重组激活基因 2; RAG2
HGNC 批准的基因符号：RAG2
细胞遗传学定位：11p12 基因组坐标（GRCh38）：11:36,590,996-36,598,236（来自 NCBI）
▼ 克隆与表达
Oettinger et al.（1990）证明，RAG1基因（179615）与邻近基因RAG2共转染，导致V（D）J重组频率至少增加1,000倍，而单独使用RAG1则不能有效地诱导重组酶活动。Oettinger et al.（1990）报道，2.1kb的RAG2 cDNA编码一个由527个氨基酸组成的推定蛋白，其序列与RAG1的序列无关。与 RAG1 一样，RAG2 在进行 V（D）J 重组的物种之间是保守的，其表达模式与 V（D）J 重组酶活性精确相关。RAG1 和 RAG2 基因产物很可能直接参与重组反应。
▼ 基因功能
Lin和Desiderio（1994）发现，在未成熟的B细胞系和正常胸腺细胞中，RAG2蛋白优先在细胞周期的G0/G1期积累，并在细胞进入S期之前下降至少20倍。RAG2 蛋白的量在整个 S、G2 和 M 期中保持较低水平。RAG1蛋白的量显示出相当小的波动。RAG2 蛋白的变异可能至少部分是由转录后机制决定的。Lin和Desiderio（1994）这些观察表明V（D）J重排完全或优先发生在G0/G1内。
重组信号序列处双链断裂的形成是V（D）J重组的早期步骤。McBlane 等人（1995）表明纯化的 RAG1 和 RAG2 蛋白足以进行该反应。裂解反应可分为 2 个不同的步骤：切口和发夹形成，每个步骤都需要信号序列和两种 RAG 蛋白的存在。
通过对 RAG1 和 RAG2 中的酸性氨基酸残基进行定点诱变，Landree 等人（1999）和 Kim 等人（1999）鉴定了 3 个 RAG1 突变体，它们保留了重组信号序列的正常结合，但对切口和切割均无催化活性。发夹形成。数据表明，RAG1 中的 1 个活性位点执行这两个步骤，并且这些氨基酸中至少有一个接触并协调金属离子，这是裂解所需的。结果还表明，RAG1 包含大部分（如果不是全部）RAG1/RAG2 V（D）J 重组酶的活性位点。
Hikida et al.（1996）报道，在IL-4（147780）与共刺激（脂多糖和其他细胞因子）联合培养后，RAG1和RAG2在成熟的小鼠B细胞中表达。在免疫小鼠的引流淋巴结中也检测到了重新表达。Hikida et al.（1996）指出，先前报道的研究表明RAG1和RAG2仅在未成熟的B细胞中表达。
Yu等人（1999）利用含有荧光指示剂的细菌人工染色体（BAC）转基因研究了RAG1和RAG2在体内的调节作用。B 细胞和 T 细胞中 RAG1 和 RAG2 的协调表达受到 RAG2 基因 5-prime 侧发现的不同遗传元件的调节。这一观察结果表明，不对称排列的顺式 DNA 元件可以影响原始转座子的表达，从而捕获用于脊椎动物进化的 RAG。
在B细胞和T细胞的发育过程中，RAG1/RAG2蛋白复合物在保守的重组信号序列（RSS）处切割DNA以启动V（D）J重组。RAG1/RAG2 还催化含有 RSS 的底物转位链转移到靶 DNA 中，形成分支 DNA 中间体。Melek and Gellert（2000）表明RAG1/RAG2可以通过2条途径分解这些中间体。RAG1/RAG2 以与导致染色体易位的模型一致的方式催化转位 RSS 末端附近的靶 DNA 上发夹的形成。或者，分解从中间体中去除转座的供体 DNA。在高镁浓度下，例如哺乳动物细胞中存在的镁浓度，崩解是首选的分解途径。作者认为，这可能部分解释了为什么 RAG1/RAG2 介导的转座在细胞中不会高频率发生。
“kelch”基序以果蝇中首次鉴定的序列命名，是一个 44 至 56 个氨基酸的片段，具有较低的一级序列同一性。其特征在于存在 4 个疏水残基，后跟一个双甘氨酸元件，并且在可变间距后，酪氨酸和色氨酸残基被 6 个氨基酸分开。通常，4到7个这些基序形成一个kelch重复结构域和一个β螺旋桨，每个基序形成一个4链β折叠，对应于螺旋桨的1个叶片（Adams等，2000）。通过疏水簇和间隙BLAST分析，Callebaut和Mornon（1998）确定RAG2的N端355个残基由6倍kelch重复组成，在活性核心中形成6叶螺旋桨。他们提出RAG2的螺旋桨结构一侧可以作为RAG1（179615）的结合支架，另一侧可以作为DNA的结合支架。
