TATA 框结合蛋白; TBP

SCA17基因

HGNC 批准的基因符号：TBP

细胞遗传学位置：6q27 基因组坐标（GRCh38）：6:170,554,369-170,572,859（来自 NCBI）

▼ 说明

RNA 聚合酶 II 转录因子 D（TFIID；参见 313650）是一种多亚基复合物，对于大多数（如果不是全部）蛋白质编码基因的表达至关重要。 TFIID 的 DNA 结合亚基是 TATA 框结合蛋白（TBP）。

▼ 基因功能

180 个氨基酸的 TBP C 端结构域非常保守，该结构域对于与 DNA 相互作用以及基础转录装置的组装来说是必要且充分的（Peterson 等，1990）。 Purrello 等人先前假设存在编码与 TBP 高度相关的 DNA 结合蛋白的基因家族（1994）表明，编码进化上保守的 C 端 DNA 结合域的片段是唯一的。当与 TATA 框结合时，它具有马鞍状形状，凹面接触 DNA，凸面与 TFIID 的其他亚基相互作用，这些亚基称为 TBP 相关因子（TAF；参见 600475），具有 TFIIA（600519），600520）和 TFIIB（189963），具有 A 形式的 RNA 聚合酶 II CTD，以及 II 类基因基础转录和激活转录的正向和负向调节剂（由 Nikolov 等人审查，1992）。 TBP 的 N 末端调节蛋白质 C 末端的 DNA 结合活性。它包含一长串谷氨酰胺密码子，代表参与转录的其他蛋白质的共同基序，例如 SP1（189906）和一些同源基因蛋白质（Purrello et al., 1994）。

▼ 生化特征

晶体结构

朱奥等人（2003）报道了包含 BRF1（604902）同源结构域 II、TBP 保守区和 U6（180692）启动子 DNA 的 19 个碱基对的三元复合物的 2.95 埃分辨率晶体结构。该结构揭示了转录因子 IIIB 组装的核心界面，并证明了松散堆积的 BRF1 结构域如何与 TBP 的凸面和侧面实现显着的结合特异性。

▼ 测绘

Polymeropoulos 等人使用体细胞混合组（1991）暂时将 TBP 基因分配给染色体 6。通过 CEPH 家族的多点连锁分析，Imbert 等人（1994）通过与 DNA 标记连接，将 TBP 基因定位到 6q27。斋藤等人（1994）证明了 TBP 基因 N 末端区域存在多态性（CAG）n 重复序列。他们使用带有或不带有（CAG）n 重复序列的 cDNA 克隆作为探针，通过荧光原位杂交报告了该基因在 6q27.05-qter 的定位。 Purrello 等人使用 3 素 C 端结构域 cDNA 探针（1994）进行原位杂交以将 TBP 基因座定位在 6q27。在大量小鼠/人体细胞杂交体中使用相同探针进行的分离分析证实，TBP 基因座是单拷贝，并且位于染色体 6q21-ter 处。罗森等人（1995）使用 TBP 基因 5-prime 编码区中 38 个谷氨酰胺密码子多态性序列两侧的寡核苷酸引物将 TBP 基因定位到 6qter。

Trachtulec 和 Forejt（2001）报道称，在人类、小鼠和蛇中，PDCD2（600866）和 TBP 基因尾对尾相邻。这两个基因在果蝇中也是连锁的，并且在线虫和粟酒裂殖酵母中同样是同线的。

▼ 分子遗传学

TBP是一种重要的通用转录起始因子（Kao et al., 1990; Peterson et al., 1990; Gostout et al., 1993）。它包含对应于多聚谷氨酰胺区域的长多态性不完美CAG重复序列。在一项大型群体研究中，检测到了与 25 至 42 个谷氨酰胺残基相对应的等位基因，最常见的等位基因编码 32 至 39 个谷氨酰胺残基。 gln42 等位基因仅在 2,003 个染色体中发现一次（Gostout 等，1993）。

