ERAP1基因多態(tài)性與銀屑病研究進(jìn)展

徐 鈺王再興 竇進(jìn)法 楊 森

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·綜述·

ERAP1基因多態(tài)性與銀屑病研究進(jìn)展

徐 鈺☆王再興 竇進(jìn)法 楊 森

ERAP1基因定位于5號(hào)染色體長臂（5q15），是主要編碼氨基肽酶M1家族中的一個(gè)多功能酶，在血壓調(diào)節(jié)、血管發(fā)生、細(xì)胞因子受體的胞外區(qū)脫落以及對抗原肽的加工中發(fā)揮作用。有研究報(bào)道ERAP1基因多態(tài)性與銀屑病發(fā)病有關(guān)，本文就ERAP1結(jié)構(gòu)和功能及其與銀屑病的相關(guān)性進(jìn)行綜述。

ERAP1基因； 易感基因； 銀屑病

銀屑病發(fā)病機(jī)制主要涉及遺傳、環(huán)境和免疫等因素，近年來，國內(nèi)外大規(guī)模開展銀屑病全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS），發(fā)現(xiàn)了大量銀屑病易感基因，如ERAP1、TNIP1/ANXA6、PTTG1等，其中ERAP1基因主要通過促進(jìn)炎癥發(fā)生、促進(jìn)細(xì)胞增殖或分化、參與免疫應(yīng)答和免疫調(diào)節(jié)等方面參與銀屑病的發(fā)生。本文就ERAP1基因和銀屑病的相關(guān)性進(jìn)行綜述，包括相關(guān)性的遺傳基礎(chǔ)、抗原加工過程中ERAP1蛋白的功能和ERAP1基因多態(tài)性對銀屑病的影響。

1　ERAP1結(jié)構(gòu)和功能

1.1ERAP1基本結(jié)構(gòu) ERAP1基因定位于染色體5q15，其中ERAP1序列全長47379 bp，編碼941個(gè)氨基酸，相對分子質(zhì)量約為100 000，可被I型、II型INF 及TNF-α誘導(dǎo)合成產(chǎn)生。Hattori等［1］研究認(rèn)為，ERAP1基因的485至615位氨基酸序列對于ERAP1蛋白駐留內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)揮其生物學(xué)功能具有重要意義。ERAP1蛋白是鋅金屬肽酶M1家族成員之一，該家族包含具有不同特異性和生物學(xué)功能的多種氨基肽酶，以可溶性或跨膜蛋白形式存在，GAMEN和HExxHx18E序列基序是其結(jié)構(gòu)特征［2］。在ERAP1蛋白中，結(jié)構(gòu)域IV由16個(gè)大小不等的螺旋組成，以8個(gè)反向平行的Armadillo/HEAT型螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋重復(fù)結(jié)構(gòu)排列而成［3］，形成一個(gè)面向活化位點(diǎn)的凹形表面。結(jié)構(gòu)域IV從活化位點(diǎn)處延伸，形成一個(gè)比其他結(jié)構(gòu)更大的腔。

1.2ERAP1蛋白的抗原加工作用 內(nèi)源性蛋白首先在細(xì)胞質(zhì)中經(jīng)蛋白酶體降解，產(chǎn)生COOH-末端為疏水性或帶正電荷的錨定殘基片段。降解后的片段被抗原加工相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)體（TAP）轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)，ERAP1蛋白可以將抗原肽剪切到合適的長度呈遞到MHC-I類分子上，以形成MHC-I類分子-抗原肽復(fù)合物，發(fā)揮重要的免疫功能。