Qiu et al.（2001）使用针对RAG2中每个保守碱性氨基酸的定点诱变，揭示了几个功能分离突变体。对这些突变体的分析表明，RAG2有助于识别或切割扭曲的DNA中间体，并在V（D）J重组的连接步骤中发挥重要作用。此外，一些突变体在体外阻断 RAG 介导的发夹打开的发现提供了这种生化活性与体内编码关节形成之间的关键联系。
Corneo et al.（2007）发现，去除鼠Rag蛋白的某些部分，在NHEJ缺陷细胞中显示出强大的替代非同源末端连接（NHEJ）活性，甚至在野生型细胞中也显示出一些替代连接活性。Corneo et al.（2007）提出了一个2层模型，其中Rag蛋白与NHEJ因子协作以在V（D）J重组过程中保持基因组完整性。
Matthews et al.（2007）表明RAG2含有一个植物同源结构域（PHD）指，可以特异性识别赖氨酸4位三甲基化的组蛋白H3（见602810）。与 H3K4me3 结合的 小鼠 RAG2 PHD 指的高分辨率晶体结构揭示了 RAG2 识别 H3K4me3 的分子基础。废除 RAG2 对 H3K4me3 识别的突变严重损害了体内 V（D）J 重组。降低 H3K4me3 水平同样会导致体内 V（D）J 重组减少。值得注意的是，构成 K4me3 结合表面关键结构成分、对 RAG2 识别 H3K4me3 至关重要的保守色氨酸残基（W453）在免疫缺陷综合征（Omenn 综合征；Omenn 综合征；603554）。Matthews 等人（2007）总结道，他们的结果确定了组蛋白甲基化在哺乳动物 DNA 重组中的新功能。此外，他们的结果提供了第一个证据，表明破坏组蛋白修饰的读出可能会导致遗传性人类疾病。
Deriano et al.（2011）表明，RAG2 C 末端虽然对于重组来说是可有可无的，但对于维持基因组稳定性至关重要。来自“核心”Rag2纯合子（Rag2c/c）小鼠的胸腺细胞显示出Tcr-α（TCRA；TCRA；见186880）/δ（见186810） 轨迹完整性。此外，与 Rag1c/c p53 缺失和 p53 缺失的动物不同，所有 Rag2c/c p53（191170）缺失的小鼠都会迅速发展为胸腺淋巴瘤，这些淋巴瘤带有涉及 Tcr-α/δ 和 Igh（ 147100）位点。Deriano et al.（2011）也在 Atm 缺失小鼠的淋巴瘤中发现了这些特征。Deriano et al.（2011）表明，与ATM（607585）缺陷一样，核心RAG2严重破坏了RAG裂解后复合物的稳定性。Deriano et al.（2011）得出结论，他们的结果揭示了 RAG2 的一种新的基因组守护作用，并表明类似的“最终释放/最终持久”机制是 Rag2c/c p53-null 和 Atm-null 小鼠基因组不稳定和淋巴瘤发生的基础。
Ji et al.（2010）利用染色质免疫沉淀分析证明，小鼠Rag蛋白结合在淋巴细胞发育过程中受到严格调控，重点关注IgH、Igk中包含J和J-近端D基因片段（如果存在）的小区域（参见147200）、Tcrb（见186930）和Tcra基因座。这些被作者称为重组中心的区域富含激活组蛋白修饰和 RNA 聚合酶 II（参见 180660）。Rag2 在基因组中广泛结合在 H3 的 lys4 上具有显着三甲基化的位点（参见 601128）。相比之下，Rag1 结合更具特异性，主要发生在 V、D 和 J 基因片段侧翼的重组信号序列（RSS）上。Ji et al.（2010）提出，重组中心是局部RAG浓度高的特殊位点，促进RSS结合和突触，帮助调节重组顺序。
▼ 基因结构
