免疫缺陷44；Pseudo-TORCH综合征3；信号转导子及转录激活子2

STAT2基因编码ISGF3的一个亚基（见ISGF3G，147574），这是一种多蛋白转录因子，在干扰素-α（见IFNA1，147660）附着到细胞表面后在细胞质中被激活（Fu等人，1992年摘要）。）。

▼ 克隆和表达
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Fu等人使用基于113-kD ISGF3亚基的肽序列的探针筛选人cDNA文库（1992）克隆了STAT2。推导的851个氨基酸的蛋白质在其N端区域包含3个主要螺旋，随后是七聚亮氨酸重复序列，可能形成卷曲螺旋结构，SH2样结构域和C端酸性结构域。Northern印迹分析在HeLa细胞中检测到4.8kb的转录本。

杉山等（1996）克隆全长小鼠Stat2和2剪接形式编码相同的截断蛋白。尽管全长形式最丰富，并且在所有检查的组织中都有表达，但RT-PCR检测到了几种小鼠组织中的所有3种变异。人类肝母细胞瘤细胞系的RT-PCR显示全长STAT2，只有1个STAT2剪接变体。人STAT2的短形式编码一种蛋白质，其中231个C末端氨基酸被32个新氨基酸取代。它缺少一半的SH2域，二聚化和DNA结合所需的酪氨酸磷酸化位点以及C端激活域。

▼ 基因功能
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STAT蛋白具有信号转导和转录激活的双重功能，是磷酸化级联反应的一部分。IFNA1与其受体的结合导致ISGF3的活化，ISGF3是由STAT1（600555），STAT2和p48（ISGF3G）组成的DNA结合复合物。Bluyssen和Levy（1997）表明STAT2形成稳定的同型二聚体，与p48形成复合物并与干扰素刺激的反应元件（ISRE）结合。作者得出结论，ISGF3复合物的组装涉及p48作为衔接蛋白，以将STAT1和STAT2募集到ISRE。STAT2在这种复合物中是有效的反式激活因子，但缺乏直接结合DNA的能力。

Banninger和Reich（2004）发现，未磷酸化的STAT2组成型地穿梭进入人纤维肉瘤细胞系的细胞核。未磷酸化的STAT2通过与IRF9（ISGF3G）结合导入细胞核，但是STAT2 C端核输出信号指导STAT2-IRF9复合物返回细胞质。酪氨酸磷酸化响应IFN信号后，STAT2与STAT1二聚化，导致构象变化，该变化指导核定位。Banninger和Reich（2004）得出结论，在没有STAT1的情况下，STAT2不会在细胞核中积累。

IFNA刺激细胞会导致STAT1和STAT2磷酸化，产生STAT1同型二聚体和STAT1 / STAT2异二聚体。哈特曼等（2005）在IFN刺激HeLa细胞后，在22号染色体上鉴定出许多STAT1和STAT2基因靶标，他们发现STAT1 / STAT2异二聚体结合了未被STAT1同二聚体占据的位点。

竹内等（2003年）发现麻疹病毒V蛋白通过阻断STAT1和STAT2磷酸化来阻断IFNA / IFN-β（IFNB1; 147640）诱导的抗病毒信号传导。V蛋白对STAT蛋白的降解没有影响。

Rodriguez等（2003）发现Hendra和Nipah病毒V蛋白与STAT1和STAT2共沉淀，而与STAT3不共沉淀（102582）。亨德拉病毒V蛋白抑制了转染的人类胚胎肾细胞中的IFN信号传导，并将STAT1定位改变为主要的细胞质分布。此外，亨德拉病毒V蛋白阻止STAT1和STAT2的IFN依赖性核再分布，并导致STAT1和STAT2螯合到500 kD的细胞质复合物中。

Shalek等人在脂多糖（LPS）刺激的小鼠骨髓源性树突状细胞（BMDC）中使用单细胞RNA测序研究了基因组规模的表达变异性（2013）观察到mRNA丰度和剪接模式的广泛且迄今未观察到的双峰变化。他们发现数百种关键免疫基因在细胞间双峰表达，即使是在群体平均水平上表达非常高的基因。此外，剪接模式表明细胞之间的异质性。Shalek等（2013年）确定了137个高度可变但相互调节的抗病毒应答基因的模块。Shalek等人使用敲除小鼠的细胞（2013年）结果表明，该模块的变异性可能通过干扰素反馈电路遗传，涉及转录调节子Stat2和Irf7（605047）。这一发现表明，尽管观察到的某些双峰态可以归因于BMDC的紧密相关但又不同的已知成熟状态，而其他部分则反映了关键监管电路的使用差异。