1.3ERAP1蛋白的肽剪切機(jī)制 ERAP1蛋白可有效剪切長度為9～16個(gè)氨基酸的多肽，這個(gè)長度范圍內(nèi)的肽可被TAP有效轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，但對長度為20個(gè)氨基酸或更長的肽則無法剪切。ERAP1蛋白活性受肽內(nèi)部殘基性質(zhì)的影響，當(dāng)肽第二個(gè)殘基為脯氨酸（X-P-Xn）或長度為8或9個(gè)殘基時(shí)，ERAP1剪切活性降低；而對于COOH-末端為大的疏水性殘基肽，則顯示出優(yōu)先剪切活性?；赥AP和MHC-I類分子在肽處理過程中的相似性，Chang等［4］提出了“分子尺機(jī)制”，提出ERAP1蛋白在促進(jìn)抗原加工和遞呈至MHC-I類分子中的作用。

1.4ERAP1基因的功能 ERAP1基因具有高度多態(tài)性。最近的GWAS研究已經(jīng)確定大量ERAP1基因的SNPs與銀屑病和人類的各種疾病，包括強(qiáng)直性脊柱炎（AS）、I型糖尿病、克羅恩病和女性絕經(jīng)前骨質(zhì)疏松密切相關(guān)［5］。一些ERAP1基因變異對生物功能的潛在影響可從 ERAP1結(jié)構(gòu)的位置來推斷：rs2287987（M349V）位于活性位置，rs17482078 （R725Q）和rs27044（Q730E）暴露在C-末端空腔的內(nèi)表面，這可能會(huì)影響基質(zhì)的序列或長度特異性。其他多態(tài)性，如rs26653（R127P），rs30187（K528R）和rs10050860（D575N）在定義域連接口可以通過改變開放和閉合之間的構(gòu)象變化間接地影響酶的特異性或活性。rs30187和rs27044已經(jīng)被幾乎所有的人群研究證明與AS和銀屑病易感性顯著相關(guān)［6］。

2　ERAP1基因多態(tài)性與銀屑病的相關(guān)性研究

2.1ERAP1基因多態(tài)性在銀屑病中的作用 2007年，銀屑病聯(lián)盟與威康信托基金會(huì)病例對照分析聯(lián)盟兩個(gè)遺傳分析中心對2622例銀屑病患者和5667例健康對照進(jìn)行了GWAS研究以確定銀屑病新的易感基因位點(diǎn)，最終確認(rèn)8個(gè)新的易感基因，其中7個(gè)與免疫功能相關(guān) （IL28RA、REL、IFIH1、ERAP1、TRAF3IP2、NFKBM和 TYK2）［7］，研究結(jié)果隨后在9079例歐洲人群樣本中得到證實(shí)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)對于銀屑病的易感性，ERAP1基因只影響攜帶HLA-C風(fēng)險(xiǎn)基因的個(gè)體。在新發(fā)現(xiàn)的銀屑病相關(guān)位點(diǎn)中，至少一種免疫相關(guān)基因存在并共同應(yīng)答有限數(shù)量的通路和先天性及獲得性免疫的相關(guān)功能。新的關(guān)聯(lián)基因位點(diǎn)包括ERAP1（rs27524）。上述研究提供了銀屑病發(fā)病機(jī)制模式的證據(jù)，可以解釋銀屑病的表皮或免疫功能紊亂。該模型涉及皮膚屏障功能（即LCE3B和LCE3C），基于NF-kB和IFN信號(hào)（包括NFKBIA、REL、TYK2、IFIH1和IL28RA）的先天性免疫病原體機(jī)制，獲得性免疫涉及CD8+T淋巴細(xì)胞（ERAP1和ZAP70）和 Th17細(xì)胞的活化（TRAF3IP2、TYK2和IL23R）。

2010年，Sun等［8］對中國漢族人群中的1139例銀屑病患者和1227例健康對照進(jìn)行了GWAS研究。在這項(xiàng)研究中，9個(gè)SNPs中的7個(gè)位點(diǎn)達(dá)到全基因組顯著水平：ERAP1（rs151823）、TNIP1/ANXA6 （rs3762999和rs999556）、PTTG1（rs2431697）、CSMD1 （rs7007032和rs10088247）、GJB2（rs3751385）、SERPINB8（rs514315）、ZNF816A（rs9304742）。此研究結(jié)果隨后由來自中國漢族和維吾爾族人群、德國和美國人群的六個(gè)獨(dú)立研究隊(duì)列組成的病例與對照所驗(yàn)證。

