ERAP1基因與銀屑病相關(guān)性研究進(jìn)展

包佳，韓建文

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

銀屑病是以紅斑、鱗屑為主要表現(xiàn)的常見慢性皮膚病，不同人種不同地區(qū)患病率存在差異[1]，歐洲患病率最高，美國患病率在2.2%～2.6%之間，而亞洲患病率較低，中國為0.47%[2]，患病率呈現(xiàn)逐年增高的趨勢。銀屑病在任何年齡段均可發(fā)病，但有2個(gè)發(fā)病高峰，第1個(gè)在20～30歲，第2個(gè)在50～60歲[3]。銀屑病病情易反復(fù)，患病后患者心理壓力大，易影響個(gè)人生活質(zhì)量，但其病因和發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前尚不十分清楚，與遺傳、免疫、環(huán)境等均有相關(guān)性。其中遺傳背景起著關(guān)鍵作用，通過連鎖分析、候選基因關(guān)聯(lián)分析研究、全基因組關(guān)聯(lián)分析研究（GWAS）及全基因組（全外顯子）測序研究等多種研究方法，目前已經(jīng)鑒定的銀屑病易感基因已經(jīng)超過46個(gè)，包括：人類白細(xì)胞抗原（HLA）-C、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氨基肽酶（ERAP）1、晚期角質(zhì)化包膜蛋白（LCE）基因簇中LCE3C和LCE3B基因缺失（LCE3C_LCE3B-del）、白細(xì)胞介素（IL）-4、IL-12B，IL-23A、IL-23R、腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子3相互作用蛋白2（TRAF3IP2）、NF-κB抑制劑-α（NFKBIA）、解旋酶C誘導(dǎo)干擾素結(jié)構(gòu)域蛋白 1（IFIH1）、Zeta 相關(guān)蛋白-70（ZAP70）等[4]，其中以HLA-C與銀屑病的關(guān)系最為密切。ERAP1與銀屑病有相關(guān)性已在各種族的研究中得到證實(shí)，并且有研究提示該基因與HLA-C有相關(guān)性。ERAP1基因?yàn)樽鳛橐环N剪切酶，修飾呈遞至主要組織相容性復(fù)合體（MHC）Ⅰ類分子的抗原肽[5]，與細(xì)胞免疫表達(dá)相關(guān)，從而參與銀屑病發(fā)病過程。

1 ERAP1與銀屑病

1.1 ERAP1基因的結(jié)構(gòu)與功能 ERAP1位于染色體5q15，序列全長47 379 bp，包含27個(gè)外顯子，是一種干擾素（IFN）-γ誘導(dǎo)的氨基肽酶，屬于鋅金屬肽酶M1家族。GAMEN和HExxHx18E序列基序是其結(jié)構(gòu)特征。ERAP1的晶體結(jié)構(gòu)示有4個(gè)蛋白結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域Ⅰ（殘基46-254）由β-折疊組成，包裝催化結(jié)構(gòu)域并通過細(xì)長環(huán)連接與結(jié)構(gòu)域Ⅳ相互作用。結(jié)構(gòu)域Ⅱ（殘基255-529），由N末端亞結(jié)構(gòu)域組成（由1個(gè)α-螺旋和5個(gè)β-折疊組成），為嗜熱菌蛋白酶樣催化結(jié)構(gòu)域，可與鋅結(jié)合，并與外源肽特異性相互作用相關(guān)。結(jié)構(gòu)域Ⅲ（殘基530-614），由小的β-三明治組成。結(jié)構(gòu)域Ⅳ（殘基615-940）由16個(gè)大小不等的α-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。形成一個(gè)螺旋狀碗的凹面表面和閉合狀態(tài)的拱形催化域，構(gòu)域Ⅳ從活化位點(diǎn)處延伸，形成一個(gè)大的封閉的中心腔，為較大肽提供潛在結(jié)合位點(diǎn)[6]。ERAP1作為一種剪切酶，主要修飾內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的前體肽，這些前體肽來源于由蛋白水解產(chǎn)生的蛋白水解片段。ERAP1傾向于對(duì)疏水的羧基末端的9-16個(gè)殘基的底物進(jìn)行水解，可將前體肽（9-16個(gè)氨基酸）剪切至8～9個(gè)氨基酸，呈遞至MHCI類分子形成抗原肽，被抗原加工相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)體（TAP）有效轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中[7]。CD8T細(xì)胞通過相互作用識(shí)別T細(xì)胞受體（TCR），從而識(shí)別由MHCⅠ類分子提呈的內(nèi)源性抗原肽，對(duì)免疫起調(diào)節(jié)作用。ERAP1有高度多態(tài)性，在ERAP1基因不同的結(jié)構(gòu)和位置上的變異可能對(duì)其生物學(xué)功能有著潛在的影響，如rs2287987（M349V）位于活性位置，rsl7482078（R725Q） 和 rs27044（Q730E）位于C端空腔的內(nèi)部表面可能影響底物序列 或 特 異 性 長 度 。 rs26653（R127P），rs30187（K528R）和 rsl0050860（D575N）位于連接區(qū)域能夠通過依次改變開放和關(guān)閉結(jié)構(gòu)而間接影響酶的特異性和活性[8]。