英伯特等人（1994）提出了 TBP 基因扩展的 CAG 重复区域在某些迟发性神经系统疾病中可能发挥作用的问题。

几个转录因子基因，例如 TBP 和 POU 结构域转录因子（POU1F1；173110），包含编码多聚谷氨酰胺结构的 CAG 三核苷酸重复序列。已知 CAG 重复扩增是至少 8 种遗传性神经退行性疾病的基础，包括亨廷顿病（143100）、脊髓小脑性共济失调 1（164400）和马查多-约瑟夫病（109150）。由于 TBP 基因含有特别长的多态性 CAG 重复序列，范围为 25 至 42 个，因此 TBP 基因作为精神疾病的候选者进行了深入研究（Imbert 等人，1994 年；Rubinsztein 等人，1996 年；Jones 等人， 1997），但没有发现 CAG 重复的扩展。

脊髓小脑共济失调 17

Koide 等人在一名患有脊髓小脑共济失调 17（SCA17; 607136）的 14 岁日本女孩中（1999）鉴定了 TBP 基因的 CAG 重复序列的从头扩增（600075.0001）。突变的 TBP 具有 63 个谷氨酰胺的扩展聚谷氨酰胺链，在类淋巴母细胞系中的表达水平与野生型 TBP 相当。 TBP基因的CAG重复由不纯的CAG重复组成，并且从头扩增涉及CAG重复的部分重复。患者在 6 岁时被发现有步态障碍和智力下降。 9岁时，她出现躯干共济失调、痉挛和肌肉无力。 13 岁时，她只能坐在轮椅上。突变发生在她父亲遗传的染色体上。她是从 118 名患有各种神经系统疾病的患者中被识别出来的。

祖尔克等人（2001）证实了由于 TBP 基因中（CAG）n 重复扩增引起的多聚谷氨酰胺疾病的报道。他们调查了 604 名患有共济失调和步态障碍的患者（469 例散发病例和 135 例家族病例），其中先前识别的基因重复扩增已被排除，并发现德国北部 2 个具有共济失调常染色体显性遗传的家族中 TBP 基因重复扩增，肌张力障碍和智力下降。观察到显着的家族内和家族间表型变异。延长的多聚谷氨酰胺片段被证明在 50 到 55 个残基之间，而 15 个不同的正常等位基因包含 27 个到最多 44 个三联体。

Ste血管非炎性蛋白等人在患有亨廷顿病样表型（HDL4; 607136）的患者中（2003），鲍尔等人（2004）和丰岛等人（2004）鉴定了 TBP 基因的重复扩增。

沙图诺夫等人（2004）描述了一名 20 岁的北美患者，该患者出现快速进行性认知衰退和明显的共济失调，其基因型为 129M/M PRNP（176640.0005），最初被认为患有变异型克雅氏病（vCJD；参见 123400）。然而，进一步的研究表明，该患者的 TBP 基因中有一个扩展的等位基因，其中有 55 个 CAG/CAA 重复。患者未受影响的父母和同胞显示出正常大小的 TBP 等位基因，有 37 至 38 个重复。单倍型和核苷酸序列分析表明，突变是在从父亲遗传的染色体上从头发生的。沙图诺夫等人（2004）建议将变体 CJD 添加到 TBP 三核苷酸扩展测试的疾病列表中。

托米克等人（2007）分析了 10 名无关的德国 SCA17 患者、10 个 SCA17 家族的 30 名未受影响成员、15 名对照和 10 个先前发表的 SCA17 家族的 TBP 基因微卫星区域，以及 10 种灵长类动物的同源区域。他们表明，特征性的 CAA-CAG-CAA 中断模式是保守的，并且可能是由于稳定微卫星的选择而产生的。对灵长类动物物种微卫星区域的比较表明，SCA17 很可能是人类特征，最常见的 37 重复等位基因充当扩展的致病等位基因的储存库。托米克等人（2007）得出结论，17 个扩展等位基因中有 5 个的框式结构可归因于不等交换，从而解释了 SCA17 等位基因罕见且零星的从头生成。