Oettinger et al.（1990）报道RAG2的基因组大小约为18 kb。聚合转录的 RAG1 和 RAG2 基因的不同寻常之处在于，它们的大多数（如果不是全部）编码序列和 3-prime 非翻译序列都包含在单个外显子中。
▼ 生化特征
晶体结构
Matthews et al.（2007）以1.15埃的分辨率测定了RAG2 PHD-H3K4me3复合物的晶体结构。该结构显示，RAG2 PHD K4me3 结合表面不是在两侧、背面和顶部封闭（如在其他 PHD 手指中观察到的），而是在顶部开放，类似于“芳香通道”而不是“芳香笼”。作者认为这种“通道”构象可能提供一种调节组蛋白结合的机制。
Kim et al.（2015）以3.2埃分辨率报道了小鼠RAG1（179615）-RAG2复合物的晶体结构。230-kD RAG1-RAG2 异四聚体呈 Y 形，2 条 RAG1 链的氨基末端结构域形成相互缠绕的茎。每个 RAG1-RAG2 异二聚体组成 1 个 Y 臂，活性位点位于中间，RAG2 位于其尖端。RAG1-RAG2 结构合理化了在免疫缺陷患者中发现的 60 多种突变以及大量遗传和生化数据。
▼ 测绘
Oettinger et al.（1990）发现RAG1和RAG2仅相距8 kb。
▼ 分子遗传学
Schwarz等（1996）报道，严重联合免疫缺陷患者可分为有B淋巴细胞者（B阳性SCID）和无B淋巴细胞者（B阴性SCID）；601457）。他们通过使用与整个 RAG1 和 RAG2 编码区重叠的引物框进行 SSCP 分析，在 B 阴性 SCID 患者中寻找 RAG1 和 RAG2 突变。14 名 B 阴性 SCID 患者中有 6 名被发现携带重组酶激活基因突变。突变导致功能性无法通过基因重组形成抗原受体。在 2 个家庭中，3 名患者表现出 RAG2 放大器迁移模式的改变。然后对 PCR 产物进行测序。两名相关患者被发现是纯合的错义突变，导致 RAG2（179616.0001）中 cys476 突变为 tyr。1例患者被发现遗传了RAG2错义突变（R229Q；179616.0002）来自母亲，并且涉及来自父亲的RAG1和RAG2的删除。瞬时转染分析显示，SCID 相关的 RAG2 突变表现出 V（D）J 重组活性完全丧失或显着降低。
Villa et al.（1998）报道，Omenn综合征（603554）患者的RAG1（179615）存在错义突变，这是一种严重的免疫缺陷，其特征是存在活化的、无能的、寡克隆T细胞、嗜酸性粒细胞增多和高IgE水平。或 RAG2 基因导致这 2 种蛋白质具有部分活性。其中两个氨基酸替换位于 RAG1 同源域内并降低了 DNA 结合活性，而另外 3 个则降低了 RAG1/RAG2 相互作用的效率。这些发现提供的证据表明，Omenn综合征患者表现出的免疫缺陷是由降低V（D）J重组效率的突变引起的。
Gomez et al.（2000）在RAG2 kelch结构域的重复2和5的预测第二β链中发现了gly95-to-arg突变（179616.0005）和ile273（179616.0006）的缺失，导致了Omenn综合征和SCID，分别为 2 名患者。通过共聚焦显微镜分析，他们确定这些突变不会损害核定位，但确实降低了 RAG2 与 RAG1 相互作用以及介导重组信号裂解的能力。此外，通过对一组突变体的分析，他们表明β折叠第二链内的疏水性和富含gly的区域对于RAG1-RAG2相互作用至关重要。
Tabori等（2004）对6例T阴性/B阴性SCID和8例Omenn综合征的RAG1和RAG2基因PCR产物进行了突变分析。14个家庭中，有7个家庭有血缘关系。所有患者均未出现RAG1基因突变，但Tabori等人（2004）在8名Omenn综合征患者中的6名和6名SCID患者中的4名中发现RAG2基因有4个错义突变（见179616.0007）。