2012年，Bergboer等［9］研究發(fā)現(xiàn)，對于兒童期發(fā)病的銀屑病，ERAP1、IL23R、LCE3C-LCE3B-del和HLA-C?06的SNPs與健康對照組相比有顯著差異，而對于成年發(fā)病的銀屑病，僅HLA-C?06和LCE3C -LCE3B-del具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2013年，Yang等［10］為了研究漢族人群中的銀屑病關(guān)節(jié)炎和尋常型銀屑病的相關(guān)易感基因，對20個(gè)SNPs位點(diǎn)進(jìn)行基因分型，樣本人群包括379例銀屑病關(guān)節(jié)炎患者、595例尋常型銀屑病患者和 1181名健康對照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TNIP1（rs17728338）、IL28RA（rs4649203）、IL12B （rs2082412）、ERAP1（rs27524）、PTTG（rs2431697）和GJB2（rs3751385）在銀屑病關(guān)節(jié)炎患者和健康對照中有顯著性差異，而 IL28RA（rs4649203）、TNIP1 （rs17728338）和ERAP1（rs27524）在尋常型銀屑病和健康對照中有顯著性差異，這些結(jié)果證實(shí)了銀屑病關(guān)節(jié)炎和尋常型銀屑病的遺傳病因?qū)W是一致的，而且銀屑病關(guān)節(jié)炎比尋常型銀屑病具有更高的遺傳度。上述研究共同證實(shí)ERAP1基因是銀屑病的重要易感基因之一。

Lysell等［11］通過對523例銀屑病患者和1748名健康對照按年齡組分層，分別對0～9歲、10～20歲、21～40歲和＞40歲的銀屑病患者和健康對照進(jìn)行ERAP1（rs26653、rs30187、rs27524）基因型-表型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示 ERAP1［rs26653（P127R）和rs30187（R528K）］在10～20歲的銀屑病患者組中高度相關(guān)，ERAP1（rs26653）在21～40歲的銀屑病患者組中低度相關(guān)，其他組未發(fā)現(xiàn)相關(guān)性，其相關(guān)性是獨(dú)立存在而不與HLA-C?06：02存在相互作用。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了早期銀屑病發(fā)病的遺傳異質(zhì)性，有待進(jìn)一步的研究來評(píng)估HLA-C和ERAP1是否存在交互作用在疾病分類中的作用。Julia等［12］在西班牙一個(gè)獨(dú)立的研究隊(duì)列中證實(shí)了ERAP1異位顯性的存在并認(rèn)為HLA-B27在銀屑病中的作用類似于AS。Lysell等［11］報(bào)道ERAP1多態(tài)性并未顯著影響銀屑病患者的血清細(xì)胞因子水平，推測ERAP1蛋白剪切肽段與HLA分子的相互作用是導(dǎo)致大部分銀屑病癥狀的主要原因。

2.2ERAP1基因與HLA的交互作用 HLA-C已被證實(shí)為銀屑病的易感基因，研究表明大多數(shù)情況下只攜帶HLA-C的個(gè)體很少患銀屑病，但個(gè)體如果同時(shí)攜帶HLA-C和ERAP1基因，風(fēng)險(xiǎn)基因型就會(huì)顯著增加銀屑病患病的幾率［7，13，14］。一項(xiàng)關(guān)于銀屑病風(fēng)險(xiǎn)基因間交互作用的研究表明，當(dāng)ERAP1基因與HLAC同時(shí)存在于一個(gè)個(gè)體時(shí)，兩個(gè)基因就會(huì)產(chǎn)生交互作用，這使患銀屑病的幾率比單獨(dú)攜帶HLA-C的個(gè)體發(fā)病增加了20倍［13］。