高等人（2008）使用小库 PCR 比较了 1 个墨西哥、4 个日本和 2 个德国 SCA17 家族中扩展的 CAG 重复序列的体细胞不稳定性。 CAG 重复序列有 2 种不同的构型：复合体或 I 组，由（CAG）3（CAA）3（CAG）n1 CAA-CAG-CAA（CAG）n2 CAA-CAG（“n1”从 7 到 11）组成和“n2”从 9 到 21）和简单的或由（CAG）3（CAA）3（CAG）n1 CAA-CAG 组成的组 II（“n1”从 42 到 47）。这些重复序列中的 CAG 和 CAA 都编码谷氨酰胺。 I 组突变倾向于收缩，而 II 组突变倾向于持续扩张。对个体等位基因的分析显示突变频率与CAG/CAA重复次数之间存在相关性（0.76），但两组之间的差异不显着。然而，CAG/CAA 重复的配置与不稳定性之间存在很强的相关性：那些 CAA 中断较多的人表现出更高的稳定性，而那些 CAA 中断较少或没有的人则表现出更高的不稳定性。这些变化还与代际不稳定和对发病年龄的预期相关。值得注意的是，纯 CAG 重复显示出扩张和收缩，而中断的重复则主要显示出收缩频率明显较低。高等人（2008）表明重复构型是不稳定的关键决定因素，CAA 中断（即 CAA-CAG-CAA 或结构域 3）可能作为 SCA17 基因座处 CAG 重复进一步扩展的限制因素。

帕金森病易感性

在一位来自台湾的帕金森病患者（168600）中，Wu 等人（2004）在 SCA17 基因中检测到异常的三核苷酸重复扩增（46 个重复）。该患者具有特发性帕金森病的典型特征：起病晚、四肢静息性震颤、强直、运动迟缓以及对左旋多巴反应良好。作者指出，这是第一份描述 PD 与 TBP 基因中扩展等位基因相关的报告。

▼ 动物模型

文斯特拉等人（2000）通过反义寡核苷酸介导的母体 Tbp mRNA 转换，测试了 Tbp 在非洲爪蟾胚胎转录起始过程中的作用。没有可检测到的 Tbp 的胚胎开始原肠胚形成，但在完成原肠胚形成之前死亡。 RNA聚合酶II和III转录的许多基因的表达减少；然而，一些基因的转录效率与含有 Tbp 的胚胎相同。 Veenstra 等人使用类似的反义策略（2000）发现 TBP 样因子 Tlf/Trf2（TBPL1; 605521）对于中囊胚阶段的发育至关重要。由于发现 TBP 和 TLF 因子在胚胎发育中发挥互补作用，Veenstra 等人（2000）得出的结论是，他们的结果表明，虽然共同存在相似的机制作用，但 TBP 和 TLF 在控制特定基因转录方面的功能不同。

哺乳动物 TBP 由所有真核生物共有的 180 个氨基酸核心组成，并与脊椎动物特异性 N 末端结构域融合。霍布斯等人（2002）培育出带有修饰的 Tbp 等位基因的小鼠，命名为 Tbp δ-N，该小鼠产生了缺乏 135 个脊椎动物特异性氨基酸中的 111 个的 Tbp 版本。超过 90% 的 Tbp δ-N/δ-N 胎儿在妊娠中期因胎盘明显缺陷而死亡。 Tbp δ-N/δ-N 胎儿可以通过向其提供野生型四倍体胎盘来挽救。通过在免疫功能低下的母亲中抚养突变体也可以得到拯救。在免疫能力强的母亲中，当胎儿/胎盘 β-2-微球蛋白（B2M；109700）表达受到基因破坏时，Tbp δ-N/δ-N 胎儿的存活率会增加。这些结果表明，TBP N 末端在胎盘 B2M 依赖性过程的转录调节中发挥作用，有利于母体妊娠免疫耐受。

马尔季亚诺夫等人（2002）通过定向破坏使小鼠 Tbp 基因失活。 Tbp+/-小鼠以预期的孟德尔频率出生，大小和体重正常，没有表现出明显的异常，并且具有生育能力。 TBP杂合子小鼠杂交未能产生可存活的新生纯合突变小鼠。然而，在交配后3.5天（E3.5），可以用PCR检测到近似孟德尔比例的Tbp -/- 小鼠。当通过免疫荧光检查 Tbp 蛋白的表达时，检测到 Tbp 标记完全阴性的囊胚。体外培养 1 天的外植囊胚中不存在 TBP。在 E2.5 的 8 个细胞阶段胚胎中也检测到 Tbp 水平大幅降低，这表明母体 Tbp 库在此阶段显着耗尽，并且在囊胚阶段无法检测到。来自Tbp杂合子杂交的囊胚在E3.5处外植并在体外培养。大约 25% 的囊胚迅速停止生长并死亡，而其他囊胚则从透明带孵化并继续发育。 2天后，在生长停滞的Tbp纯合突变体胚胎中观察到广泛的细胞凋亡。 Tbp 呈阴性染色的胚胎也在 E4.5 时恢复。这些胚胎通常包含 30 至 40 个细胞，比野生型 E3.5 胚泡中常见的细胞少，表明生长停滞发生在 E3.5 之前，正如 Tbp 水平变得不可检测一样。马尔季亚诺夫等人（2002）发现在 Tbp 丢失后，RNA 聚合酶 II（pol II；参见 180660）仍处于转录活性磷酸化状态，并且原位径流实验显示与野生型细胞相比，pol II 转录水平较高。相反，pol I 和 pol III 转录被抑制。马尔季亚诺夫等人（2002）得出的结论是，他们的结果表明 RNA 聚合酶对 TBP 的不同依赖性，并为孤立于 TBP 的 pol II 转录机制提供了证据，该机制允许体内基因转录的重新启动和维持。

