ACD SHELTERIN 复合物子单元和端粒酶招募因子；ACD

ACD, 小鼠, 同源
POT1 和 Tin2 组织蛋白; PTOP
POT1-相互作用蛋白1; PIP1
TIN2 相互作用蛋白 1; TINT1
端粒蛋白TPP1

HGNC 批准的基因符号：ACD

细胞遗传学定位：16q22.1 基因组坐标（GRCh38）：16:67,657,512-67,660,260（来自 NCBI）

▼ 说明

ACD 基因编码端粒庇护蛋白复合体中的核心蛋白之一；端粒酶（参见 TERT, 187270）募集至端粒是必需的（Kocak et al., 2014 总结，Guo et al., 2014）。

▼ 克隆与表达

通过数据库分析和HeLa细胞mRNA的RT-PCR，Liu et al.（2004）克隆了PTOP。推导的 544 个氨基酸的蛋白质包含一个 pro-trp-ile（PWI）基序，随后是一个中心 POT1（606478）招募结构域和一个富含丝氨酸的区域。与牛、小鼠和河豚 Ptop 相比，人 PTOP 的 N 端氨基酸多了 86 个。通过数据库分析，Liu et al.（2004）鉴定了2个具有框内缺失的PTOP剪接变体，其编码的蛋白质在PWI结构域或富含丝氨酸的区域中有缺失。PTOP 在所有检查的人体组织中都有表达。免疫荧光显微镜检测到 PTOP 呈点状，与端粒蛋白共定位。

▼ 命名法

ACD 基因编码的蛋白质有时称为 TPP1。TPP1是HGNC批准的三肽基肽酶I（607998）的基因符号。

▼ 基因功能

Liu et al.(2004)通过对分离的HeLa细胞核提取物进行SDS-PAGE和免疫沉淀分析，发现PTOP与内源性TIN2（TINF2; 604319）、POT1、TRF2（TERF2; 602027）在高分子质量复合物中。删除分析表明，PTOP 的 C 端部分与 TIN2 相互作用，而 PTOP 的中心结构域与 POT1 的 C 端部分相互作用。PTOP 对于将 POT1 靶向端粒至关重要，并且 PTOP 的 POT1 招募结构域的表达以显性失活方式发挥作用，阻断 POT1 与端粒的相互作用并允许端粒延伸。

Ye et al.（2004）发现PTOP（他们称之为PIP1）能够结合POT1和TIN2，并且可以将POT1与TRF1复合物连接起来。用短发夹 RNA 降低 PTOP 或 POT1 水平会导致端粒延长，表明 PTOP 通过招募 POT1 有助于端粒长度控制。

O\'Connor et al.(2006)通过重构和分级实验发现TPP1和TIN2是端粒复合物形成的重要介质，并且TPP1-TIN2相互作用调节TRF1（TERF1; 600951）和TRF2。TPP1 的过表达增强了 TIN2-TRF1 关联，相反，TPP1 的敲低降低了内源性 TRF1 与 TRF2 复合物关联的能力。O\'Connor et al.（2006）得出结论，TPP1、TIN2、TRF1和TRF2之间的协调相互作用是端粒复合物组装和最终端粒维持所必需的。

Xin et al.（2007）证明TPP1包含一个预测的氨基末端寡核苷酸/寡糖结合（OB）折叠。TPP1-POT1 关联增强了 POT1 对端粒单链 DNA 的亲和力。此外，TPP1 OB 折叠以及 POT1-TPP1 结合似乎对于 POT1 介导的人类细胞端粒长度控制和端粒末端保护至关重要。显性失活 TPP1 表达或 RNA 干扰破坏 POT1-TPP1 相互作用，导致端粒长度改变和 DNA 损伤反应。此外，Xin et al.（2007）提供的证据表明，TPP1以TPP1-OB折叠依赖性方式与端粒酶结合，提供了端粒酶和端粒体/庇护蛋白复合物（一种被认为可以保护端粒的6蛋白复合物）之间的物理联系。人类染色体）。Xin et al.（2007）得出的结论是，他们的发现强调了TPP1在端粒维持中的关键作用，并支持阴阳模型，其中TPP1和POT1作为一个单元通过正向和负向调节端粒酶通路来保护人类端粒端粒 DNA。

