蛋白质磷酸酶 2，催化亚基，α 亚型； PPP2CA

蛋白质磷酸酶 2A，催化亚基，α 同工型； PP2CA

HGNC 批准的基因符号：PPP2CA

细胞遗传学位置：5q31.1 基因组坐标（GRCh38）：5:134,194,332-134,226,073（来自 NCBI）

▼ 说明

蛋白质磷酸化是控制许多不同细胞功能的关键翻译后修饰步骤，依赖于蛋白激酶和蛋白磷酸酶的相反作用。蛋白磷酸酶 2A 是真核细胞胞浆中鉴定的 4 种主要蛋白磷酸酶之一，负责蛋白质中丝氨酸和苏氨酸残基的去磷酸化。尽管所有 4 种蛋白磷酸酶 PP1、PP2A、PP2B 和 PP2C 在体外都具有重叠的底物特异性，但可以通过抑制剂蛋白的使用及其对金属离子的依赖性来区分它们。 PP1 受到纳摩尔浓度的 2 种热稳定蛋白（抑制剂 1 和抑制剂 2）的抑制，而 2 型磷酸酶不受这些抑制剂的影响。 2 型磷酸酶可根据其活性调节方式进行区分：PP2A 活性孤立于金属离子，PP2B 由 Ca（2+）/钙调蛋白激活，PP2C 由 Mg（2+） 激活（Cohen 和 Cohen，1989） ）。蛋白磷酸酶 2A 似乎在大多数主要代谢途径的调节以及翻译、转录和细胞周期从 G2 期向 M 期转变的控制中发挥作用。 PP2A 可以作为肿瘤促进剂或肿瘤抑制剂发挥作用，具体取决于细胞类型或转化剂。哺乳动物酶可以作为 36 kD 的催化亚基与 1 个 65 kD 的调节亚基以及不同分子量的另一个调节亚基复合而被分离，具体取决于所使用的组织和分离技术。 PP2A 催化亚基的两种异构体：α 和 β（176916） 在许多哺乳动物物种中均可见。这些催化亚基的结构显示出所有已知酶中最高的进化保守性，支持了它们可能发挥关键功能的观点。

▼ 克隆与表达

斯通等人（1988） 从肺和肺成纤维细胞文库中分离出 PPP2CA 亚基的人类 cDNA。该cDNA编码309个氨基酸的多肽。

▼ 测绘

琼斯等人（1993）通过体细胞杂交将PPP2CA基因定位到人类5号染色体，并通过原位杂交将定位细化到5q23-q31。

▼ 生化特征

晶体结构

赫尔佐格等人（2012） 通过应用适应的交联和质谱（XL-MS） 方案，对从人类细胞中亲和纯化的蛋白质复合物的模块化相互作用网络获得了距离限制。对人蛋白磷酸酶 2A（PP2A） 复合物的系统分析确定了 176 个蛋白间交联和 570 个蛋白内交联，这些交联将特定三聚体 PP2A 复合物连接到多个控制其细胞功能的接头蛋白。空间约束引导免疫球蛋白结合蛋白 1（IGBP1；300139） 和 PP2A 之间的结合界面进行分子建模，并揭示了 TCP1（186980） 环复合物（TRiC） 伴侣蛋白（参见 605139）与 PP2A 调节亚基 2ABG 相互作用的拓扑结构。赫尔佐格等人（2012） 得出的结论是，这项研究将 XL-MS 确立为分析内源蛋白质复合物的混合结构生物学方法的一个组成部分。

▼ 基因功能

Kono 等人使用酵母 2-杂交和蛋白质下拉测定法（2002） 发现小鼠 G5pr（PPP2R3C; 615902） 与 Ganp DNA 引物酶（MCM3AP; 603294） 以及 2 种催化蛋白磷酸酶 Pp2ca 和 Pp5（PPP5C; 600658） 相互作用。 G5pr 不同时与 Pp2ca 和 Pp5 相互作用。用 G5pr 从小鼠脾裂解物中沉淀的蛋白质显示出对冈田酸（Pp2ca 和 Pp5 的抑制剂）敏感的磷酸酶活性。在没有冈田酸的情况下，体外磷酸化的 Mcm3（602693） 可被 G5pr 复合物去磷酸化，并且 Pp5 激活剂花生四烯酸可增强去磷酸化作用。

Veech（2003） 指出，大多数现代生物学家和当代生物化学教科书都将糖酵解途径和脂肪合成描述为历史，所有相关事实都是已知的。他提到了 Kabashima 等人的报告（2003），将脂肪生成调节的新见解与“英雄蛋白质化学以及酶学和分子生物学的优雅结合”相结合。他描述了单磷酸己糖途径中一种被忽视的小代谢物，5-磷酸木酮糖，如何激活蛋白磷酸酶-2A，介导碳水化合物喂养对糖酵解途径的急性影响，以及对所需酶的协调长期控制。用于脂肪酸和甘油三酯的合成。