ERAP1還參與幾種細(xì)胞因子結(jié)合蛋白受體的剪切，包括1型腫瘤壞死因子受體（TNF-R1），IL-6受體 α（IL-6Rα）和 2型 IL-1受體（IL-1R2）等，從而下調(diào)他們的信號(hào)強(qiáng)度，在免疫和炎性反應(yīng)中起重要作用。研究表明，除銀屑病外，ERAP1還與與腫瘤、血壓調(diào)節(jié)、血管生成，強(qiáng)直性脊柱炎、白塞病等多種疾病發(fā)病均有相關(guān)性[9]。

1.2 ERAP1基因與銀屑病遺傳學(xué)關(guān)系 在歐美洲相關(guān)研究中，證明多個(gè)ERAP1基因變異與銀屑病有明顯相關(guān)性。Tsoi等[10]通過對(duì)歐洲10 588例銀屑病患者及22 806例健康對(duì)照遺傳學(xué)研究，結(jié)果顯示，ERAP1基因上的SNP rs27432與銀屑病有相關(guān)性（P=1.9×10-12，OR=1.20）。Stawczyk-Macieja 等[11]通過對(duì)波蘭北部人口中148例尋常型銀屑病患者及146名健康對(duì)照的關(guān)聯(lián)分析研究發(fā)現(xiàn)ERAP1 rs26653與銀屑病相關(guān)（P=3.11×10-5），rs26653等位基因G的存在顯著增加了銀屑病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。Wis′niewski等[12]通過波蘭461例銀屑病患者及454例健康對(duì)照進(jìn)行研究。對(duì)ERAP1的SNPs rs27524，rs27044（E730Q），rs30187（R528K），rs2287987（M349V）和rs26653基因及ERAP2（rs2248374）及HLA-C關(guān)于銀屑病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，單倍型組合 rs2248374G（-）/rs27524A/rs27044G（Q）/rs30187T（K）/rs2287987T（M）在患者中比例高于對(duì)照，并闡明非同義rs30187C＞T將位于結(jié)構(gòu)域III的起始位置的蛋白質(zhì)編碼的氨基酸從精氨酸（R）改變?yōu)榈?28位的賴氨酸（K），使ERAP1表面活性位點(diǎn)未直接接觸底物，影響銀屑病病原性肽生成，進(jìn)一步從基因功能角度提示ERAP1參與銀屑病的發(fā)病機(jī)制。

Ombrello等[13]進(jìn)行了ERAP1與MHCI相關(guān)的銀屑病、強(qiáng)直性脊柱炎等炎癥性疾病致病的研究，其中 ERAP1SNP 包括 rs3734016（E56K）、rs26653（P127R）、rs26618（I276M）、rs27895（G346D）、rs2287987（M349V）、rs30187（K528R）、rs10050860（D575N）、rs17482078（R725Q）、rs27044（Q730E），研究結(jié)果示單倍型組合E56/R127/I276/G346/M349/K528/D575/R725/Q730是銀屑病發(fā)病的危險(xiǎn)因素。ERAP1有顯著的多態(tài)性，其蛋白質(zhì)不同氨基酸的變化，可以影響酶活性和底物結(jié)合。其中，K528R和R725Q可顯著降低ERAP1活性。Lys528Arg顯著降低ERAP1活性，D575N可以使得ERAP1活性增加。D575N和R725Q 2個(gè)變異間有高連鎖不平衡（LD），Asp575/Arg725組合顯示出比Asn575/Gln725更高的活性。除了對(duì)ERAP1活性的直接影響外，K528R多態(tài)性影響著ERAP1表達(dá)水平的差異。Lys528可以引起較高ERAP1的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)表達(dá)。這些研究結(jié)果表明ERAP1的多態(tài)性影響ERAP1的活性及蛋白質(zhì)表達(dá)，可能與銀屑病的發(fā)病有關(guān)。ERAP1基因與銀屑病及強(qiáng)直性脊柱炎均有相關(guān)性，rs30187和rs27044同時(shí)為銀屑病及強(qiáng)直性脊柱炎的變異基因位點(diǎn)，上述單倍體組合不僅為銀屑病發(fā)病的危險(xiǎn)因素，同時(shí)也為強(qiáng)直性脊柱炎發(fā)病的危險(xiǎn)因素。而單倍體組合 E56/P127/I276/G34；6/M349/K528/D575/R725/Q730和E56/R127/I276/G346/M349/K528/D575/R725/E730僅為強(qiáng)直性脊柱炎的危險(xiǎn)因素，而在銀屑病中并沒有相關(guān)性。