Miyoshi et al.（2008）报道，裂殖酵母中的TPP1同源物Tpz1与Pot1（606478）形成复合物。Tpz1与Ccq1和Poz1（粟酒裂殖酵母中Pot1相关）结合，分别对端粒进行冗余保护，并分别以正向和负向方式调节端粒酶。因此，Miyoshi et al.（2008）得出结论，Pot1-Tpz1复合物通过招募效应分子Ccq1和Poz1来实现其功能。此外，Poz1桥接Pot1-Tpz1和Taz1-Rap1，从而连接单链和双链端粒DNA区域。Miyoshi et al.（2008）认为这种分子结构与哺乳动物的shelterin相似，表明整体DNA-蛋白质结构在进化过程中是保守的。

Nandakumar 等人（2012）鉴定了人 TPP1 的功能分离突变体，其在体外和体内保留了完整的端粒加帽功能，但在结合人端粒酶方面存在缺陷。7 个功能分离突变对应到 TPP1 表面的氨基酸补丁（TEL 补丁），该补丁既将端粒酶募集到端粒，又促进高持续性 DNA 合成，表明这两种活性是同一分子的表现相互作用。鉴于端粒酶和TPP1之间的相互作用是体内端粒酶功能所必需的，TPP1的TEL补丁为抗癌药物的开发提供了靶点。

▼ 生化特征

Wang等人（2007）证明了人TPP1结构域的晶体结构，揭示了寡核苷酸/寡糖结合折叠，其结构与纤毛原生动物端粒末端结合蛋白的β-子单元相似，表明TPP1 是人 POT1 蛋白缺失的 β-子单元。人们普遍发现端粒 DNA 末端结合蛋白会抑制而不是刺激染色体末端复制酶端粒酶的作用。相比之下，Wang等人（2007）发现TPP1和POT1与端粒DNA形成复合物，增加了人类端粒酶核心酶的活性和持续合成能力。Wang等人（2007）提出，POT1-TPP1从作为shelterin的组成部分抑制端粒酶进入端粒，转变为在端粒延伸过程中充当端粒酶的持续合成因子。

▼ 测绘

Liu et al.（2004）指出ACD基因定位于染色体16q22.1。

▼ 分子遗传学

先天性角化不良 6，常染色体显性遗传

一个家族的3个后代中的3名女性成员患有常染色体显性先天性角化不良-6（DKCA6；616533）表现为进行性骨髓衰竭，Guo et al.（2014）在ACD基因中发现了一个杂合的框内3-bp缺失（K140del；609377.0001）。将突变蛋白转染到 293T 细胞中表明，它与野生型类似，正确定位到端粒上，但无法将端粒酶募集到端粒上。研究结果表明，TPP1的缺陷使得端粒酶无法在发育和造血过程中维持端粒，导致端粒短和进行性骨髓衰竭。

先天性角化不良 7，常染色体隐性遗传

一名患有常染色体隐性遗传性角化不良先天性7型（DKCB7; 参见 616553），Kocak et al.（2014）鉴定出 ACD 基因中的复合杂合突变：K170del 和 P491T（609377.0002）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。患者的父亲和妹妹端粒较短，为K170del突变杂合子；患者的母亲没有受到影响，她是错义突变的杂合子。HeLa 细胞的体外功能表达测定表明，与野生型相比，K170del 突变体会​​损害端粒酶向端粒的募集，并降低端粒酶的酶促持续性。P491T突变体与端粒酶的RNA成分（TR；602322）对端粒的影响，并且不干扰端粒酶与 TPP1（由 ACD 编码）或持续合成能力的相互作用，但它确实导致 TIN2（604319）关联适度（2 倍）减少。Kocak 等人（2014）得出结论，与 K170del 突变的影响相比，P491T 突变的有害影响较小。

