转录因子 A，线粒体； TFAM

TCF6
转录因子 6-L样 2；TCF6L2

本条目中代表的其他实体：

转录因子 6-LIKE 1，已包含；TCF6L1，包含
转录因子 6-LIKE 3；TCF6L3，包含
线粒体转录因子1；MTTF1，包括

HGNC 批准的基因符号：TFAM

细胞遗传学位置：10q21.1 基因组坐标（GRCh38）：10:58,385,410-58,399,220（来自 NCBI）

▼ 说明

TFAM 基因编码线粒体转录因子 A，它对于 mtDNA 转录、复制和包装成核仁至关重要，并且对于线粒体生物发生也至关重要（Stiles 等人总结，2016）。

▼ 克隆与表达

成熟的 TCF6 基因产物线粒体转录因子 A（TFAM；也称为 mtTF1 或 mtTFA）是一种 162 个氨基酸的蛋白质，它通过与轻链和重链启动子中存在的约 30 个核苷酸的元件结合来激活每个线粒体 DNA（mtDNA）链的转录（Parisi 和 Clayton，1991）。

▼ 基因功能

线粒体转录因子 A 是哺乳动物线粒体转录的关键激活剂。它还在线粒体 DNA 复制中发挥作用，因为转录会产生启动 mtDNA 复制所需的 RNA 引物。在小鼠中，睾丸特异性 mtTFA 转录物编码一种蛋白质亚型，该亚型被输入到精母细胞和伸长精子细胞的细胞核，而不是线粒体。拉尔森等人（1997）报道了体细胞组织和雄性生殖细胞中人类 mtTFA 表达的分子特征。与小鼠类似，对 cDNA 和 Northern 印迹的分析鉴定出通过使用替代转录起始位点产生的丰富的睾丸特异性转录亚型。然而，与小鼠不同的是，没有一个睾丸特异性转录物能够预测核蛋白亚型，蛋白质印迹分析仅鉴定出人类睾丸中 mtTFA 的线粒体形式。采用免疫组织化学和原位杂交技术比较人睾丸切片中 mtTFA 蛋白、睾丸特异性 mtTFA 转录本、mtDNA 和 mtRNA 的分布。他们的结果表明，mtTFA 蛋白和 mtDNA 表现出平行梯度，在未分化的雄性生殖细胞中水平较高，而在分化的雄性生殖细胞中水平较低或不存在。Larsson 等人认为，睾丸特异性转录本表现出相反的模式（1997）在人类和小鼠中，这些睾丸特异性 mtTFA 转录物下调哺乳动物线粒体中的 mtTFA 蛋白水平。他们的研究结果表明，mtTFA 在细胞核中并不起关键作用，提示了在精子发生过程中减少 mtDNA 拷贝数的机制，

线粒体核是一种大型复合体，平均含有 5 至 7 个 mtDNA 基因组和几种参与 mtDNA 复制和转录以及相关过程的蛋白质。博根哈根等人（2008）之前已表明 TFAM 与天然纯化的 HeLa 细胞核相关。使用甲醛交联技术，他们发现 TFAM 与 mtDNA 共纯化，并且是一种核心核蛋白。博根哈根等人（2008）通过蛋白质印迹分析证实了这些发现。

山本等人（2012）观察到分化的小鼠 C2C12 肌管中 Foxj3（616035）和 mtTFA 的表达上调，同时调节性 microRNA Mir494（616036）下调。通过蛋白质印迹、微阵列和报告基因分析进行的敲低和过表达研究表明，Mir494 通过与 3 素 UTR 中的保守靶序列结合，下调增殖的 C2C12 成肌细胞中 Foxj3 和 mtTFA mRNA 的翻译。Mir494 不会引起 mRNA 降解。小鼠的耐力运动刺激了骨骼肌中的线粒体生物发生，同时 Mir494 的表达降低，Foxj3 和 mtTFA 的表达升高。山本等人（2012）得出结论，FOXJ3 和 mtTFA 促进线粒体生物发生，而 MIR494 抑制它们的表达和活性。

韦斯特等人（2015）表明，TFAM 缺陷引起的中度 mtDNA 应激会参与胞质抗病毒信号传导，从而增强干扰素刺激基因子集的表达。从机制上讲，作者发现，异常的 mtDNA 包装会促进 mtDNA 逃逸到细胞质中，在细胞质中与 DNA 传感器 cGAS（613973）结合，并促进 STING（612374）/IRF3（603734）依赖性信号传导，从而提高干扰素刺激的基因表达、增强 I 型干扰素反应并赋予广泛的病毒抵抗力。此外，West 等人（2015）证明疱疹病毒会诱导 mtDNA 应激，从而增强感染期间的抗病毒信号传导和 I 型干扰素反应。韦斯特等人（2015）得出的结论是，他们的结果进一步证明线粒体是先天免疫的核心参与者，

