白并可能产生抗原肽。两个紧密相连的基因 PSF1 和 PSF2 编码转运蛋白的子单元,该转运蛋白可能将肽转移到胞吐室中,在那里它们与 I 类分子结合。这些基因在 MHC 中的位置与 I 类和 II 类基因家族密切相关,表明它们共同进化以优化功能相互作用。如果是这样的话,就会产生这样的问题:花生体子单元和转运蛋白基因是否像大多数 I 类和 II 类基因一样是多态性的。两个模型体子单元均表现出电泳多态性。肽转运蛋白的等位基因变异可能会影响 I 类分子呈递的肽表位的选择。Colonna 等人(1992)通过 SSCP 分析和 DNA 测序研究了 PSF1 和 PSF2 的变异性。他们鉴定了几种变异,并检查了 PSF1 和 PSF2 基因与 MHC 相关疾病(如强直性脊柱炎、胰岛素依赖性糖尿病和乳糜泻)易感性的可能关系。在 PSF1 基因中鉴定出两个双等位变体,在 PSF2 基因中鉴定出 3 个二等位变体。

Van Endert et al.(1992)指出,在主要组织相容性复合物的 II 类区域内筛选新基因,发现了位于 HLA-DO 基因上游 50 kb 区域内紧密相连的复合物中的 4 个基因( 142920)。TAP1(也称为 RING4 或 PSF1)和 TAP2(也称为 RING11 或 PSF2)基因属于膜转运蛋白家族,具有 ATP 结合框和 6 至 8 个跨膜结构域。另外2个基因,LMP2(也称为RING12;177045)和LMP7(也称为RING10;177046),编码属于大型多催化胞质蛋白酶复合物的蛋白质,称为布朗体,或大型多功能蛋白酶(LMP)。van Endert等人(1992)研究了27个近亲人类细胞系的DNA,通过限制性片段长度多态性(RFLP)分析寻找基因组多态性。研究表明 TAP1 和 LMP2 RFLP 之间存在强烈的连锁不平衡。此外,RFLPs以及端粒TAP2基因中的多态性终止密码子似乎与HLA-DR(参见HLA-DRA,142860)等位基因和HLA-DO基因中的RFLPs连锁不平衡。高重组率似乎发生在复合体中心的 TAP1 和 TAP2 基因之间。

Cerundolo 等人(1990)描述了一种突变细胞系,该细胞系丧失了用 MHC I 类分子呈递细胞内病毒抗原所需的功能,但保留了将确定的表位呈递为细胞外肽的能力。Cerundolo等人(1990)证明,遗传缺陷定位在人类染色体6的MHC区域内。他们表明,杂交细胞中正常人类染色体6的存在对于纠正缺陷是必要的。功能缺陷的细胞系在DP-α-2位点(142880)和补体基因簇之间的6p上携带大的纯合缺失。Cerundolo等人(1990)进一步证明,遗传缺陷也会导致细胞表面I类分子的表达缺陷。他们将此解释为I类组装和运输是通过与细胞内抗原衍生的肽结合而促进的。DeMars等人(1985)对人B类淋巴母细胞系进行诱变处理后,孤立出I类抗原表达紊乱的突变体。突变细胞同时降低了 HLA-B 抗原的表达,尽管它们的基因和 B2M 基因存在并转录。这些突变体与其他 B 类淋巴母细胞的杂交体中抗原表达完全恢复。

具有某些 HLA-DR 等位基因的个体患胰岛素依赖型糖尿病(IDDM;222100)。与某些 HLA-DQ(参见 HLA-DQA,146880)等位基因的疾病关联性更强,但与 HLA-DP 几乎没有关联,提供了 DQ 和 DP 之间 430 kb 之间的疾病关联边界。TAP 基因大约位于 DP 和 DQ 之间。Jackson 和 Capra(1993)通过研究糖尿病患者和正常对照者 TAP1 位点的单链构象多态性,确定了相对风险。在之前广泛研究的一个人群中,他们发现 TAP1 等位基因与 IDDM 的关联性高于任何单个 HLA-DP 等位基因,但风险低于 HLA-DQB1*0302(参见 HLA-DQB1, 604305)。该数据为 IDDM 对 TAP1 和 HLA-DQB1 之间 190 kb 间隔的敏感性提供了新的限制。