格尔格斯等人（2004） 培育出在心脏中过度表达 PP2A 催化亚基 α 的转基因小鼠。受磷蛋白（PLN; 172405）、肌钙蛋白 I（TNNI3; 191044） 和真核延伸因子 2（EEF2; 130610） 的磷酸化状态显着降低，但连接和游离肌浆网蛋白的表达没有改变。转基因小鼠的心肌出现坏死和纤维化岛，并出现心脏肥大、扩张和收缩力降低，但没有发现发病率或死亡率增加。格尔格斯等人（2004） 得出结论，PP2A 在心脏功能中具有重要作用，并表明蛋白磷酸酶表达和活性的紊乱可能导致或加剧心脏病的病程。

乔杜里等人（2005） 发现 PP2A 参与在双链断裂修复过程中从 DNA 焦点中去除磷酸化的 H2AX（601772） 或 γ-H2AX。 PPP2CA 和 γ-H2AX 从人类细胞系中共免疫沉淀并共定位于 DNA 损伤灶中，PP2A 在体外使 γ-H2AX 去磷酸化。 PPP2CA 向 DNA 损伤灶的募集是 H2AX 依赖性的。 RNA 干扰对 PPP2CA 的抑制导致 γ-H2AX 病灶持续存在、DNA 修复效率低下以及细胞对 DNA 损伤高度敏感。

里德尔等人（2006） 表明，在裂殖酵母和芽殖酵母中，Sgo1（SGOL1; 609168） 将特定形式的 PP2A 招募到着丝粒。它的失活导致着丝粒粘连蛋白在后期 I 丢失（参见 RAD21；606462），并在第二次减数分裂时姐妹着丝粒随机分离。人工将 PP2A 招募到染色体臂可阻止 Rec8（608193） 磷酸化并阻碍交叉的解析。里德尔等人（2006） 得出的结论是，他们的数据与 Rec8 的有效裂解需要粘连蛋白磷酸化并且这一点被减数分裂 I 着丝粒处的 PP2A 阻断的观点一致。

在有丝分裂细胞中，粘连蛋白的磷酸化促进其与染色体的解离，但着丝粒粘连蛋白受到保护免于磷酸化，直到动粒被纺锤体微管正确捕获。北岛等人（2006） 发现由 SGO1、SGO2（SGOL2; 612425） 和包含调节性 B56 亚基的 PP2A 特定亚型（参见 601643）组成的 shugoshin 复合物是保护 HeLa 细胞中着丝粒粘连蛋白所必需的。 shugoshin-PP2A 复合物通过逆转粘连蛋白亚基 SA2（STAG2; 300826） 的磷酸化来保护粘连蛋白。 SGO1 和 SGO2 均直接结合 PP2A，尽管 SGO1 似乎结合调节亚基 PP2A-B56，而 SGO2 似乎结合核心亚基 PP2A-A（参见 605983）。敲低研究表明，SGO2 将 PP2A 束缚在着丝粒上，而 SGO1 在着丝粒保护中发挥着更重要的作用，并且似乎促进了 PP2A 在着丝粒上的功能。

Gil-Bernabe 等人通过酵母 2-杂交筛选、体外结合分析和免疫共沉淀分析（2006） 发现 securin（PTTG1; 604147） 与 B55-δ 调节亚基（PPP2R2D; 613992） 和 PP2A 的 α 催化亚基相互作用。 Securin 是体内和体外的 PP2A 底物。用化学 PP2A 抑制剂处理细胞会导致 securin 过度磷酸化，由于通过泛素途径降解而不稳定。吉尔-伯纳贝等人（2006） 提出 PP2A 通过抵消其磷酸化来稳定和调节 securin 水平。

斯蒂潘诺维奇等人（2008） 证明滥用药物以及食物强化学习会促进 32-kD 多巴胺和 cAMP 调节的磷蛋白的核积累（DARPP32; 604399）。这种积累是通过信号级联介导的，涉及多巴胺 D1 受体（参见 126449）、蛋白磷酸酶 2A 的 cAMP 依赖性激活、DARPP32 Ser97 的去磷酸化及其核输出的抑制。 DARPP32 是一种有效的蛋白磷酸酶 1 抑制剂（参见 176875），其在核中的积累增加了组蛋白 H3 的磷酸化（参见 602810），而组蛋白 H3 是核小体反应的重要组成部分。 ser97 突变深刻改变了滥用药物的行为影响并降低了进食动机，强调了该信号级联的功能重要性。

