p21 蛋白激活激酶 2； PAK2

p21 CDC42/RAC1 激活激酶 1
p21-激活激酶，65-KD； PAK65

HGNC 批准的基因符号：PAK2

细胞遗传学位置：3q29 基因组坐标（GRCh38）：3:196,739,857-196,832,647（来自 NCBI）

▼ 说明

Rho（RHOA; 165390） 亚家族的 Ras（HRAS; 190020） 相关 GTP 酶或 p21 蛋白是信号转导途径的关键调节因子。 p21 激活激酶（PAK） 是丝氨酸/苏氨酸激酶家族，对于信号转导和细胞调节至关重要。 PAK 参与多种细胞过程，包括细胞骨架动力学、细胞运动、基因转录、死亡和生存信号传导以及细胞周期进程。因此，PAK 与多种病理状况和细胞转化有关。根据域架构和法规，PAK 家族分为 2 个子家族：I 组和 II 组。 I 组为常规 PAK，包括 PAK1（602590）、PAK2 和 PAK3（300142），它们在与 Rho GTPases CDC42（116952） 和 RAC1（602048） 的 GTP 结合形式结合后被激活。第二组，非传统 PAK，包括 PAK4（605451）、PAK5（PAK7；608038） 和 PAK6（608110），它们孤立于 Rho GTPases 发挥作用（Zhao 和 Manser（2005） 以及 Eswaran 等人（2008） 的评论） ）。

▼ 克隆与表达

Martin 等人使用中性粒细胞胞质裂解物中的 GTPases 筛选测定，然后对胎盘 cDNA 文库进行肽序列分析和 PCR（1995）分离出编码人PAK2的全长cDNA，他们将其称为PAK65。推导的 PAK2 蛋白包含 RAC（RAC1; 602048） 和 CDC42（116952） 结合域。 PAK2 与大鼠 Pak1（602590） 具有 73% 的氨基酸同一性，其中激酶结构域内的同一性超过 95%。 PAK2 还与酵母 Ste20 基因具有同源性。 Northern 印迹分析显示，PAK2 普遍表达，在骨骼肌、卵巢、胸腺和脾脏中检测到最高水平。在大多数组织中检测到 7.5、5、4.4 和 3 kb 的 PAK2 转录本。 7.5-kb 转录物在除肌肉之外的所有测试组织中占主导地位，其中 7.5-kb 和 3-kb 转录物的表达相同。在大脑中，表达了 3.3 kb 的转录物。基因组 Southern 印迹分析表明多个 PAK2 mRNA 由选择性剪接产生。使用人 PAK2 抗体进行蛋白质印迹分析，检测到心脏、肾脏、肝脏中的 PAK 蛋白，并且在纯化的中性粒细胞 PAK2 中检测到非常强的 PAK 蛋白。

王等人（2018）分析了BrainSpan Atlas的数​​据，观察到人类PAK2在胎儿期处于高水平表达，在产前后期急剧下降，并在出生后在大脑中表现出持续的低表达。对孕后15周至21周PAK2新皮质表达谱的分析显示，PAK2在胎儿中期从额叶到扣带皮层广泛表达，在9个皮质层中明显富集。在小鼠中，Pak2 水平在出生时很高，然后逐渐下降，但在出生后 60 天的皮层和海马体中仍可检测到。这些结果表明 PAK2 可能在早期大脑发育中发挥作用。

▼ 测绘

威拉特等人（2005） 鉴定了染色体 3q29 上 1.5 Mb 区域内的 PAK2 基因，该区域定义了 3q29 微缺失综合征（609425）。

▼ 基因功能

Martin 等人的结合分析（1995） 证实 PAK2 与 p21 蛋白 CDC42 和 RAC1 相关，但与 RHOA 不相关（ARHA; 165390）。功能分析确定 CDC42 和 RAC1 诱导 PAK2 自身磷酸化，从而刺激其他底物的持续磷酸化。