在亞洲人群中，多項(xiàng)研究也表明ERAP1與銀屑病相關(guān)。Das等[14]在印度東部人群中911例銀屑病患者同1 020例健康對(duì)照進(jìn)行病例對(duì)照，研究ERAP1的非同義SNP在不同的外顯子中的作用，包括 rs26653（R127P），rs30187（K528R），rs27044（Q730E）。結(jié)果顯示 rs30187（OR=1.35，P=7.4×10-4）和 rs27044（OR=1.24，P=5.8×10-3）2 個(gè)等位基因與銀屑病顯著相關(guān)，而rs26653無顯著相關(guān)性。對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析結(jié)果示rs27044（Q730E）導(dǎo)致長肽結(jié)合障礙，rs30187（K528R）影響蛋白質(zhì)集合的構(gòu)象分布，由此對(duì)ERAP1的調(diào)控產(chǎn)生不利影響，參與銀屑病的發(fā)病過程。上述SNPs位點(diǎn)與銀屑病的關(guān)系，與歐洲相關(guān)研究SNPs與銀屑病相關(guān)研究結(jié)果有所不同，這可能是因?yàn)椴煌貐^(qū)不同種族的遺傳異質(zhì)性有關(guān)。

Tang等[15]對(duì)我國人口中9 946例銀屑病病例和9 906例對(duì)照組進(jìn)行遺傳學(xué)研究，結(jié)果示ERAP1上的 rs27044（Q730E）和 rs26653（R127P）與銀屑病明顯相關(guān)（分別為 P=2.16×10-14，OR=0.86；P=5.27×10-12，OR=0.87）。rs151823與銀屑病可能相關(guān)（P=9.98×10-5，OR=0.90），而 rs30187（ERAP1）在這次的研究中未顯示與銀屑病有關(guān)（P＞0.05）。rs27044影響α-螺旋基序的氨基酸730（Q730E），參與ERAP1蛋白內(nèi)部結(jié)構(gòu)。野生型谷氨酰胺殘基是中性的，而突變的谷氨酸殘基帶負(fù)電荷，與α-螺旋和ERAP1的蛋白質(zhì)骨架相互作用，影響ERAP1抗原提呈過程。韓建文等[16]通過我國尋常型銀屑?。≒sV）患者289例，對(duì)照組292例進(jìn)行遺傳學(xué)研究，研究顯示ERAP1SNP（rs30187和rs26653）與早發(fā)型（發(fā)病年齡≤40歲）PsV相關(guān)，而與晚發(fā)型（發(fā)病年齡＞40歲）PsV無關(guān)。Fu等[17]進(jìn)行相關(guān)研究，研究結(jié)果同樣提示rs26653多態(tài)性可能會(huì)增加中國漢族人群PsV的風(fēng)險(xiǎn)，其CC基因型與C等位基因與PsV的早期發(fā)作呈正相關(guān)（P=0.036，OR=2.080，95%CI=1.044-4.145；P=0.034，OR=1.443，95%CI=1.028～2.024），并且有家族史的亞組的 PsV 風(fēng)險(xiǎn)增加（P=0.029，OR=2.149，95%CI=1.075 ～4.296；P=0.027，OR=1.466，95%CI=1.044 ～2.059）。Yang等[18]對(duì)我國974例銀屑病患者（其中關(guān)節(jié)型銀屑病379例，PsV595例）與1181例健康對(duì)照進(jìn)行研究，結(jié)果顯示rs27524與銀屑病有相關(guān)性，不僅與 PsV rs27524（P=1.17×10-3，OR=1.27）有相關(guān)性，與關(guān)節(jié)型銀屑病也有相關(guān)性（P=1.25×10-3，OR=1.32）。