Shahni等（2015）证明STAT2是线粒体裂变的调节器。STAT2功能缺失患者的细胞研究表明，STAT2缺乏会导致DRP1（DNM1L; 603850）失活，从而导致线粒体分裂缺陷和相对线粒体过度融合。STAT2被鉴定为能够磷酸化Ser616上DRP1的另一种磷酸化酶。

Blaszczyk等（2015）发现，IFN-α（参见IFNA1，147660）在人类响应和小鼠STAT1敲除细胞被削弱并具有降低的磷酸化STAT2相关。STAT1基因敲除细胞中STAT2的过表达恢复了IFN-α反应，证实了这一结果。在STAT1敲除细胞中过表达STAT2，STAT2和IRF9（147574）相互作用，并且在没有STAT1的情况下STAT2 / IRF9复合体负责IFN-α反应。在这些细胞中被STAT2 / IRF9和ISGF3上调的基因中转录应答的比较分析暗示STAT2 / IRF9和ISGF3之间的功能重叠，特别是可能产生IFN-α诱导的抗病毒应答。此外，发现STAT2 / IRF9调节孤立于IFN刺激的反应元件（ISRE）的ISG的表达。抗病毒试验发现，STAT2 / IRF9介导的抗病毒反应类似于ISGF3对脑心肌炎病毒（EMCV）和水泡性口炎印第安纳病毒（VSV）的反应，为STAT2 / IRF9和ISGF3在抗病毒反应中功能重叠提供了进一步的证据。

Li等（2017）将缺少Stat1，Stat2或Irf9的鼠类混合神经胶质细胞培养物（MGC）中的基因表达与野生型MGC进行了比较，发现所有3个基因均调节了涉及抗病毒应答，蛋白水解和逆转录病毒包膜多蛋白的产生。Stat1和Stat2基因敲除的MGC中ISG的数量明显少于Irf9基因敲除的MGC，这表明响应于IFN-α的ISGF3孤立基因的调节主要取决于Stat1和Stat2信号，而在较小程度上取决于Irf9信号。尽管MGC中ISG的功能注释表明可能存在其他信号分子调节ISGF3依赖性基因的表达，但仍显示了微阵列结果，并且RNase保护测定证实Stat1，Stat2，Irf1和Irf9是功能性参与非规范IFN-I信号传导的主要信号传导因子，因为当细胞中所有3种信号传导基因均缺乏时，仅会诱导少量ISG。对干扰素调节基因（IRG）反应在不同时间的研究表明，与野生型相比，IFN-α处理在突变型MGC中的IFN-I信号诱导了相似的反应，由于响应时间增加，动力学延长。缺乏Stat1或Irf9的小鼠大脑的RNA分析证实，IRG在体内受IFN-α调节。对干扰素调节基因（IRG）反应在不同时间的研究表明，与野生型相比，IFN-α处理在突变型MGC中的IFN-I信号诱导了相似的反应，由于响应时间增加，动力学延长。缺乏Stat1或Irf9的小鼠大脑的RNA分析证实，IRG在体内受IFN-α调节。对干扰素调节基因（IRG）响应在不同时间的研究表明，与野生型相比，IFN-α处理在突变型MGC中的IFN-I信号诱导相似的响应，由于响应时间增加，动力学延长。缺乏Stat1或Irf9的小鼠大脑的RNA分析证实，IRG在体内受IFN-α调节。

使用定量RT-PCR，Wang等（2017）研究人员发现，ISGs在永生化条件下在永生化细胞系，原肠和肝类器官以及肝组织中组成性表达。击倒人肝细胞中的STAT1，STAT2或IRF9会降低ISG的组成型表达，并增加丙型肝炎（HCV）和戊型肝炎（HEV）病毒的复制。此外，STAT1，STAT2和IRF9分别是驱动组成型ISG表达所必需的，但还不够。STAT1，STAT2和IRF9在人肝细胞中的过度表达表明，这3个因子起着未磷酸化的ISGF3（U-ISGF3）复合物的作用，而不受外源性IFN的激活。对U-ISGF复合物的分析表明，它由IRF9组成，其原子核中具有未磷酸化的STAT1和STAT2。

▼ 基因结构
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严等（1995）报道了人类STAT2基因的完整基因组序列，启动子区域和外显子结构的特征。它包含24个外显子，具有不完善的ISRE，与IFNA1的弱转录诱导相符。与STAT1相比，Yan等人（1995）发现整个700个氨基酸编码区有相当大的保守性，并且基因组结构在很大程度上是保守的。

▼ 测绘
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Gross（2015）根据STAT2序列（GenBank BC051284）与基因组序列（GRCh38）的比对，将STAT2基因定位到12q13.3染色体。