Yu等（2014）对2例自身免疫性和/或肉芽肿患者的CD4（186940）阳性和CD8（见186910）阳性T细胞中TCR-β的互补决定区3（CDR3）进行了深度测序由RAG1或IL2RG（308380）突变引起的疾病，但不是严重的免疫缺陷；5例RAG1或RAG2突变引起的Omenn综合征患者；2例由ZAP70（176947）突变（见269840）或非典型DiGeorge综合征（188400）引起的Omenn综合征样表型患者；和 4 名健康对照。他们发现，与对照组和非 RAG1 或 RAG2 突变引起的 Omenn 综合征患者相比，由 RAG1 或 RAG2 突变引起的 Omenn 综合征患者的 TCR-β 多样性较差。两名患有与自身免疫和肉芽肿性疾病相关的 RAG1 或 IL2RG 突变的患者并未减少多样性，但 VJ 配对和 CDR3 氨基酸使用出现偏差。Yu et al.（2014）得出结论，RAG 酶功能对于正常的 CDR3 连接多样性可能是必要的，并且异常的 TCR 生成（而不是数字多样性）可能导致 SCID 亚效型患者的免疫失调。
▼ 动物模型
Shinkai等人（1992）发现，在携带种系突变（RAG2编码区大部分被删除）的转基因小鼠中，虽然纯合子能够存活，但它们无法产生成熟的B或T淋巴细胞。初级淋巴器官中存在未成熟的淋巴细胞；然而，这些细胞并没有重新排列其免疫球蛋白或 T 细胞受体位点。因此，RAG2功能的丧失导致完全无法启动V（D）J重排，从而导致严重的联合免疫缺陷（SCID）表型。由于 SCID 表型是在这些小鼠中检测到的唯一明显异常，因此 RAG2 功能和 V（D）J 重组酶活性本身不一定是淋巴细胞以外细胞发育所必需的。
Shankaran et al.（2001）发现，缺乏淋巴细胞特异性Rag2基因、Ifn受体信号转录因子Stat1（600555）、Ifngr1（107470）或Rag2和Stat1两者的小鼠，比小鼠更容易受到化学诱导的肿瘤形成的影响。野生型小鼠，表明 T、NKT 和/或 B 细胞对于抑制化学诱导肿瘤的发展至关重要。自发性恶性肿瘤不会在野生型小鼠中发生，在一半缺乏 Rag2 或 Stat1 的小鼠中晚期发生，但在 82% 的缺乏这两种基因的小鼠中早期发生。来自淋巴细胞缺陷型小鼠（Shankaran et al., 2001）或来自 Ifng 无反应小鼠（Kaplan et al., 1998）移植的化学诱导肿瘤，而非来自免疫功能正常宿主的肿瘤，被野生型小鼠排斥，表明来自免疫缺陷小鼠具有更强的免疫原性，淋巴细胞和 IFNG/STAT1 信号通路共同塑造肿瘤的免疫原性表型，最终在免疫功能正常的宿主中形成。Shankaran et al.（2001）提出，肿瘤受到其形成的免疫环境的影响，“癌症免疫编辑”而不是“免疫监视”最能描述免疫反应对肿瘤发展的保护和塑造作用。
Rideout et al.（2002）使用免疫缺陷的Rag2 -/- 小鼠作为核供体，将其移植到去核卵母细胞中并培养所得囊胚，以分离出同基因胚胎干（ES）细胞系。Rag2 -/- ES细胞中的突变等位基因之一通过同源重组得到修复，从而恢复正常的Rag2基因结构。修复后的ES细胞通过两种方式处理突变小鼠：（1）修复后的ES细胞通过四倍体胚胎互补产生具有免疫能力的小鼠，并作为骨髓供体进行移植；（2）通过修复后的 ES 细胞在体外分化并移植到突变小鼠体内。移植后 3 至 4 周即可检测到成熟的骨髓细胞和淋巴细胞以及免疫球蛋白。这些结果建立了将治疗性克隆与基因疗法相结合来治疗遗传性疾病的范例。
Marrella 等人（2007）建立了一个敲入小鼠模型，其中内源性 Rag2 被携带 Omenn 综合征和 SCID 患者中发现的 R229Q 突变的 Rag2 取代。这些小鼠表现出 T 细胞寡克隆性、循环 B 细胞缺乏和外周嗜酸性粒细胞增多。此外，肠道和皮肤的 T 细胞浸润会导致腹泻、脱发，在某些小鼠中还会导致严重的红皮病。研究结果与Aire（607358）胸腺表达减少以及调节性T细胞和NKT淋巴细胞显着减少有关。Marrella等人（2007）得出结论，Rag2 R229Q纯合子小鼠模仿了人类Omenn综合征的大部分症状，并且Omenn综合征的病理生理学涉及免疫耐受受损和免疫调节缺陷。
▼ 等位基因变异体（10个精选例子）：
.0001 严重联合免疫缺陷，B 细胞阴性
RAG2，CYS476TYR