▼ 动物模型

肾上腺皮质发育不良（acd）是一种自发性常染色体隐性遗传突变体，其泌尿生殖嵴衍生器官发育缺陷。在幸存的成年突变体中，肾上腺皮质发育不良和功能减退是主要特征。成人因缺乏成熟生殖细胞而不育，50%因输尿管增生而出现肾积水。Keegan et al.（2005）在acd小鼠的Acd基因中发现了剪接供体突变。野生型 Acd 转基因在 acd 突变体中的表达挽救了观察到的表型。大多数突变体在原始遗传背景下出生后 1 至 2 天内死亡。对突变胚胎的分析揭示了尾部规格、肢体模式和轴向骨骼形成的不同缺陷。在尾芽中，Wnt3a（606359）和DLL1（606582）表达的减少与尾部退化的表型严重程度相关。在四肢中，Fgf8（600483）的表达在顶端外胚层脊的背腹轴中扩大，在前后轴中缩短，这与在较老胚胎中观察到的前指趾缺失一致。突变胚胎的轴向骨骼在颈椎、腰椎和尾椎区域显示出异常的椎体融合。

▼ 等位基因变异体（2个精选例子）：

.0001 先天性角化不良，常染色体显性遗传 6（1 个家族）

先天性角化不良，常染色体隐性遗传7，包括（1个家族）

ACD、3-BP DEL、AAG

一个家族的3个后代中的3名女性成员患有常染色体显性先天性角化不良-6（DKCA6；616553）表现为进行性骨髓衰竭，Guo et al.（2014）在ACD基因中发现杂合框内3-bp缺失（c.499_501del，NM_001082486.1），导致保守残基lys170（K170del）缺失）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离，并且在公共数据库中未发现。Lys170 定位于 TPP1 蛋白（称为 TEL 补丁）的表面，已知对于与端粒酶的结合至关重要。将突变蛋白转染到 293T 细胞中表明，它与野生型类似，正确定位到端粒上，但无法将端粒酶募集到端粒上。

一名患有常染色体隐性遗传性角化不良先天性7型（DKCB7; 见616553）表现为Hoyeraal-Hreidarsson综合征，Kocak等（2014）鉴定出ACD基因中的复合杂合突变：3-bp缺失（c.508_510delAAG，NM_001082486.1），导致K170del，这是遗传自他的父亲头发早白、端粒短、牙齿轻度异常，c.1471C-A 颠换，导致 pro491 变为 thr（P491T；609377.0002）C 端 TIN2 相互作用结构域中保守残基的取代，该结构是从未受影响的母亲遗传的。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。在dbSNP（build 137）、千人基因组计划、外显子组测序计划（ESP）数据库或内部对照数据库中均未发现K170del突变。P401T变体在dbSNP数据库和ESP数据库中以较低频率（0.0002）被发现。它不存在于千人基因组计划数据库或内部控制数据库中。HeLa 细胞的体外功能表达测定表明，与野生型相比，K170del 突变体会​​损害端粒酶向端粒的募集，并降低端粒酶的酶促持续性。P491T突变体与端粒酶的RNA成分（TR；602322）对端粒的影响，并且不干扰端粒酶与 TPP1（由 ACD 编码）或持续合成能力的相互作用，但它确实导致 TIN2（604319）关联适度（2 倍）减少。Kocak 等人（2014）得出结论，与 K170del 突变的影响相比，P491T 突变的有害影响较小。

.0002 先天性角化不良，常染色体隐性遗传 7（1 个家族）

ACD、PRO491THR（rs201441120）

讨论 ACD 基因中的 c.1471C-A 颠换导致 pro491 变为 thr（P491T）的替换，该替换在常染色体隐性遗传性角化不良先天性 7（DKCB7；DKCB7；Kocak 等人（2014），参见 616553），参见 609377.0001。