▼ 分子遗传学
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免疫缺陷44

Hambleton等人在5名受免疫缺陷的近亲血友病成员中表现出免疫缺陷44（IMD44; 616636）（2013）确定了STAT2基因的纯合剪接位点突变（600556.0001）。对患者成纤维细胞的体外研究显示，对病毒感染的敏感性增加，并且I型干扰素反应完全失败。用野生型STAT2转导后，该缺陷得以挽救。

Shahni等人在2个具有IMD44的同胞中（2015）在STAT2基因（C612X; 600556.0002）中鉴定了纯合的无意义突变。该突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合而发现的，与该家族的疾病分离。患者的骨骼肌和成纤维细胞显示出致密的延长线粒体，可通过野生型STAT2的转导加以纠正，而对照细胞中STAT2的敲低导致线粒体长度增加了4倍。Hambleton等报道了患者的线粒体（2013年）显示出类似的异常情况。患者的成纤维细胞显示出STAT2蛋白水平未检出，线粒体外膜和内膜融合蛋白（例如MFN1，608506），MFN2（608507）和OPA1（605290）与线粒体质量的增加一致。患者细胞还显示DNM1L异常磷酸化（603850），导致DNM1L 失活，线粒体裂变受损和相对过度融合。STAT1（600555）的磷酸化也被破坏，证实了α-干扰素途径的干扰。最后，与对照组相比，STAT2缺陷型患者细胞对α-干扰素的应答显示出凋亡受损。该报告暗示了先天免疫与线粒体功能障碍之间的联系。

伪火炬综合症3

在邓肯等人的 2个兄弟中，他们是由近亲的巴基斯坦父母所生，患有伪火炬综合症3（PTORCH3; 618886）（2019）确定了STAT2基因的纯合错义突变（R148W; 600556.0003）。该突变通过全外显子组测序发现，并通过Sanger测序证实，与该家族的疾病分离。在gnomAD数据库中，它仅以非常低的频率处于杂合状态。STAT2蛋白表达在患者细胞中不受影响。病人血液的RNA和RT-PCR分析显示，IFN刺激基因（ISG）基因表达增加，与I型干扰素病一致。β-干扰素（IFNB1; 147640）和α-干扰素（IFNA1;147660）与对照相似，尽管这些样品是在治疗期间采集的。转导了该突变的患者细胞和STAT2空细胞对IFNA1的敏感性提高了相似的水平，这与暴露于干扰素而不是STAT2的组成性激活后异常增强的反应一致。异常与患者细胞中延长的IFNAR（107450）信号传导有关，但在携带杂合突变的亲本细胞中却没有，作者指出，这种突变对于功能获得性突变并不常见。进一步的体外研究表明，R148W突变削弱了STAT2与负调控子USP18的相互作用（607057），导致对USP18通常赋予的负面法规不敏感。击倒对照细胞中的USP18会导致STAT2磷酸化延长，从而概括了患者细胞的表型。相比之下，USP18无法抑制患者细胞中的IFN-α信号传导。击倒患者细胞中的USP18也不起作用，表明对USP18不敏感。该发现与患者细胞不能适当抑制IFNAR信号传导相一致，这导致了与I型干扰素病相一致的炎性疾病。邓肯等（2019）指出，由于STAT2突变，导致IFNAR信号负调控的丧失表现为隐性特征，对IFN信号通路具有整体功能增强作用。

格鲁伯（Gruber）等人在一个由近亲摩洛哥父母生下的男孩中，与PTORCH3在一起（2020）确定了STAT2基因的纯合错义突变（R148Q; 600556.0004）。该突变通过全外显子组测序发现，并通过Sanger测序确认，在未受影响的母亲中发现为杂合状态。尚无父系DNA。作者指出，R148残基在哺乳动物中是高度保守的，但在啮齿动物中却不是。与对照组相比，延长了对患者细胞和STAT2无效细胞的IFN1刺激（与转导突变相比）导致干扰素刺激基因（ISG）的表达增加，与功能获得效应一致。值得注意的是，野生型STAT2的表达导致缺陷的正常化，表明该效应需要双等位基因突变。对患者成纤维细胞的免疫沉淀研究表明，R148Q STAT2将USP18募集到IFNAR2的能力有所降低（602376受体复合物，尽管突变体STAT2和USP18之间的亲和力似乎是正常的。甚至在存在USP18的情况下，患者细胞也无法减弱对IFN1的应答信号，这表明USP18在功能上无效，这可能是由于USP18向IFNAR受体的转移缺陷所致。Gruber等（2020）指出纯合子的功能获得突变是罕见的，并建议它们必须破坏负调控过程才是致病的，在这种情况下。

