蓬乱状激酶 2； TLK2

蛋白激酶，无处不在的α；PKU-α

HGNC 批准的基因符号：TLK2

细胞遗传学位置：17q23.2 基因组坐标（GRCh38）：17:62,470,914-62,615,481（来自 NCBI）

▼ 说明

蓬乱样激酶首次在拟南芥中描述，是核丝氨酸/苏氨酸激酶，可能参与染色质组装的调节（Sillje 等，1999）。

▼ 克隆与表达

Yamakawa 等人通过筛选表达文库的自磷酸化活性，然后筛选睾丸 cDNA 文库（1997）克隆了 TLK2，他们将其称为 PKU-α。推导的 717 个氨基酸的蛋白质具有 5 个结构域结构，包括 N 端核定位信号和 C 端附近的单个催化结构域。 TLK2 与 TLK1（608438）总体序列同一性为 86%，催化区序列同一性为 94%。 Northern 印迹分析检测到主要在胎儿肾脏、肝脏、心脏、骨骼肌和胎盘中表达的 3.5 kb 转录物。对转染的 COS-1 细胞进行免疫荧光分析，将 TLK2 定位于细胞核。 Sillje 等人通过 PCR 扩增与拟南芥 TSL 相似的序列，然后筛选几个 cDNA 文库（1999）克隆了TLK2。推导的 749 个氨基酸的蛋白质的计算分子量为 85.3 kD。通过对从成年小鼠各个器官中分离的RNA进行RNase保护分析，他们发现Tlk2在睾丸中高水平表达，而在心脏、大脑、肝脏和其他器官中低水平表达。 Western blot 分析检测到内源性 HeLa 细胞 TLK1 和 TLK2 以约 85 kD 的表观分子质量一起迁移。两种蛋白质也定位于细胞核并被排除在核仁之外。

▼ 基因功能

Sillje 等人使用髓磷脂碱性蛋白（MBP；159430）、酪蛋白（参见 115450）和组蛋白 H1（参见 142709）作为模型底物（1999）证实了 TLK2 中的激酶活性。 MBP 很容易磷酸化，而组蛋白磷酸化较差。 TLK2 还在丝氨酸和苏氨酸上进行自磷酸化，并且磷酸化是催化活性所必需的。活性还取决于催化域内的 asp-590。作者进一步发现 TLK1 和 TLK2 在细胞周期的 S 期表现出最大活性。尽管蛋白质水平在整个细胞周期中实际上是恒定的，但两种 TLK 似乎都受到细胞周期依赖性磷酸化的调节。 DNA 复制的抑制导致 TLK 活性迅速丧失，表明 TLK 功能与正在进行的 DNA 复制密切相关。 Groth 等人使用几种人类细胞系（2003）确定 TLK1 和 TLK2 都是 DNA 损伤检查点的新靶标。两种 TLK 在暴露于电离辐射后均迅速失活，并且失活是由 S 期 DNA 损伤检查点直接介导的。

莫图扎等人（2018）报道，TLK2 多肽是一种主要的核蛋白，由含有核定位信号的 N 端区域、预计包含 3 个卷曲螺旋（CC）的螺旋中间区域和 C 端激酶结构域组成。 CC 结构域和 C 末端激酶结构域从植物到哺乳动物都高度保守。 TLK2 可以在有或没有外部触发激酶的情况下被激活，并且自磷酸化遵循单分子过程并发生在 TLK2 二聚体的背景下。 TLK2 磷酸位点的图谱显示，预测的 CC 结构域和 C 末端激酶结构域之间的环包含大部分磷酸位点。缺失分析表明，TLK2 的 CC1 结构域介导二聚化，并且对于通过有序自磷酸化激活至关重要，从而促进更高阶的寡聚体。莫图扎等人（2018）假设二聚体中一个激酶结构域的初始磷酸化可能触发一系列构象变化并提供新的位点，并且新位点随后将被第二个催化结构域靶向，从而导致完全激活酶。作者证明，在智力发育障碍患者中发现的几种从头错义预测功能丧失突变（Lelieveld 等，2016）在体外损害了 TLK2 活性，与野生型酶相比，自磷酸化降低了 50% 以上。

▼ 生化特征

莫图扎等人（2018）以 2.8 埃的分辨率展示了与 ATP-γ-S 复合的人 TLK2 未磷酸化（预激活）激酶结构域的晶体结构。 TLK2 包含一个不寻常的 ATP 结合基序 GxGxxS，而不是典型的 GxGxxG 基序。对几种 TLK 活性小分子抑制剂对接的研究表明，晶体结构可能有助于指导新型抑制策略的基本原理设计。