目前報(bào)道的與銀屑病相關(guān)的ERAP1基因變異包 括 有 12 個(gè) ：rs27432、rs26653、rs27524、rs27044、rs30187、rs3734016、rs26618、rs27895、rs2287987、rs10050860、rs17482078、rs151823。由于遺傳異質(zhì)性問題，與銀屑病的在不同人群不同地區(qū)中，銀屑病相關(guān)的ERAP1基因遺傳變異不完全相同。在歐洲人群與我國漢族人群研究結(jié)果相一致的有4個(gè)（rs27044、rs26653、rs30187、rs27524），我國漢族人群有研究報(bào)道而歐洲人群未報(bào)道的銀屑病相關(guān)遺傳變異有rs151823，歐洲人群報(bào)道而中國漢族人群未發(fā)現(xiàn)的銀屑病相關(guān)變異有7個(gè)（rs27432、rs3734016、rs26618、rs27895、rs2287987、rs10050860、rs17482078）。

1.3 ERAP1與銀屑病功能的相關(guān)性 馮燕艷[19]運(yùn)用實(shí)時(shí)定量反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈法（RT-PCR）和Westernblot的方法，分別從mRNA和蛋白水平，對(duì)中國漢族、維吾爾族銀屑病患者皮損組織和正常人群皮膚組織中ERAP1的表達(dá)水平進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示免疫組織化學(xué)法在銀屑病皮損組織和正常皮膚組織基底細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞均可檢測ERAP1蛋白表達(dá)。銀屑病早期炎性反應(yīng)較重皮損中大部分生發(fā)層細(xì)胞ERAP1陽性表達(dá)明顯增多。而在晚期或穩(wěn)定期皮損內(nèi)僅有靠近基底層的少量棘細(xì)胞出現(xiàn)陽性表達(dá)。western-blot法在銀屑病皮損組織和正常皮膚組織中均未檢測到ERAP1蛋白。通過逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）在人類正常皮膚組織和銀屑病皮損組織均檢測到ERAP1基因mRNA的表達(dá)，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。許麗娜等[20]通過對(duì)49例銀屑病患者進(jìn)行病程分期（進(jìn)展期和穩(wěn)定期2組，退行期未納入其中），應(yīng)用免疫組化方法研究ERAP1表達(dá)的蛋白質(zhì)與銀屑病的相關(guān)性，結(jié)果顯示進(jìn)展期和穩(wěn)定期的PsV患者的皮損中均存在ERAP1蛋白的表達(dá)。且穩(wěn)定期多見ERAP1蛋白在表皮內(nèi)彌漫性、均一陽性表達(dá)，進(jìn)展期ERAP1蛋白在表皮內(nèi)上部表達(dá)較強(qiáng)，下部表達(dá)較弱。這可能與MHCI及CD8+T細(xì)胞免疫應(yīng)答有關(guān)：銀屑病表皮早期CD8+T及CD4+T浸潤，主要為CD4+T細(xì)胞，而穩(wěn)定期多為CD8+T細(xì)胞浸潤。上述研究提示ERAP1、MHCI、CD8+T可能與銀屑病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。

2 ERAP1、HLA與銀屑病的關(guān)系

2.1 HLA與銀屑病 銀屑病與MHC區(qū)域內(nèi)的變異密切相關(guān)，但其發(fā)生發(fā)展機(jī)制尚未完全闡明。Okada等[21]通過對(duì)歐洲9 247例銀屑病患者同13 589例健康對(duì)照進(jìn)行關(guān)于MHC地區(qū)HLA變異與銀屑病的易感性進(jìn)行了精細(xì)定位研究。研究結(jié)果顯示，同既往研究結(jié)果一致，HLA-C*0602（OR=3.26）與銀屑病發(fā)病相關(guān)性最強(qiáng)。除此以外，還存在其他風(fēng)險(xiǎn)變異抗原基因相關(guān)，包括HLA-A的Val95（OR=1.31，HLA-B 的 Cys67（OR=1.56），Met67（OR=1.44），和Asp9（OR=1.33）。HLA-C*12：03（OR=1.38）和 HLADQA1Arg53（OR=1.07）也與銀屑病的易感性相關(guān)。Shawkatová 等[22]研究示 DRB1*07（OR=2.56）和DQB1*02（OR=1.09）與銀屑病顯著相關(guān)，而DRB*01（OR=0.05）負(fù)相關(guān)，并證實(shí)HLA-C*06和DRB1*07是銀屑病重要的遺傳危險(xiǎn)因素。HLA基因在疾病的發(fā)病機(jī)制中的作用尚不完全清楚。這些研究結(jié)果有助于闡明這種令人困擾的疾病的發(fā)病機(jī)制，并確定更具體有效的治療靶點(diǎn)。