Schwarz et al.（1996）发现2位B阴性SCID（601457）相关患者，其RAG2中由2634G-A转换引起的cys476至tyr取代突变是纯合子。
.0002 严重联合免疫缺陷，B 细胞阴性
预兆综合症，包括
RAG2、ARG229GLN
在一名 T-, B- SCID（601457）患者中，Schwarz 等人（1996）鉴定出 RAG2 基因中 2 个突变的复合杂合性：1887G-A 转变，导致 arg229 到 gln（R229Q）取代，以及包含 RAG1 和 RAG2 的删除。RAG1基因多态性（A156V；179615.0004）也被识别出来。
Corneo等人（2001）在一名T-、B-SCID患者中鉴定出R229Q突变和R39G（179616.0008）的复合杂合性。一位患有 Omenn 综合征的同胞（603554）具有相同的基因型。
.0003 预兆综合症
RAG2、CYS41TRP
Villa等人（1998）在Omenn综合征患者（603554）中发现了杂合状态的cys41-to-trp突变。该突变发生在具有 HimA 同源性的域中。
.0004 预兆综合症
RAG2、MET285ARG
Villa等人（1998）在Omenn综合征患者（603554）中发现了杂合状态的met285到arg的突变。该突变发生在具有 topoII 同源性的结构域中。
.0005 预兆综合症
RAG2、GLY95ARG
Gomez et al.（2000）在一位患有 Omenn 综合征的男性患者（603554）中发现了 RAG2 基因第 1484 位核苷酸处的杂合性 G 到 A 的转变，导致 gly95 到 arg 的取代。患者在 5 个月大时死亡。
.0006 严重联合免疫缺陷，B 细胞阴性
RAG2、3-BP DEL、NT2018
Gomez et al.（2000）在一名 B 细胞阴性（CD19（107265）小于 1%）SCID（601457）且母体 T 细胞植入的 2 个月大男性患者中鉴定出一个纯合的 3-bp（核苷酸） 2018年至2020年）RAG2基因框内缺失。该突变导致 ile273 被去除，而其余蛋白质完好无损。该患者接受了骨髓移植，并于两年后恢复健康。
.0007 严重联合免疫缺陷，B 细胞阴性
RAG2、TRP215ILE
Tabori等人（2004）在一名T细胞阴性/B细胞阴性SCID患者（601457）中鉴定出RAG2基因中的1845C-T转变，导致trp215到ile（W215I）的变化。
.0008 严重联合免疫缺陷，B 细胞阴性
预兆综合症，包括
RAG2、ARG39GLY
Corneo等人（2001）在一名T-,B-SCID患者（601457）中鉴定出RAG2基因中2个突变的复合杂合性：1316A-G转变，导致arg39到gly（R39G）取代、R229Q（179616.0002）。一位患有 Omenn 综合征的同胞（603554）具有相同的基因型。
.0009 细胞和体液免疫缺陷合并肉芽肿
RAG2、THR77ASN
在一名患有与肉芽肿相关的细胞和体液免疫联合缺陷的患者（233650）中，Schuetz等人（2008）在RAG2基因中发现了复合杂合突变：蛋白质催化核心中的thr77-to-asn（T77N）取代和一个gly451-to-ala（G451A；179616.0010）在类PHD区域的替换。患者 10 岁时就诊，有严重感染史和巨脾肿大。她被发现患有低γ球蛋白血症和T细胞功能缺陷。脾和肺中存在非感染性肉芽肿。体外功能表达研究表明突变蛋白的功能明显受损。Schuetz et al.（2008）的结论是，在该患者中观察到的发病相对较晚且重复感染发生率较低，反映出残余 RAG2 活性水平较低。
.0010 细胞和体液免疫缺陷合并肉芽肿
RAG2、GLY451ALA
Schuetz et al.（2008）对在肉芽肿相关细胞和体液免疫缺陷患者（233650）复合杂合状态下发现的RAG2基因gly451-to-ala（G451A）突变的讨论，参见179616.0009。