沙阿等人（2009）表征了表达 PolyQ 扩增 TBP 的细胞和小鼠模型。大鼠 PC12 细胞模型表现出神经元功能障碍的特征，包括细胞活力下降和神经突生长缺陷。高亲和力神经生长因子受体 Trka（NTRK1; 191315）在 PC12 细胞中被突变 TBP 下调。在浦肯野细胞变性之前，SCA17 转基因小鼠的小脑中也发生了 Trka 的下调。突变体TBP结合更多的Sp1（189906），减少其对Trka启动子的占据并抑制Trka启动子的活性。沙阿等人（2009）表明突变体TBP对TRKA的转录下调可能有助于SCA17发病机制。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 脊髓小脑性共济失调 17
帕金森病，迟发性，易感性，包括
TBP，（CAG）n 重复扩展

小出等人（1999）描述了一个散发性复杂神经系统疾病病例，伴有小脑性共济失调、锥体征和严重智力障碍（SCA17；607136），与 TBP 基因 CAG 重复序列的扩增有关。该基因编码63种谷氨酰胺，远远超出正常人的范围（白种人为25至42种；日本人为31至42种）。

祖尔克等人（2001）描述了 2 个患有常染色体显性退行性多系统疾病的德国家庭，主要表现为共济失调和智力障碍，但也累及锥体、锥体外系和可能的自主神经系统（607136）。在受影响的个体中，TBP 基因的扩展（CAG）n 等位基因范围在 50 至 55 个残基之间。在 1 个家庭中，2 个受影响的姐妹有 1 个三核苷酸重复序列不同，并且在从其中一个姐妹遗传给她的女儿后，重复序列被延长了 2 个单位。这种扩张可能导致女儿发病年龄较早。在另一个家族中，（CAG）n 元件与 CAA 中断相结合，而其他基因中的 CAG 扩展尚未描述过。

中村等人（2001）在 4 个日本家系中发现了一种脊髓小脑共济失调 17，这是由 TBP 中异常（CAG）n 扩增至 47 至 55 次重复引起的。发病年龄为 19 至 48 ，症状包括共济失调、运动迟缓和痴呆。 1 名患者死后脑组织表现出小神经元萎缩和中度损失，神经胶质增生主要发生在尾状核和壳核，丘脑、额叶皮层和颞叶皮层也有类似但中等程度的变化。小脑中发现浦肯野细胞中度损失和伯格曼神经胶质细胞增加。使用抗泛素（191339）和抗 TBP 抗体进行的免疫细胞化学分析显示神经元核内包涵体，并且大多数神经元细胞核被 1C2 抗体广泛染色，该抗体可识别扩展的多聚谷氨酰胺束。

Ste血管非炎性蛋白等人在总共 12 名具有亨廷顿病样表型的患者（607136）中进行了研究（2003），鲍尔等人（2004）和丰岛等人（2004）在 TBP 基因中鉴定出扩展的三核苷酸重复序列，范围为 44 至 52 个重复序列。临床特征与亨廷顿病没有区别，包括进展为痴呆、舞蹈症、小脑步态、下肢反射亢进和脑桥小脑萎缩的行为改变。

沙图诺夫等人（2004）描述了一名 20 岁患者，其出现了快速进行性认知衰退和明显的共济失调，这是一种与朊病毒病相容的表型。 PRNP基因（176640）未发现突变，发现患者TBP基因编码区三核苷酸重复次数从头增加。

帕金森病易感性