DNA拓扑异构酶 II，β

TOP2B 基因编码 II 型拓扑异构酶，这种酶会产生瞬时 DNA 双链断裂，以缓解 DNA 复制和转录过程中的拓扑应力（Broderick 等人，2019和Papapietro 等人，2020 的总结）。

▼ 克隆与表达

人类细胞含有 2 种拓扑异构酶 II 同工酶：α（TOP2A；126430）和β（TOP2B）。钟等人（1989）对人类 cDNA 进行了测序，这些 cDNA 是通过用果蝇 Topo II cDNA 筛选源自耐氯胺酮伯基特淋巴瘤细胞系（Raji-HN2）的 cDNA 文库而分离出来的。他们确定了 2 类序列，代表 TOP2 同工酶 TOP2A 和 TOP2B。Southern印迹分析表明TOP2A和TOP2B cDNA来自不同的基因。使用 TOP2B 特异性探针的 Northern 印迹分析在人类细胞系 U937 中检测到 6.5-kb 的转录物。针对 TOP2B 肽的抗体可识别 U937 细胞裂解物中的 180 kD 蛋白质。

通过使用部分 TOP2B cDNA 筛选人类 B 细胞 cDNA 文库，Jenkins 等人（1992）分离了 TOP2B 基因的完整编码区。推导出的 1,621 个氨基酸的 TOP2B 蛋白与 TOP2A 具有 72% 的序列相似性。除了 N 末端的一个短区域外，高度保守的 N 末端 ATPase 结构域和 TOP2A 和 TOP2B 蛋白的中央断裂/重聚结构域的序列是共线的，无需插入或缺失进行比对。相比之下，TOP2A 和 TOP2B 的 C 端结构域在大小和序列上都显着不同。TOP2B 的 C 端结构域包含许多潜在的磷酸化位点。詹金斯等人（1992）使用 RNase 保护测定检查了一组不同来源的人类肿瘤细胞系中 TOP2A 和 TOP2B mRNA 的表达。TOP2A 和 TOP2B 在所有检查的细胞系中表达，包括造血、上皮和成纤维细胞来源的细胞系，但在不同细胞类型之间的表达水平显着不同。特别是，TOP2B 在 U937 细胞中高水平表达。TOP2A和TOP2B基因的表达水平之间没有明显的关系。

▼ 基因功能

朱等人（2006）报道，通过核受体和其他类别的 DNA 结合转录因子，包括 AP1（见165160），基因转录的信号依赖性激活需要 TOP2B 依赖性、瞬时、位点特异性双链 DNA（dsDNA）断裂形成。断裂后，聚（二磷酸腺苷-核糖）聚合酶-1（PAP1; 173870 ）酶活性被诱导，这是核小体特异性组蛋白 H1 高迁移率 B 组交换事件和染色质结构局部变化所必需的. 朱等人（2006）得出的结论是，他们的数据在机制上将 TOP2B 依赖性 dsDNA 断裂与受调控的基因转录中的 DNA 损伤和修复机制的成分联系起来。

佩里洛等人（2008）分析了H3组蛋白甲基化和雌激素反应性基因的脱甲基化控制表达，以及如何显示，一个DNA结合的雌激素受体（见ESRA，133430）通过参与弯曲染色质接触RNA聚合酶II（见指导转录180660）招募给发起人。该过程由H3K9（参见602810）在增强子和启动子位点的受体靶向去甲基化驱动，并通过激活常驻 LSD1（ 609132 ）去甲基化酶实现。局部去甲基化产生过氧化氢，它修饰周围的 DNA 并招募 8- oxoguanine -DNA glycosylase-1（ 601982）和拓扑异构酶 II-β，触发染色质和 DNA 构象变化，这对雌激素诱导的转录至关重要。佩里洛等人（2008）得出的结论是，他们的数据显示了一种使用受控 DNA 损伤和修复来指导生产性转录的策略。

TMPRSS2（ 602060 ）和 ERG（ 165080 ）基因之间的融合是在人类癌症中观察到的最常见的致癌重排之一。哈夫纳等人（2010）表明雄激素信号促进雄激素受体（AR; 313700 ）和 TOP2B 共同募集到 TMPRSS2-ERG 基因组断点位点，触发重组 TOP2B 介导的双链断裂。此外，雄激素刺激导致 TMPRSS2-ERG 融合转录本从头产生，该过程需要 TOP2B 和双链断裂修复机制的组件。最后，与正常前列腺上皮不同，前列腺上皮内瘤形成细胞显示出 AR 和 TOP2B 的强烈共表达。哈夫纳等人（2010）得出的结论是，他们的发现表明雄激素诱导的 TOP2B 介导的双链断裂与 TMPRSS2-ERG 重排有关。