克瑙斯等人（1995） 从中性粒细胞中生化纯化 PAK1 和 PAK2。他们表明，用趋化剂 FMLP 刺激中性粒细胞会刺激 PAK1 和 PAK2 的激酶活性。

Bokoch（1998） 在他的评论中指出，PAK2 是细胞凋亡期间 DEVD 敏感的半胱天冬酶进行蛋白水解切割的底物。 半胱天冬酶 介导的 62-kD PAK2 裂解产生 34-kD C 端片段和 28-kD N 端片段。切割发生在 asp212 附近，位于调节性 N 末端和催化性 C 末端之间的区域。切割会激活 PAK2，后者在细胞凋亡过程中控制膜、形态和信号传导反应中发挥重要作用。

格克勒等人（2000） 发现人 PAK2 在 ser439 和 ser991 上磷酸化肌球蛋白轻链激酶（MLCK 或 MYLK；600922），从而下调 MLCK 活性并抑制 MLCK 催化的肌球蛋白 II 调节轻链（MYL2；160781）的磷酸化。在 Ca（2+）/钙调蛋白存在下，仅 MLCK 的 ser439 被 PAK2 磷酸化（参见 114180）。 PAK2 催化的 MLCK 磷酸化限制了内皮细胞等长张力的发展。

PAK2 在 PAK 家族成员中是独特的，因为它可以通过蛋白水解裂解来激活，生成组成型活性片段 PAK2p34。 RAC 或 CDC42 激活 PAK2 可刺激细胞存活，而 半胱天冬酶 激活的 PAK2p34 可诱导细胞死亡反应。 Koeppel 等人使用酵母 2-杂交分析（2004） 确定 PSGAP（ARHGAP10; 609746） 在体外和体内通过 PSGAP 的 GAP 和 SH3 结构域之间的区域与 PAK2p34 特异性相互作用，但不与活性或非活性全长 PAK2 相互作用。与PSGAP的相互作用抑制了PAK2p34的体外蛋白激酶活性，并改变了PAK2p24的定位从细胞核到核周区域。此外，PSGAP 似乎可以调节 PAK2p34 诱导程序性细胞死亡的能力。

Willatt 等人建议，PAK2 和 DLG1（601014） 基因均位于定义 3q29 微缺失综合征的微缺失内，是 2 个 X 连锁智力低下基因 PAK3（300142） 和 DLG3（300189） 的常染色体同源物等人（2005）它们参与表型的可能性。

崔等人（2018） 发现，Cd4（186940） T 细胞中特异性缺乏 Pak2 的转基因小鼠外周 Foxp3（300292） 阳性调节性 T（Treg） 细胞减少，而传统 T 细胞不受影响。 Pak2 是维持 Foxp3 表达和 Foxp3 阳性 Treg 细胞增殖所必需的，Pak2 的缺失会以 T 细胞受体（TCR；参见 186880）依赖性方式抑制现有 Treg 细胞的增殖。同样，外周 Cd4 T 细胞中 Pak2 的缺失也会损害 TCR 刺激后传统 Cd4 T 细胞的激活和增殖，以及 Cd4 效应 T 细胞的分化，例如诱导性 Treg 细胞和 T-helper-17（Th17；参见 603149） ）细胞转化为Foxp3阳性Treg细胞。 Pak2 缺失会抑制 Cd4 T 细胞中 cofilin（参见 601442）、p70S6K（参见 608938）和 S6（RPS6；180460）的磷酸化，表明 Pak2 在 TCR 激活时控制肌动蛋白细胞骨架重组和 mTORC1（参见 601231）通路的激活。

马林等人（2011） 指出，PAK2 具有抗凋亡和促凋亡功能，具体取决于激活机制，全长 PAK2 的激活刺激细胞存活，PAK2p34 片段的 半胱天冬酶 激活刺激细胞死亡。在使用 半胱天冬酶 裂解缺陷 PAK2D212N 突变体纯合的原代小鼠胚胎成纤维细胞（PMEF） 进行的实验中，作者观察到，PAK2 缺乏 半胱天冬酶 激活会减少生理刺激诱导的自发细胞死亡，并且细胞在高细胞水平下表现出持续生长。密度。相比之下，PAK2D212N PMEF 中顺铂诱导的细胞死亡水平并未降低，这表明自发性细胞死亡主要是细胞凋亡和 半胱天冬酶 依赖性，而响应非生理应激刺激（例如抗癌药物顺铂）的细胞死亡可以从细胞凋亡转变为细胞凋亡。细胞死亡的非凋亡机制。作者指出，这可能对癌症的发展和治疗产生影响，并提出，由于 PAK2 缺乏 半胱天冬酶 激活会导致自发细胞死亡水平降低和细胞净生长增加，因此 半胱天冬酶 激活的 PAK2p34 水平降低可能会导致肿瘤生长。

