线粒体碳酐酶 V

CA5A 基因编码一种线粒体内碳酸酐酶，它对于为多种线粒体酶提供碳酸氢盐（HCO3-）至关重要（van Karnebeek 等人总结，2014 年）。

▼ 基因家族
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碳酸酐酶（CA）是一类锌金属酶。有关 CA 系列的背景信息，请参阅114800。

▼ 克隆与表达
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Nagao 等人使用可能编码线粒体碳酸酐酶的小鼠 cDNA（1993）从人肝脏 cDNA 文库中分离出编码人 CA V 的全长 cDNA 克隆。N-末端序列直接在从用 cDNA 转染的 COS 细胞纯化的 30-kD 可溶性 CAV 上确定。这些序列数据表明将前体多肽加工成成熟的人 CA V 涉及去除 38 个氨基酸的线粒体前导序列。长尾等人（1993）发现成熟人 CA V 推导的 267 个氨基酸序列与先前表征的人 CA 的氨基酸序列有 30% 到 49% 的同源性，与从小鼠 CA5 cDNA 推断的氨基酸序列有 76% 同源。

通过 RT-PCR 分析，Fujikawa-Adachi 等人（1999）仅在肝脏中检测到 CA5，而他们在胰腺、肾脏、唾液腺和脊髓中检测到另一种线粒体碳酸酐酶CA5B（ 300230 ），但未在肝脏中检测到。

长尾等人（1994）证明同源小鼠和大鼠 cDNA 在转染的 COS 细胞中均表达 CA 活性。他们确定了 N 端加工位点，这些位点被切割以产生在小鼠和大鼠肝脏中发现的成熟 31-kD 和 30-kD 形式。赫克等人（1994）从鼠科 cDNA 中表征了在细菌中表达的酶的动力学特性。

▼ 基因结构
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长尾等人（1995）表明人类 CA5 基因在大约 50 kb 的基因组 DNA 中包含 7 个外显子。外显子/内含子边界的位置与其他已知 CA 基因的位置相同。

▼ 测绘
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通过对来自人类/啮齿动物体细胞杂交体的 DNA 进行 PCR 分析，Nagao 等人（1993）将 CA5 基因定位到人类 16 号染色体，CA7 已定位到同一染色体。通过 FISH，Nagao 等人（1995）将 CA5 基因定位到 16q24.3。他们还注意到一个包含外显子 3-7 的未加工假基因，并将其对应到 16p12-p11.2。

拉基斯等人（1997）证明小鼠同源物，象征 Car5，对应到染色体 8。

▼ 分子遗传学
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在来自 3 个无关家庭的 4 名因碳酸酐酶 VA 缺乏（CA5AD；615751）而患有早发性高氨血症的患者中，van Karnebeek 等人（2014）在 CA5A 基因中发现了 3 个不同的纯合突变（ 114761.0001 - 114761.0003），导致酶功能丧失。第一个家族的突变是通过全外显子组测序发现的。这种疾病的临床特征是在婴儿期或幼儿期急性发作的脑病。生化评估显示多种代谢异常，包括代谢性酸中毒和呼吸性碱中毒。其他异常包括低血糖、血清乳酸和丙氨酸升高，以及向必需线粒体酶提供碳酸氢盐受损的证据。除了儿童早期的偶发性急性事件外，该疾病表现出相对良性的过程。

在 96 名早发性高氨血症患者的队列中，Diez-Fernandez 等人（2016）确定了 10 名 CA5A 基因双等位基因变异的患者。两名无关患者携带 glu241-to-lys 突变（E241K；114761.0004）。

▼ 等位基因变体（ 4 精选示例）：
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.0001 碳酐酶 VA 缺乏症，由于以下原因导致的高氨血症
CA5A、SER233PRO
在 2 名因碳酸酐酶 VA 缺乏（CA5AD；615751）而出现高氨血症的比利时苏格兰血统同胞中，van Karnebeek 等人（2014）鉴定了 CA5A 基因中的纯合 c.697T-C 转换，导致在底物结合区附近的高度保守残基处发生 ser233 到 pro（S233P）取代。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离，并且不存在于 dbSNP（build 137）或外显子组测序项目数据库中，也不存在于 100 个内部外显子组或 10内部基因组。COS-7 细胞的体外功能表达研究表明，与野生型相比，突变蛋白水平降低，残留活性降低约 20%。突变蛋白还表现出温度敏感性，在 40 摄氏度时几乎失去所有活性。研究结果与酶功能丧失一致。

.0002 碳酐酶 VA 缺乏症，由于以下原因导致的高氨血症
CA5A、555G-A
van Karnebeek 等人在一个男孩中，出生于无血缘关系的俄罗斯父母，患有碳酸酐酶 VA 缺乏症（CA5AD；615751 ）（2014）在 CA5A 基因的外显子 4 的最后一个碱基中发现了一个同义的 c.555G-A 转换，导致剪接位点改变和外显子 4 的框内删除。删除的转录本包含 3 个关键残基，并被预测导致酶活性显着受损或蛋白质错误折叠和降解。

.0003 碳酐酶 VA 缺乏症，由于以下原因导致的高氨血症
CA5A，4-KB DEL
van Karnebeek 等人在一个男孩中，出生于巴基斯坦近亲父母（家庭 3），患有碳酸酐酶 VA 缺乏症（CA5AD；615751）（2014）在 CA5A 基因中发现了纯合 4-kb 缺失，导致外显子 6 缺失。患者的肝活检显示 CA5A 蛋白缺失。未受影响的亲本对于缺失是杂合的。在患者的哥哥身上也发现了纯合缺失，据报道他 17 岁时没有严重的健康问题并拒绝进一步评估。范卡内贝克等（2014）注意到先证者儿童早期后的良性临床病程，并建议哥哥在儿童时期有较轻的表现，或者病情表现出家族内变异性，正如在其他先天性代谢缺陷中所观察到的那样。

迪兹-费尔南德斯等人（2016）确定了另外 5 个个体（患者 10-14）具有外显子 6 的框内缺失（c.619-3420_c.774+502del4078bp，NM_001739.1）。四名患者来自巴基斯坦家庭，其中一名为非血缘关系；1 名患者来自一个近亲印度教家庭。

.0004 碳酐酶 VA 缺乏症，由于以下原因导致的高氨血症
CA5A, GLU241LYS
在分别在 5 天和 4 天大时出现高氨血症危象的 2 名碳酸酐酶 VA 缺乏症（CA5AD; 615751 ）的新生儿（患者 7 和 8）中，Diez-Fernandez 等人（2016）报道了 CA5A 基因外显子 6 中核苷酸 721（c.721G-A，NM_001739.1）的 G 到 A 转换，导致密码子 241（E241K）处的谷氨酸到赖氨酸取代。患者7来自孟加拉血缘家庭，患者8来自血缘不明的巴基斯坦家庭。