▼ 演变
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门德兹等（2012年）报道，撒哈拉以南非洲人不携带STAT2单倍型N，其序列与尼安德特人STAT2的序列非常匹配，但在欧亚大陆的平均频率为5％，而在美拉尼西亚的平均频率为54％。中立性测试表明，美拉尼西亚人的高频率并非仅是遗传漂移的结果。作者确定了ERBB3（190151），ESYT1和STAT2中的非同义突变，它们都是同一250 kb渐渗单倍型的一部分，是该人群中阳性选择的候选靶标。

▼ 等位基因变异体（4个示例）：
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.0001免疫缺陷44
STAT2，IVS4DS，GC，+ 5
Hambleton等人在5名受免疫缺陷的近亲血友病成员中表现出免疫缺陷-44（IMD44; 616636）（2013年）在STAT2基因中鉴定出纯合的G到C转化（c.381 + 5G-C），预计会破坏内含子4的供体剪接位点。该突变在Ensembl（版本67）数据库或在218个种族匹配的对照人群中，与该家族的疾病隔离。对患者细胞的研究表明，内含子4的剪接异常，转录物数量减少，表明某些无意义的mRNA衰减，并且患者成纤维细胞未检测到STAT2蛋白。对患者成纤维细胞的体外研究表明，对病毒感染的敏感性增加，并且I型干扰素反应完全失败。用野生型STAT2转导后，该缺陷得以挽救。

.0002免疫缺陷44
STAT2，CYS612TER
Shahni等在2名同胞中出生，这些同胞出生于无亲缘关系的阿尔巴尼亚父母，患有免疫缺陷-44（IMD44; 616636）（2015）发现在STAT2基因纯合的c.1836C-A颠倒，导致SH2结构域的cys612对ter（C612X）替换。通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的突变，已通过Sanger测序得到证实，并与该家族的疾病隔离开来。活疫苗减毒后婴儿期出现严重神经系统恶化的患者，也有免疫缺陷的证据。

.0003伪火炬综合症3
STAT2，ARG148TRP
在邓肯等人的两个兄弟中，他们是由近亲的巴基斯坦父母所生，患有伪火炬综合症3（PTORCH3; 618886）（2019）在STAT2基因中发现了纯合的c.442C-T过渡（c.442C-T，NM_005419.3），导致在卷曲螺旋结构域中高度保守的残基处出现了arg148-trp（R148W）取代。该突变通过全外显子组测序发现，并通过Sanger测序证实，与该家族的疾病分离。在gnomAD数据库中，它仅以非常低的频率处于杂合状态。STAT2蛋白表达在患者细胞中不受影响。病人血液的RNA和RT-PCR分析显示，IFN刺激基因（ISG）基因表达增加，与I型干扰素病一致。通过该突变转导的患者细胞和STAT2空细胞对IFNA1的敏感性提高了相似的程度（147660），这与暴露于干扰素后异常增强的反应一致，而不是STAT2的组成型激活。异常与患者细胞中延长的IFNAR（107450）信号传导有关，但在携带杂合突变的亲本细胞中却没有，作者指出，这种突变对于功能获得性突变并不常见。进一步的体外研究表明，R148W突变削弱了STAT2与负调节剂USP18（607057）的相互作用，导致对USP18通常赋予的负调节作用不敏感。该发现与患者细胞不能适当抑制IFNAR信号传导相一致，这导致了与I型干扰素病相一致的炎性疾病。邓肯等（2019）注意到由于STAT2突变而导致的IFNAR信号负调控的丧失表现为一种隐性性状，对IFN信号通路具有整体功能获得作用。

.0004伪火炬综合症3
STAT2，ARG148GLN
Gruber等人在一个由近亲摩洛哥血统父母出生的男孩中，患有假性TORCH综合征3（PTORCH3; 618886）（2020年）在STAT2基因第5外显子中发现了纯合的c.443G-A过渡，导致在卷曲螺旋结构域中高度保守的残基上发生了arg148-gln（R148Q）取代。通过全外显子组测序发现并通过Sanger测序证实的突变，在未受影响的母亲中以杂合状态发现。尚无父系DNA。作者指出，R148残基在哺乳动物中是高度保守的，但在啮齿动物中却不是。它没有出现在gnomAD数据库或超过6,000个外显子组的内部数据库中。体外功能表达研究和对患者细胞的研究表明，与对照组相比，延长的IFN1刺激导致干扰素刺激基因（ISG）的表达增加，与功能获得效应一致。值得注意的是 STAT2的野生型表达导致缺陷正常化，表明该效应需要双等位基因突变。对患者成纤维细胞的免疫沉淀研究表明，R148Q STAT2募集USP18的能力降低了（607057）与IFNAR2（602376）受体复合物，尽管突变体STAT2和USP18之间亲和力似乎是正常的。甚至在存在USP18的情况下，患者细胞也无法减弱对IFN1的应答信号，这表明USP18在功能上无效，这可能是由于USP18向IFNAR受体的转移缺陷所致。