▼ 分子遗传学

Antonarakis 等人通过对新西兰 Knobloch 综合征（KNO2; 618458） 家族进行外显子组测序（2022） 在 2 名受影响的兄弟中发现了 PAK2 基因（E435K; 605022.0001） 错义突变的杂合性。在公共变异数据库或任何亲本中均未发现该突变，这表明其中一个亲本存在种系嵌合现象。功能分析显示，与野生型 PAK2 相比，突变体的激酶活性大幅丧失。

关联待确认

Wang 等人在 914 名中国汉族自闭症谱系障碍患者中进行了研究（2018） 对所有 PAK2 编码区进行了测序，并鉴定了 1 个先证者（M13407），其为从头无义突变（R479X） 的杂合子，该突变在 dbSNP147、1000 基因组计划、ESP6500 或 ExAC 数据库中未发现。此外，还鉴定出 2 个杂合错义突变，这些突变是从未受影响的父母遗传的。报道的临床信息有限。对转染的 HEK293 细胞的分析显示，与野生型 PAK2 相比，R479X 突变体的 PAK2 mRNA 和蛋白质水平显着降低。在转染 R479X 突变体的小鼠胚胎大脑中，与转染野生型 PAK2 的大脑相比，迁移到皮质板的神经元较少，这表明 PAK2 功能的干扰会损害发育中大脑中的神经元迁移。

▼ 动物模型

马林等人（2011） 证明，缺乏 PAK2 蛋白的小鼠胚胎大约在胚胎第 8 天开始退化，并且没有一个存活下来。相比之下，具有 半胱天冬酶 裂解缺陷的 PAK2D212N 突变体的小鼠能够存活且健康，这表明胚胎致死是由于缺乏全长 PAK2 而不是由于缺乏 半胱天冬酶 激活的 PAK2p34 引起的。

因为 Pak2 -/- 小鼠是胚胎致死的，Wang 等人（2018） 研究了 Pak2 +/- 小鼠。与野生型同窝的杂合突变体相比，杂合突变体在 1 小时内埋藏了更多的弹珠，并且花费了更多的时间来梳理自己，这表明它们的行为是刻板的。杂合子小鼠还表现出社交互动受损。与野生型同窝小鼠相比，杂合突变体的大脑皮层和海马突触数量显着减少，并且突变体大脑中海马 CA1 区的长时程增强显着减弱。作者还在 Pak2 +/- 小鼠中观察到 LIMK1（601329）/cofilin（参见 CFL1, 601442）介导的肌动蛋白网络的扰动，并且 CFL 抑制部分恢复了突变小鼠的社交互动行为。与野生型小鼠相比，突变型小鼠的神经元束示踪明显较短，并且子宫内电穿孔研究表明，突变型小鼠中迁移到皮质板的神经元较少。这些发现表明 Pak2 +/- 小鼠中肌动蛋白网络的减弱会损害神经连接和迁移。作者得出结论，PAK2/LIMK1/CFL 介导的肌动蛋白信号传导及其相互作用的功能网络对于突触和大脑功能至关重要，并且代表了自闭症病因学中涉及的常见途径。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 KNOBLOCH 综合症 2（1 个家庭）
PAK2、GLU435LYS

来自新西兰家庭（NZKS2） 的 2 名同胞患有诺布洛赫综合征（KNO2; 618458），最初由 Wilson 等人描述（1998） 并由 Menzel 等人重新研究（2004），安东尼拉基斯等人（2022） 鉴定了 PAK2 基因中 c.1303G-A 转换（c.1303G-A, NM_002577.4） 的杂合性，导致 glu435 到 lys（E435K） 取代在高度保守的残基中心激酶结构域。在亲本、gnomAD V2.1.1、gnomAD V3 或 BRAVO Topmed2 数据库中均未发现该突变。亲子关系得到确认，并且在对父母的血液 DNA 进行分析时未检测到 E435K 变异，这表明父母之一是该突变的种系嵌合体。转染的 HEK293T 细胞的功能分析显示，与野生型 PAK2 相比，突变体的激酶活性大幅丧失。