2.2 ERAP1和HLA二者的相關(guān)作用對(duì)銀屑病的影響 通過遺傳學(xué)相關(guān)研究，HLA與ERAP1與銀屑病的易感性相關(guān)[23]。Stange等[24]通過對(duì)歐洲2 622例銀屑病及5 667例健康對(duì)照分析證實(shí)了rs27524和rs30187等位基因與HLA-C有交互作用。Das等[14]在印度東部人群中對(duì)于ERAP1、HLA-C*06與銀屑病的關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)ERAP1的3個(gè)非同義SNPs（rs27044、rs30187、rs26653）僅在 HLA-C*06 陽性時(shí)與銀屑病有關(guān)（分別為 P=1.2×10-2，OR=1.53；P=2.6×10-3，OR=1.85；P=4.9×10-2，OR=1.33）。學(xué)者進(jìn)一步對(duì)這3種SNPs分析了HLA-C*06和ERAP1的聯(lián)合作用對(duì)銀屑病的影響進(jìn)行研究，結(jié)果顯示除外在rs30187的TT變異的情況下，這3種SNPs僅在HLA-C*06等位基因陽性時(shí)才產(chǎn)生顯著風(fēng)險(xiǎn)。HLAC陽性時(shí)，rs26653引起發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加了5～6.5倍，rs30187風(fēng)險(xiǎn)增加了7～8倍，rs27044風(fēng)險(xiǎn)增加了6～7倍。這些數(shù)據(jù)表明HLA-C*06和ERAP1之間可能存在相互作用。進(jìn)一步研究示HLA-C*06和rs27044之間相互作用僅與Ⅰ型銀屑病相關(guān)，這與中國Sun等[25]的研究一致。此項(xiàng)研究表明，ERAP1和HLA可能存在組合效應(yīng)，不能除外HLA與ERAP1聯(lián)合作用引起銀屑病的發(fā)生。

Lysell等[26]通過對(duì)瑞典513例銀屑病病例與1 235例對(duì)照進(jìn)行遺傳學(xué)分析，并對(duì)患者年齡進(jìn)行分層分析，結(jié)果顯示了ERAP1基因上的rs26653與銀屑病的相關(guān)性不僅限于HLA-C*06：02陽性個(gè)體。在發(fā)病年齡層（10～20歲）的銀屑病患者中，當(dāng)HLA-C*06：02陰性時(shí)，rs26653GC/CC銀屑病的易感性相關(guān)（OR=1.59）[27]。波蘭的一項(xiàng)研究顯示ERAP1/ERAP2基因上的單倍體組合rs2248374A/rs2287987T（M）/rs30187C（R）/rs27044C（E）/rs27524G在HLA-C06：02陰性時(shí)與銀屑病的易感性有關(guān)（P=0.01，OR=1.43）[11]。

上述研究提示，ERAP1變異與HLA-C*06：02可能存在相互作用，可增加銀屑病的易感性，但是，ERAP1作為銀屑病的易感基因，不僅僅在HLAC*06：02陽性的情況下與銀屑病相關(guān)，在HLAC*06：02陰性的情況下與銀屑病也有相關(guān)性。此外，研究表明ERAP1還與多個(gè)HLA相關(guān)疾病有關(guān)，包括HLA*A29相關(guān)的鳥類脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜病變，HLA*B27相關(guān)的強(qiáng)直性脊柱炎，HLA*B51相關(guān)的白塞氏病等[28]。因此，ERAP1與HLA如何交互作用對(duì)疾病產(chǎn)生影響仍需進(jìn)一步研究。

3 小結(jié)

銀屑病為易復(fù)發(fā)的炎癥性皮膚病，ERAP1基因與銀屑病的發(fā)病可能有相關(guān)性。EPAP1基因有高度多態(tài)性，變異可能會(huì)影響到其結(jié)構(gòu)與功能。由于ERAP1基因參與修飾呈遞至MHCⅠ分子的抗原肽，與銀屑病相關(guān)的ERAP1基因變異可能影響蛋白的活性或表達(dá)的改變可能影響抗原剪切提呈過程，進(jìn)而參與銀屑病的發(fā)病。在銀屑病患者皮損中也可見銀屑病ERAP1表達(dá)的蛋白。而不同地區(qū)不同人群中，與銀屑病相關(guān)的ERAP1基因變異不盡相同，這可能與遺傳異質(zhì)性有關(guān)。ERAP1與HLA-C之間存在相互作用，而這種相互作用可能會(huì)影響到銀屑病的發(fā)病，并影響銀屑病的易感性。當(dāng)HLA-C陰性時(shí)，ERAP1與銀屑病也有相關(guān)性。對(duì)于ERAP1及HLA基因如何進(jìn)行交互作用，又如何參與銀屑病的發(fā)病目前尚不清楚，仍需要大量的遺傳學(xué)、功能學(xué)方面的研究來闡明。