▼ 测绘

通过对人/中国仓鼠体细胞杂交系的限制性内切酶消化物进行Southern印迹分析，Milatovich等人（1992）将 TFAM 序列（他们称之为 MTTF1）对应到 3 条不同的染色体：染色体 10、7p 和 11q。

通过基于 PCR 的体细胞杂交组筛选和荧光原位杂交，Tiranti 等人（1995）将 TFAM 基因分配给 10q21。

Scott（2007）指出对应到染色体 7p（TCF6L1）和 11q（MTTF1 或 TCF6L3）的序列是假基因。

拉尔森等人（1997）将小鼠线粒体转录因子 A 基因（Tfam）定位到小鼠 10 号染色体的中央部分。该区域与人类 10q21 表现出同线性同源性。

▼ 分子遗传学

Stiles 等人在 2 名同胞中，由哥伦比亚-巴斯克血统的近亲父母所生，患有线粒体 DNA 耗竭综合征 15（MTDPS15; 617156）（2016）鉴定了 TFAM 基因中的纯合错义突变（P178L; 600438.0001）。通过外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。患者成纤维细胞显示 TFAM mRNA 增加，但蛋白质水平降低，这与代偿机制一致。与对照组相比，患者成纤维细胞的线粒体 DNA 拷贝数减少，基础呼吸减少，类核数量减少，并且存在异常类核聚集体，所有这些都表明线粒体功能障碍。这些患者在新生儿期就出现快速进行性肝衰竭，导致婴儿期死亡。

▼ 动物模型

线粒体 DNA 表达的调节对于发育和分化过程中的线粒体生物发生至关重要。拉尔森等人（1998）通过基因打靶破坏小鼠 Tfam 基因。杂合子小鼠表现出线粒体DNA拷贝数减少和心脏呼吸链缺陷。纯合敲除胚胎表现出严重的线粒体 DNA 缺失，氧化磷酸化被废除。突变胚胎经历着床和原肠胚形成，但在胚胎日（E）10.5 之前死亡。因此，Tfam 是第一个被证明能够在体内调节 mtDNA 拷贝数的哺乳动物蛋白，并且对于线粒体生物发生和胚胎发育至关重要。

王等人（1999）报道，mtDNA 突变疾病的特征可以在小鼠中重现，使用条件突变策略来操纵编码线粒体转录因子 A（Tfam）的基因的表达，该基因调节 mtDNA 的转录和复制。他们利用 loxP 侧翼的 Tfam 等位基因与肌肉肌酸激酶启动子控制下的 cre 重组酶转基因相结合，破坏了心脏和肌肉中的 Tfam。突变动物出现马赛克心脏特异性进行性呼吸链缺陷、扩张型心肌病和房室传导阻滞，并在 2 至 4 周龄时死亡。该动物模型再现了 Kearns-Sayre 综合征扩张型心肌病（530000）的生化、形态和生理特征。这些发现提供了遗传证据，表明呼吸链对于正常心脏功能至关重要。该方法应该能够通过以组织特异性方式表达cre重组酶来破坏小鼠几乎任何器官中的氧化磷酸化。该系统可能揭示氧化磷酸化在衰老和心力衰竭、糖尿病和神经退行性疾病等常见人类疾病发病机制中的作用。

李等人（2000）描述了通过将 Tfam（loxP）小鼠与表达来自 α-肌球蛋白重链（Myhca; 160710）启动子的 cre 重组酶的动物交配获得的心脏敲除菌株。该启动子从胚胎第8天起就处于活跃状态，敲除的小鼠在胚胎发生过程中会出现线粒体心肌病。因此，心脏呼吸链功能障碍的发病年龄可以通过cre重组酶表达的时间调节来控制。大约 75% 的基因敲除者在新生儿期死亡，而令人惊讶的是，大约 25% 的基因敲除者存活了几个月，然后死于伴有房室传导阻滞的扩张型心肌病。修改基因会影响基因敲除基因的寿命，因为寿命较长的基因敲除基因杂交产生的基因敲除后代中，约有 95% 能在新生儿期存活下来。因此，Li 等人描述的组织特异性敲除（2000）不仅再现了线粒体心肌病的重要病理生理学特征，而且提供了一个强大的系统来识别具有潜在治疗价值的修饰基因。

埃克斯特兰德等人（2004）培育出普遍表达人类 TFAM 的 PAC 转基因小鼠。人TFAM蛋白在小鼠体内的表达不会导致内源性Tfam表达下调，从而导致mtDNA拷贝数普遍增加。作者结合使用 TFAM 过表达和 TFAM 敲除的小鼠，证明 mtDNA 拷贝数与总 TFAM 蛋白水平成正比。人 TFAM 在小鼠体内的表达导致线粒体 DNA 拷贝数上调，但不增加呼吸链容量或线粒体质量。作者提出了 TFAM 在直接调节哺乳动物 mtDNA 拷贝数方面的新作用。