金等人（2013）发现拓扑异构酶-1（TOP1; 126420 ）抑制剂拓扑替康剂量依赖性地降低小鼠和人类神经元中极长基因的表达，包括几乎所有长度超过 200 kb 的基因。敲低神经元中的 Top1 或 Top2b 后，长基因的表达也会降低，这表明长基因的完全表达需要这两种酶。通过绘制神经元中全基因组的 RNA 聚合酶 II 密度，King 等人（2013）发现这种对基因表达的长度依赖性影响是由于转录延伸受损。有趣的是，许多高置信度自闭症谱系障碍（ 209850 ）候选基因异常长，并且在 TOP1 抑制后表达减少。金等人（2013）得出的结论是，损害拓扑异构酶的化学物质和基因突变通常会导致自闭症谱系障碍和其他神经发育障碍。

▼ 基因结构

朗等人（1998）报道了 TOP2A 和 TOP2B 基因的完整结构。TOP2B 基因跨度至少为 49 kb，包含 36 个外显子。

▼ 生化特征

晶体结构

吴等人（2011）展示了与 DNA 和抗癌药物依托泊苷复合的人类 TOP2-β 大片段的晶体结构，以揭示药物诱导的裂解复合物稳定的结构细节。蛋白质、DNA和药物之间的相互作用解释了依托泊苷衍生物的构效关系和耐药突变的分子基础。

▼ 测绘

通过研究具有 TOP2B cDNA 的体细胞杂交体，Tan 等人（1992）将该基因对应到人类 3 号染色体。 CEPH 家族中的连锁研究，使用与 TOP2B 基因相关的 RFLP 进行，表明该基因位于 3p。通过原位杂交，Jenkins 等人（1992）将 TOP2B 基因定位到 3p24。

▼ 分子遗传学

Broderick 等人在来自 3 个不相关家族的 4 名 B 细胞免疫缺陷、远端肢体异常和泌尿生殖系统畸形的患者中（BILU; 609296 ）（2019）确定了 TOP2B 基因中的杂合突变（ 126431.0001 - 126431.0003）。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序证实的突变，在一个家族中与该疾病分离，并在其他 2 个先证者中重新发生。所有突变都影响功能性 TOPRIM 结构域中的残基。在酵母中进行的详细体外研究表明，这些突变无法挽救生长缺陷，并且在与野生型 TOP2B 共表达时以显性负方式起作用。证据表明，这些突变导致了部分功能丧失效应。携带杂合 E587del 突变（ 126431.0001 ）的突变小鼠重现了 BILU 表型（参见动物模型）。

在一名患有 BILU 的 13 岁男孩中，Erdos 等人（2021）在 TOP2B 基因中发现了一个 de novo 杂合 E587del 突变。该突变是通过全外显子组测序发现的，并通过 Sanger 测序证实。没有进行变体的功能研究。

在来自 2 个无关家庭（家庭 A 和 B）的 4 名 BILU 患者中，Papapietro 等人（2020）在 TOP2B 基因（A485P; 126431.0004 ）中发现了杂合错义突变。分别通过全外显子组测序和 Sanger 测序发现的突变与家族中的疾病分离。它不存在于 gnomAD 数据库中。与对照相比，患者来源的细胞显示出 TOP2B 水平降低，表明突变蛋白不稳定。体外功能表达研究表明，与野生型相比，该突变导致酶活性降低 10 倍以上，并且当与野生型 TOP2B 和 TOP2A 共表达时以显性失活方式起作用（ 126430）。Tischkowitz 等人此前曾报道过来自塞浦路斯的家庭 A（2004）和来自法国的家庭 B 由Edery 等人报道（2001）。

▼ 动物模型

杨等人（2000）通过同源重组破坏了鼠 Top2b 基因。杂合小鼠在表型上与它们的野生型同窝小鼠无法区分，但是来自杂合子杂交的纯合 Top2b -/- 胚胎在出生时就死亡了。Top2b 突变小鼠的神经发生正常，但运动轴突未能接触骨骼肌，感觉轴突未能进入脊髓。尽管没有神经支配，乙酰胆碱受体簇集中在骨骼肌的中央区域，从而揭示了骨骼肌自主的模式化机制。Top2b -/- 小鼠运动轴突生长的缺陷导致幼崽出生后不久呼吸障碍和死亡。