HLA-C?06：02是與銀屑病關(guān)聯(lián)最強(qiáng)的候選等位基因，但關(guān)聯(lián)強(qiáng)度多種多樣。例如，HLA-C?06：02在早發(fā)患者中比晚發(fā)患者更常見［11］，而HLA-B27和HLA-B?39：01在尋常型銀屑病中比銀屑病性關(guān)節(jié)炎中更多見［15］。Shaiq等［16］研究發(fā)現(xiàn)，在巴基斯坦人群中，HLA-Cw6與銀屑病顯著相關(guān)。HLA-Cw1與銀屑病有較強(qiáng)相關(guān)性，其他3個(gè)基因（IL4/IL13、NOS2、TRAF3IP2）與銀屑病有一定相關(guān)性。

Strange［7］通過GWAS分析了歐洲等地2622例銀屑病患者和5667名健康對照人群的594224個(gè)SNP位點(diǎn)，結(jié)果顯示 ERAP1（rs27524）與 HLA-C （rs10484554）存在交互作用。進(jìn)一步的基因型分層研究發(fā)現(xiàn)與 ERAP1相關(guān)的 SNPs（rs27524和rs30187）僅在攜帶HLA-C?06：02等位基因風(fēng)險(xiǎn)的個(gè)體上影響銀屑病的易感性。Tsoi等［17］研究也發(fā)現(xiàn)HLA-C（rs4406273）與ERAP1（rs27432）在銀屑病的發(fā)病中存在交互作用，這也與Strange等的研究相符合。但是，Lysell等［11］的研究結(jié)果顯示 ERAP1 （rs26653、rs30187、rs27524）與HLA-C?06：02在銀屑病發(fā)病中不存在交互作用，推測可能與不同的SNP位點(diǎn)有關(guān)。可見ERAP1與HLA-C在銀屑病發(fā)病中存在交互作用，但對不同的SNP位點(diǎn)，基因間的交互作用可能也有區(qū)別。

3　結(jié)論

隨著對ERAP1基因結(jié)構(gòu)、功能和在疾病中發(fā)病機(jī)制的深入研究，對其復(fù)雜性和生物學(xué)多樣性的認(rèn)識(shí)正在形成，研究中心是酶在MHC-I類分子加工中的作用。有研究報(bào)道ERAP1多態(tài)性對HLA-B27多肽組具有顯著影響，表明ERAP1和MHC-I類之間功能性的相互作用在MHC-I類相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制中非常重要，并且這種相互作用是由MHC-I類分子結(jié)合肽介導(dǎo)。ERAP1在MHC-I類相關(guān)疾病中的主要作用是通過對MHC結(jié)合多肽組的影響，從而在這些疾病的發(fā)病機(jī)制中起到關(guān)鍵性的作用。生物分析和GWAS研究表明ERAP1參與銀屑病多個(gè)病理過程。

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（收稿：2015-08-05 修回：2015-08-15）

Update of ERAP1 and psoriasis

XU Yu，WANG Zaixing，DOU Jinfa，YANG Sen.
Institute of Dermatology，Department of Dermatology，F(xiàn)irst Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei 230032，China
Corresponding author：yangsen@medmail.com.cn

Endoplasmic reticulum aminopeptidase1（ERAP1）is a gene located in the region of 5q15 with immunologic function.The gene primarily encodes a multifunctional enzyme belonging to the M1 family of aminopeptidases，which plays an important role in the regulation of blood pressure，angiogenesis，shedding of several cytokine receptors in ectodomain and processing of antigenic peptides.ERAP1gene polymorphism is associated with the pathogenesis of psoriasis.The structure and function of ERAP1 and the relation between ERAP1 and psoriasis are reviewed in this paper.

ERAP1；susceptibility gene；psoriasis

楊森，E-mail：yangsen@medmail.com.cn

國家自然科學(xué)基金（編號(hào)：81271747）

安徽醫(yī)科大學(xué)皮膚病研究所，安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院皮膚性病科，合肥，230032

☆安徽醫(yī)科大學(xué)2013級(jí)在讀碩士研究生