Chen et al.(1996)评估了 79 种人类实体瘤和细胞系的 TAP1 基因异常,这些异常可能导致获得性抗原呈递能力丧失。他们发现了一个突变(R659Q;170260.0003)位于人小细胞肺癌细胞系中靠近 ATP 结合位点的 TAP1 基因中。该细胞系的该等位基因是杂合的,但只有 R659Q 等位基因被转录为 RNA。尽管表达了 R659Q 蛋白,但根据肽结合和抗原呈递研究,细胞表现得好像缺乏 TAP。Chen等人(1996)表明,将功能性TAP1等位基因转染到细胞中可以纠正缺陷表型。

Cullen 等人(1997)指出,HLA II 类区域连锁不平衡的研究有助于预测最有可能发生重组的位置。基因之间的强关联位于从 DQB1 到 DRB1(142857)的 85 kb 区域,这与该 DNA 片段重组频率较低相一致。相反,观察到 TAP1 和 TAP2 等位基因(相距约 15 kb)之间缺乏关联,表明此处发生重组的频率相对较高。Cullen et al.(1997)证实了该片段和其他片段的重组率增加。他们注意到TAP2基因内的(TGGA)12串联重复可能与重组率的增加有关。

Furukawa等人(1999)在一名患有I型裸淋巴细胞综合征的日本女性中鉴定出TAP1基因内含子1(170260.0004)的剪接位点突变具有纯合性。

▼ 动物模型

I 类 MHC 分子已知对抗原的免疫反应很重要,也由经历活动依赖性、长期结构和突触修饰的神经元表达。Huh等人(2000)表明,在细胞表面I类MHC遗传缺陷的小鼠中,由于TAP1或β-2-微球蛋白(109700)的缺失,或I类MHC受体成分CD3-zeta(186780)的缺失),在发育过程中视网膜和中央目标之间的连接细化是不完整的。在成年突变体的海马中,N-甲基-D-天冬氨酸受体依赖性长时程增强增强,并且不存在长时程抑制。特定的 I 类 MHC mRNA 由不同的神经元嵌合体表达,反映了不同神经元功能的潜力。这些结果证明这些分子在发育和成熟的哺乳动物中枢神经系统的活动依赖性重塑和连接可塑性中发挥重要作用。

▼ 等位基因变异体(4个精选例子):

.0001 肽转运蛋白 PSF1 多态性

TAP1、ILE333VAL

通过 SSCP 和 DNA 测序,Colonna 等人(1992)在 PSF1 基因的 1069 位核苷酸处发现了 A 到 G 的转变,将 333 号异亮氨酸变成了缬氨酸。

.0002 肽转运蛋白 PSF1 多态性

TAP1、ASP637GLY

通过 SSCP 分析和 DNA 测序,Colonna 等人(1992)在 PSF1 基因第 8 段的核苷酸 1982 处发现了 A 到 G 的转变,用甘氨酸取代了 asp-637。指定为 PSF1A 的等位基因显示 ile-333 和 asp-637 的连锁;val-333 与 gly-637 或 asp-637 一起分别形成 PSF1B 和 PSF1C 等位基因。

.0003 TAP1 缺陷,体细胞

TAP1、ARG659GLN

在人小细胞肺癌细胞系中,Chen 等人(1996)鉴定了 TAP1 位点上 R659Q 等位基因的杂合性。只有 R659Q 等位基因被转录成 RNA。尽管表达了该蛋白质,但细胞的表现就好像它们缺乏 TAP 一样,并且通过转染功能性 TAP1 等位基因而恢复正常。因此,这些细胞在将细胞内肽输送到内质网中与I类MHC形成复合物以及随后被细胞毒性T淋巴细胞识别方面存在缺陷。

.0004 裸淋巴细胞综合征,I 型

TAP1、IVS1、GA、-1

在 Maeda 等人(1985)最初报道的一名 46 岁日本女性中,患有 I 型裸淋巴细胞综合征(604571),Furukawa 等人(1999)在 536 碱基对处鉴定了 G 到 A 转变的纯合性TAP1 基因的内含子 1。这导致了剪接受体位点的改变以及 mRNA 200 号密码子中 G 的缺失,导致移码和 228 号密码子过早终止。患者的表亲父母和其他家庭成员的突变是杂合的。

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