艾丁等人（2009）使用骨骼肌特异性 Tfam 破坏的小鼠来研究细胞 Ca2+ 处理的变化是否是线粒体肌病肌肉功能障碍机制的一部分。Tfam 基因敲除小鼠的肌肉在其大约 4 个月的生命周期中显示出呼吸链功能逐渐恶化。力测量与完整成人肌纤维中胞质 Ca2+、线粒体 Ca2+、膜电位和活性氧的测量相结合。由于 calsequestrin-1（CASQ1; 114250）表达减少，Tfam 敲除肌肉中肌浆网 Ca2+ 储存能力降低。Tfam 敲除细胞中没有氧化应激的迹象，但在反复收缩过程中，它们表现出线粒体 Ca2+ 水平升高。Tfam 敲除小鼠的肌肉细胞中，线粒体 Ca2+ 水平在刺激结束后很长时间内仍保持升高，并且在亲环蛋白 D（601753）结合抑制剂环孢素 A 存在的情况下，升高幅度较小。Tfam 敲除细胞中的线粒体膜电位在重复收缩过程中并未降低。作者认为，观察到的 Ca2+ 处理变化可能是具有长期有害影响的适应性反应。肌浆网 Ca2+ 释放减少可能会减少 ATP 消耗，但也会导致肌肉无力。线粒体基质中 Ca2+ 水平升高可能会急剧刺激线粒体代谢，但也可能引发细胞损伤。在存在亲环蛋白 D（601753）结合抑制剂环孢菌素 A 的情况下，增加幅度较小。Tfam 敲除细胞中的线粒体膜电位在重复收缩过程中并未降低。作者认为，观察到的 Ca2+ 处理变化可能是具有长期有害影响的适应性反应。肌浆网 Ca2+ 释放减少可能会减少 ATP 消耗，但也会导致肌肉无力。线粒体基质中 Ca2+ 水平升高可能会急剧刺激线粒体代谢，但也可能引发细胞损伤。在亲环蛋白 D（601753）结合抑制剂环孢菌素 A 存在下，增加幅度较小。Tfam 敲除细胞中的线粒体膜电位在重复收缩过程中并未降低。作者认为，观察到的 Ca2+ 处理变化可能是具有长期有害影响的适应性反应。肌浆网 Ca2+ 释放减少可能会减少 ATP 消耗，但也会导致肌肉无力。线粒体基质中 Ca2+ 水平升高可能会急剧刺激线粒体代谢，但也可能引发细胞损伤。肌浆网 Ca2+ 释放减少可能会减少 ATP 消耗，但也会导致肌肉无力。线粒体基质中 Ca2+ 水平升高可能会急剧刺激线粒体代谢，但也可能引发细胞损伤。肌浆网 Ca2+ 释放减少可能会减少 ATP 消耗，但也会导致肌肉无力。线粒体基质中 Ca2+ 水平升高可能会急剧刺激线粒体代谢，但也可能引发细胞损伤。

德斯丁-米科等人（2020）发现 Tfam 的 T 细胞特异性缺失的小鼠的 T 细胞线粒体功能失调，可加速衰老。这些细胞引发了突变小鼠的多种与衰老相关的特征，包括代谢、认知、身体和心血管的改变，从而导致过早死亡。T细胞代谢衰竭导致循环细胞因子的积累，类似于衰老的慢性炎症特征，并且这种细胞因子风暴充当了衰老的全身诱导剂。用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸前体阻断 Tnf（191160）信号传导或预防衰老可以部分挽救突变小鼠的过早衰老。德斯丁-米科等人（2020）得出结论，T 细胞可以调节机体健康和寿命，

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 线粒体 DNA 缺失综合征 15（肝脑型）（1 个家族）
TFAM、PRO178LEU

Stiles 等人在 2 名同胞中，由哥伦比亚-巴斯克血统的近亲父母所生，患有线粒体 DNA 耗竭综合征 15（MTDPS15; 617156）（2016）在 TFAM 基因中鉴定出纯合的 c.533C-T 转换（c.533C-T，NM_003201.2），导致 HMG 框 B 结构域中的 pro178 到 leu（P178L）取代，该结构参与 mtDNA 结合和压缩。预计该突变会导致空间位阻并降低 TFAM 与 mtDNA 的结合能力。该突变是通过外显子组测序发现的，与家族中的疾病分离，并在 ExAC 数据库的 118,504 条染色体中的 2 条中发现。患者成纤维细胞显示 TFAM mRNA 增加，但蛋白质水平降低，这与代偿机制一致。患者细胞的 mtDNA 拷贝数也减少，基础呼吸减少，与对照相比，类核数量减少，并且存在异常类核聚集体。这些患者在新生儿期就出现快速进行性肝衰竭，导致婴儿期死亡。