有丝分裂的启动和维持需要抑制 PP2A，PP2A 可使有丝分裂底物去磷酸化。需要蛋白激酶 Greatwall（MASTL；608221）通过抑制 PP2A 来维持有丝分裂。加尔比-阿亚奇等人（2010） 描述了 Greatwall（Gwl） 激活如何导致 PP2A 抑制。他们将 Arpp19（605487） 和 Ensa（603061） 确定为 Gwl 的 2 个底物，当被该激酶磷酸化时，它们与 PP2 结合并抑制 PP2，从而促进有丝分裂进入。相反，在缺乏 Gwl 活性的情况下，Arpp19 和 Ensa 会去磷酸化并失去结合和抑制 PP2A 的能力。加尔比-阿亚奇等人（2010） 指出，虽然两种蛋白都可以抑制 PP2A，但内源性 Arpp19（而不是 Ensa）负责爪蟾卵提取物中的 PP2A 抑制和有丝分裂进入。

在患有意义未明的单克隆丙种球蛋白病（MGUS）、多发性骨髓瘤（见 254500） 或华氏巨球蛋白血症（见 153600） 的患者的淋巴母细胞系（LCL） 中使用等电聚焦与合适的抑制剂相结合，其副蛋白靶向 paratarg-7（STOML2） ; 608292）和谁是过度磷酸化paratarg-7（615121）的携带者，Preuss等人（2011） 证明 PRKCZ（176982） 是负责 paratarg-7 Ser17 磷酸化的活性激酶。对患者和对照组 LCL 的分析表明，两者均发生 paratarg-7 磷酸化，但携带过度磷酸化 paratarg-7 的患者去磷酸化受到抑制。 LCL 的蛋白酶抑制剂实验表明，PPP2CA 负责 paratarg-7 过度磷酸化形式的去磷酸化。尽管患者和对照组之间 PPP2CA 的总量没有差异，但磷酸化与非磷酸化 PPP2CA 的比例却存在显着差异：在患者中，PPP2CA 催化亚基 C 的磷酸化形式（在 tyr307 处磷酸化，从而使酶失活）丰富，而在健康供体中，非磷酸化的活性形式占主导地位。普鲁斯等人（2011） 得出结论，常染色体显性遗传的 paratarg-7 过度磷酸化的遗传缺陷不在 PPP2CA 本身，而是在通过其催化亚基磷酸化控制 PPP2CA 活性的基因或蛋白质中。

Hoffmeister 等人使用亲和色谱和质谱分析（2014） 发现小鼠 Nosip（616759） 与含有催化亚基 Pp2aca 和 Pp2acb、支架亚基 Pr65-α（PPP2R1A; 605983） 和调节亚基 Pr55-α（PPP2R2B; 604325） 的 PP2A 复合物相互作用。蛋白质下拉实验证实 Nosip 沉淀了 PP2A 全酶。体外泛素化测定表明，Nosip 在催化 PP2A 亚基的单泛素化中发挥 E3 泛素连接酶的作用。单泛素化不会引起 PP2A 的蛋白酶体降解，但它似乎通过非降解机制下调 PP2A 活性。小鼠中 Nosip 的缺失导致发育过程中颅面组织中 PP2A 活性增加，导致前脑无裂畸形和面部异常。霍夫迈斯特等人（2014） 得出结论，NOSIP 调节颅面发育中的 PP2A 活性。

▼ 分子遗传学

Reynhout 等人在 15 名患有神经发育障碍和语言迟缓（伴有或不伴有大脑结构异常）的无关患者中（NEDLBA; 618354）（2019） 鉴定了 PPP2CA 基因的从头杂合突变（参见，例如 176915.0001-176915.0006）。这些突变包括分布在整个基因中的无义突变、移码突变和错义突变。另一位具有相似表型的患者具有从头杂合的 120-kb 缺失，包括 PPP2CA 外显子 1 和部分邻近基因 CDKL3（608459）。这些患者是通过国际合作确定的，并通过全外显子组测序或阵列分析来鉴定突变。预计几种 PPP2CA 突变会导致无功能的等位基因，并且对转染选定突变（包括错义变异）的 HEK293 细胞进行的体外研究证实蛋白质水平降低或缺失，这与单倍体不足作为主要致病机制一致。大多数（但不是全部）突变还导致与羧甲基化受损相关的磷酸酶活性严重受损，再次表明功能丧失。许多突变改变了 PPP2CA 与其他亚基的结合，特别是调节 B 亚基。这些突变引起了每种变体特有的多种生化扭曲，但总体表明功能丧失，主要是单倍体不足，尽管对某些突变的研究表明存在显性失活效应。没有对患者细胞进行研究。雷因豪特等人（2019） 指出，其他 PP2A 基因的突变，包括 PPP2R1A（605983） 和 PPP2R5D（601646），可能会导致神经发育障碍和智力发育受损，这表明 PP2A 一般来说在大脑功能中发挥着重要作用。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 伴有大脑结构异常的神经发育障碍和语言发育迟缓
PPP2CA，HIS191ARG