▼ 测绘

作者：FISH，Yamakawa 等人（1997）将 TLK2 基因定位到染色体 17q23。

▼ 分子遗传学

Lelieveld 等人在 2 名患有常染色体显性智力发育障碍 57（MRD57; 618050）的无关患者中（2016）鉴定了 TLK2 基因的从头杂合突变（608439.0001 和 608439.0002）。这些患者属于 820 名患有智力障碍的亲子三人组，接受了外显子组测序。没有对这些变体进行功能研究，但预计突变会导致功能丧失和单倍体不足。随后添加来自先前发表的 4 项大型家族测序研究的数据，确定了另外 3 名患有 TLK2 突变的患者。整个队列包含 2,104 个家庭三人组。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。

Reijnders 等人在 38 名患者及其 2 名患有 MRD57 的母亲中进行了研究（2018）鉴定了 TLK2 基因中的杂合突变（参见例如 608439.0001-608439.0005）。 Lelieveld 等人之前曾报道过其中 5 名患者（2016）。 Reijnders 等人报道的绝大多数突变（2018）是从头发生的，但有 2 个家庭的先证者从受影响的母亲那里遗传了突变。突变类型包括 4 种移码变异、10 种无义变异、12 种剪接位点变异和 9 种错义变异。一名患者患有从头平衡易位。突变发生在整个基因中。 ExAC数据库中未发现任何错义突变，gnomAD数据库中仅发现1个（R546W），频率非常低。作者对 3 名患者的细胞进行了 RNA 分析，结果表明其中 2 个突变受到无义介导的 mRNA 衰减（NMD）影响，导致单倍体不足；第三个突变是逃避 NMD 的无义突变，但预计会导致蛋白质截短和单倍体不足。这些突变是通过全外显子组或全基因组测序发现的，患者和数据是通过合作者和媒人数据库共享数据的方式从7个不同国家的26个不同研究机构收集的。基因型-表型分析和计算模型面孔的比较表明，具有功能丧失变异的患者的表型与具有错义和C端截短突变的个体的表型重叠，这表明TLK2的单倍体不足是最有可能的潜在疾病机制。导致一致的神经发育表型。

▼ 等位基因变异体（5 个精选示例）：

.0001 智力发育障碍，常染色体显性遗传 57
TLK2、IVS18DS、G-T、+1

Lelieveld 等人对一名 20 岁土耳其男性（患者 17）进行了研究，该男性由近亲父母出生，患有常染色体显性智力发育障碍 57（MRD57；618050）（2016）鉴定了 TLK2 基因中的从头杂合 G-to-T 颠换（c.1720+1G-T, NM_006852.3），导致剪接位点改变。该突变是通过外显子组测序发现的。

赖金德斯等人（2018）指出这种突变导致移码和提前终止（Ser517fsTer1）。对患者细胞的分析显示，存在与外显子 18 的跳跃一致的异常转录本。该变异被证明会导致无义介导的 mRNA 衰减，与功能丧失和单倍体不足相一致。

.0002 智力发育障碍，常染色体显性遗传 57
TLK2、ARG698TER

Lelieveld 等人在一名患有常染色体显性智力发育障碍 57（MRD57; 618050）的 7 岁男孩（患者 439）中进行了研究（2016）在 TLK2 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.2092C-T 转变（c.2092C-T, NM_006852.3），导致催化结构域中的 arg698 到 ter（R698X）取代。该突变是通过全外显子组测序发现的。

赖金德斯等人（2018）指出 R698X 突变发生在该基因的最后一个外显子中。对患者细胞的分析表明，该突变逃脱了无义介导的 mRNA 衰变，并可能产生了截短的蛋白质。

.0003 智力发育障碍，常染色体显性遗传 57
TLK2、SER330TER

Reijnders 等人在患有常染色体显性智力发育障碍 57（MRD57; 618050）的患者中（2018）鉴定了 TLK2 基因中的从头杂合 c.989C-A 颠换（c.989C-A, NM_006852.3），导致卷曲螺旋结构域中的 ser330 到 thr（S330X）取代。对患者细胞的分析表明，该突变受到无义介导的 mRNA 衰减的影响。研究结果与功能丧失和单倍体不足相一致。

.0004 智力发育障碍，常染色体显性遗传 57
TLK2、IVS16DS、T-G、+2

Reijnders 等人在一对患有常染色体显性智力发育障碍 57（MRD57; 618050）的母子中（2018）鉴定了 TLK2 基因内含子 16（c.1460+2T-G, NM_006852.3）中的杂合 T 到 G 颠换，预计会导致剪接异常和功能丧失。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0005 智力发育障碍，常染色体显性遗传 57
TLK2、GLY297ASP

Reijnders 等人在患有常染色体显性智力发育障碍 57（MRD57; 618050）的患者中（2018）鉴定了 TLK2 基因中的从头杂合 c.890G-A 转变（c.890G-A, NM_006852.3），导致 gly297 到 asp（G297D）取代。在 ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现该变体。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。