布罗德里克等人（2019）发现 Top2b 缺失小鼠具有 B 细胞发育缺陷，可能由于转录缺陷而影响多个发育阶段。这些突变小鼠的脾滤泡结构发生了改变，边缘区和滤泡 B 细胞区减少；免疫表型显示所有发育阶段的 B 细胞均减少。突变小鼠无法对疫苗接种产生抗体反应，并且 B 细胞无法响应刺激而增殖，这表明 B 细胞功能存在缺陷。携带杂合 E587del 突变（ 126431.0001 ）的小鼠重现了 BILU 表型。他们的抗体反应受损，与 B 细胞发育和功能缺陷相关，B 细胞转录因子 Pax5 的表达降低（ 167414）和 Foxo1（ 136533 ），并且增加了仅限于 B 细胞的 DNA 断裂。T细胞增殖和功能正常。

▼ 等位基因变体（ 4 精选示例）：

.0001 B 细胞免疫缺陷、远端肢体异常和泌尿生殖系统畸形
TOP2B，3-BP DEL，1761AGA

在Hugle 等人先前报道的患有B 细胞免疫缺陷、远端肢体异常和泌尿生殖器畸形（BILU; 609296 ）的母女（家庭 1）中（2011） , Broderick 等（2019）在 TOP2B 基因中发现了一个杂合的 3-bp 框内缺失（c.1761_1763delAGA），导致 TOPRIM 结构域中的一个残基（Glu587del、E587del）缺失。该突变通过外显子组测序发现并通过Sanger测序证实。酵母互补研究表明，该突变导致功能丧失，具有显性负效应。携带杂合 E587del 突变的小鼠重现了 BILU 表型。他们的抗体反应受损，与 B 细胞发育和功能缺陷相关，B 细胞转录因子 Pax5（ 167414 ）和 Foxo1（ 136533 ）的表达降低，并增加了仅限于 B 细胞的 DNA 断裂。T细胞增殖和功能正常。作者将这种突变称为 EE587E。

在一名患有 BILU 的 13 岁男孩中，Erdos 等人（2021）在 TOP2B 基因中发现了一个 de novo 杂合 c.1761delAGA 突变。该突变是通过全外显子组测序发现的，并通过 Sanger 测序证实。没有进行变体的功能研究。

.0002 B 细胞免疫缺陷、远端肢体异常和泌尿生殖系统畸形
TOP2B, SER483LEU

在Hoffman 等人先前报道的患有 B 细胞免疫缺陷、远端肢体异常和泌尿生殖系统畸形的女孩（家庭 2）中（BILU；609296）（2001） , Broderick 等（2019）在 TOP2B 基因中发现了一个 de novo 杂合 c.1448C-T 转换，导致 TOPRIM 结构域中的 ser483 到 leu（S483L）取代。该突变通过外显子组测序发现并通过Sanger测序证实。酵母互补研究表明，该突变导致功能丧失，具有显性负效应。

.0003 B 细胞免疫缺陷、远端肢体异常和泌尿生殖系统畸形
TOP2B, GLY633SER

在Kallish 等人先前报道的患有B 细胞免疫缺陷、远端肢体异常和泌尿生殖系统畸形的女孩（家庭 3）中（BILU；609296）（2011） , Broderick 等（2019）在 TOP2B 基因中发现了一个 de novo 杂合 c.1897G-A 转换，导致 TOPRIM 结构域中的 gly633 到 ser（G633S）取代。该突变通过外显子组测序发现并通过Sanger测序证实。酵母互补研究表明，该突变导致功能丧失，具有显性负效应。

.0004 B 细胞免疫缺陷、远端肢体异常和泌尿生殖系统畸形
TOP2B、ALA485PRO

在来自 2 个无关家族（家族 A 和 B）的 4 名患者中，B 细胞免疫缺陷、远端肢体异常和泌尿生殖系统畸形（BILU；609296 ），Papapietro 等人（2020）鉴定了 TOP2B 基因中的杂合 c.1453G-C 颠换（c.1453G-C，ENST00000435706），导致 TOPRIM 结构域中保守残基的 ala485-to-pro（A485P）取代。分别通过全外显子组测序和 Sanger 测序发现的突变与家族中的疾病分离。它不存在于 gnomAD 数据库中。与对照相比，患者来源的细胞显示出 TOP2B 水平降低，表明突变蛋白不稳定。体外功能表达研究表明，与野生型相比，该突变导致酶活性降低 10 倍以上，并且在与野生型 TOP2B 和 TOP2A 共表达时以显性失活方式起作用（ 126430 ）。来自塞浦路斯的家庭 A 之前曾报道过蒂施科维茨等人（2004）和来自法国的家庭 B 由Edery 等人报道（2001）。