Reynhout 等人在 2 名患有神经发育障碍和语言迟缓并伴有大脑结构异常的无关儿童（患者 1 和患者 6）中（NEDLBA；618354）（2019） 在 PPP2CA 基因的外显子 4 中发现了一个从头杂合的 c.572A-G 转变（c.572A-G, NM_002715.2），导致高度保守的残基处发生 his191 到 arg（H191R） 的取代在“循环开关”中决定活性位点构象和催化金属离子结合的结构域。转染的 HEK293 细胞的体外研究表明，突变蛋白的磷酸酶活性严重降低，表明单倍体不足，尽管与对照相比有去甲基化增加的趋势。

.0002 不伴有大脑结构异常的神经发育障碍和语言发育迟缓
PPP2CA、1-BP DEL、NT438

Reynhout 等人在一名患有神经发育障碍和语言迟缓但无大脑结构异常的 13 岁男孩（患者 3）中（NEDLBA；618354）（2019） 在 PPP2CA 基因的外显子 3 中发现了一个从头杂合的 1-bp 缺失（c.438del, NM_002715.2），导致移码和提前终止（Phe146LeufsTer29）。对转染该突变的 HEK293 细胞的体外研究显示没有可检测到的蛋白质，这与功能丧失和单倍体不足相一致。

.0003 伴有大脑结构异常的神经发育障碍和语言发育迟缓
PPP2CA、3-BP DUP、NT922

Reynhout 等人在一名患有神经发育障碍和语言迟缓并伴有大脑结构异常的 4 岁男孩（患者 4）中（NEDLBA；618354）（2019） 在 PPP2CA 基因的外显子 7 中发现了一个从头杂合的 3-bp 重复（c.922_924dup, NM_002715.2），导致在 C 末端框内插入一个氨基酸（Phe308dup），这可以阻碍磷酸化或羧甲基化，从而阻碍PP2A组装或激活。转染该突变的 HEK293 细胞的体外研究显示几乎没有磷酸酶活性。然而，突变蛋白表现出与不同 B 调节 PP2A 亚基的不同结合，这可能导致显性负效应。

.0004 伴有大脑结构异常的神经发育障碍和语言发育迟缓
PPP2CA、GLN125TER

Reynhout 等人在一名患有神经发育障碍和语言迟缓并伴有大脑结构异常的 2 岁女孩（患者 8）中（NEDLBA; 618354）（2019） 在 PPP2CA 基因的外显子 3 中发现了一个从头杂合的 c.373C-T 转换（c.373C-T, NM_002715.2），导致 gln125 到 ter（Q125X） 的取代，预计会导致严重截短的蛋白质。对转染该突变的 HEK293 细胞的体外研究显示没有可检测到的蛋白质，这与功能丧失和单倍体不足相一致。

.0005 伴有大脑结构异常的神经发育障碍和语言发育迟缓
PPP2CA，TYR265CYS

Reynhout 等人对一名患有神经发育障碍和语言迟缓并伴有大脑结构异常的 8 岁女孩（患者 10）（NEDLBA；618354）进行了研究（2019） 在 PPP2CA 基因的外显子 6 中鉴定出从头杂合的 c.794A-G 转变（c.794A-G, NM_002715.2），导致 tyr265 到 cys（Y265C） 的活性位点内取代蛋白质。转染的 HEK293 细胞的体外研究表明，与对照相比，突变蛋白几乎没有磷酸酶活性，并且羧甲基化程度较低，表明单倍体不足。

.0006 伴有大脑结构异常的神经发育障碍和语言发育迟缓
PPP2CA、ASP88GLY

Reynhout 等人对一名患有神经发育障碍和语言迟缓并伴有大脑结构异常的 4 岁女孩（患者 14）（NEDLBA；618354）进行了研究（2019） 在 PPP2CA 基因的外显子 2 中发现了一个从头杂合的 c.263A-G 转变（c.263A-G, NM_002715.2），导致紧邻残基的 asp88 到甘氨酸（D88G） 取代参与蛋白质活性位点催化金属离子的结合。转染的 HEK293 细胞的体外研究表明，与对照相比，突变蛋白几乎没有磷酸酶活性，并且羧甲基化程度较低，表明单倍体不足。然而，突变蛋白表现出与不同 B 调节 PP2A 亚基的不同结合，这可能导致显性负效应。