羧肽酶E
羧肽酶 E（CPE; EC 3.4.17.10 ） 参与肽激素和神经递质的生物合成，包括胰岛素（INS; 176730 ）（ Chen et al., 2001 ）。
▼ 克隆与表达
------
曼瑟等人（1990）表征了来自人和大鼠脑 cDNA 文库的 CPE cDNA。推导出的 476 个氨基酸的人类蛋白质包含一个 N 端信号肽，后跟一个“pro”序列、一个聚精氨酸段和 2 个潜在的 N-糖基化位点。CPE 与 CPN（CPN1; 603103 ）具有最高的相似性。蛋白质印迹分析在人和大鼠脑裂解物中分别检测到表观分子量为 50 和 48 kD 的 CPE 蛋白。体外翻译的 CPE 对去糖基化敏感，表明它是一种糖蛋白。
Carrel 等人使用免疫组织化学分析（2009）检测到 Cpe 沿着培养的大鼠海马神经元的树突均匀分布。成年大鼠皮层的分级显示 Cpe 定位于神经元质膜标记物突触蛋白（见 STX1A, 186590 ）。大鼠脑 Cpe 在高 pH 值下从膜中释放出来，表明 Cpe 是一种外周膜蛋白。
▼ 测绘
------
霍尔等人（1993）通过对一组体细胞杂交 DNA 的 Southern 分析，将 CPE 基因分配给了 4 号染色体。纳格特等人（1995）指出小鼠 Cpe 基因对应到染色体 8。
▼ 基因功能
------
酷等人（1997）注意到分泌蛋白通常是通过非调节的组成性途径从细胞中释放出来的；然而，在神经和内分泌系统的神经内分泌细胞中，还有一个受调节的分泌途径（RSP），激素、神经肽和颗粒以钙依赖性方式分泌。这些肽激素和神经肽的较大的非活性前体被包装到 RSP 的颗粒中，并在颗粒内加工成活性肽，尽管早期加工步骤可能发生在反式高尔基网络。将 RSP 蛋白质与那些注定要进入质膜或其他区室（例如溶酶体）的蛋白质进行特异性分选是一个需要分选信号的主动和选择性过程。酷等人（1997）在垂体富含高尔基体和分泌颗粒膜中鉴定了这样的分选受体作为膜相关的 CPE。CPE 特异性结合受调控的分泌途径蛋白，包括激素原，但不是组成型分泌蛋白。酷等人（1997）表明，在缺乏 Cpe 的 Cpe（fat） 突变小鼠中（参见动物模型），垂体激素原阿片黑素皮质素原（POMC; 176830 ） 错配到组成型途径并以不受调节的方式分泌。因此，分选受体 Cpe 的消失导致这些基因缺陷小鼠的多种内分泌失调，包括高胰岛素原血症（ 176730 ） 和不育症。
卡雷尔等人（2009）发现人类 NOS1AP（ 605551 ）的长同种型（称为 NOS1AP-L）的过度表达减少了培养的大鼠海马神经元中初级和次级树突的生长。对大鼠脑裂解物的酵母 2 杂交分析表明，NOS1AP-L 的内部结构域与 Cpe 结合，这种相互作用通过免疫沉淀分析和蛋白质下拉分析得到证实。敲除大鼠海马神经元中的 Cpe 消除了 NOS1AP-L 过表达的影响，尽管单独敲除 Cpe 对树突分支几乎没有影响。卡雷尔等人（2009）得出结论，NOS1AP 和 CPE 之间的相互作用维持了未成熟的树突形态。
▼ 分子遗传学
------
BDV综合症
在一名 21 岁的苏丹妇女中，其父母是近亲，患有 BDV 综合征（BDVS; 619326 ），Alsters 等人（2015）确定了 CPE 基因移码突变的纯合性（ 114855.0001 ）。
在 3 个土耳其同胞中，出生于近亲父母，患有 BDVS，Durmaz 等人（2020）确定了 CPE 基因中无义突变（Y135X; 114855.0002 ） 的纯合性。
在来自叙利亚、埃及和巴基斯坦血统的 3 个无关家庭的 4 名患有 BDVS 的患者中，Bosch 等人（2021）鉴定了 CPE 基因中的纯合突变（114855.0003和114855.0004）。
待确认的关联
2 型糖尿病（T2D; 125853 ） 的特征之一是胰岛素原水平和/或胰岛素原与胰岛素的摩尔比升高，这表明胰岛素原加工酶的突变可能导致这种形式的糖尿病的发展。陈等人（2001）在一组德系 2 型糖尿病家族中扫描了 CPE 基因的突变，并确定了 5 个新的 SNP。其中之一是核苷酸 847 处的 C 到 T 转换，导致 arg283 到 trp（R283W） 变化。arg283 残基在 CPE 直向同源物和最具酶活性的金属羧肽酶中是保守的。在 272 个患有 2 型糖尿病的 Ashkenazi 家系中，Chen 等人（2001）发现 4 个家庭隔离了 R283W。在这 4 个家族中，遗传了该变异的一个副本的患者的 2 型糖尿病发病年龄要早得多。发现 R283W CPE 蛋白以低得多的效率切割肽底物，而且在升高的温度下稳定性较差。此外，R283W CPE 变体具有更窄的最适 pH 值，并且在 pH 6.0 至 6.5 时活性要低得多，这表明 R283W CPE 变体在反式高尔基体网络和未成熟的分泌囊泡中的活性明显低于野生型 CPE，其中酶体内的功能。陈等人（2001）预测，在纯合状态下，该突变体可能导致高胰岛素原血症和糖尿病。
▼ 动物模型
------
纳格特等人（1995）指出，“脂肪”突变纯合子的小鼠会出现肥胖和高血糖，可以通过外源性胰岛素治疗来抑制。“脂肪”突变对应到小鼠 8 号染色体，靠近 Cpe 基因，该基因编码一种处理激素原中间体（如胰岛素原）的酶。纳格特等人（1995）证明了与脂肪/脂肪胰岛和垂体提取物中几乎没有 Cpe 活性相关的胰岛素原加工缺陷。单个 ser202-to-pro 突变区分了突变的 Cpe 等位基因，并在体外消除了酶活性。因此，“脂肪”突变代表了由激素原加工途径中的遗传缺陷引起的肥胖-糖尿病综合征的首次证明。
梅等人（2009）与POMC产生的小鼠（176830）Foxo1的（的特异性-neuron消融136533）和观察到的CPE表达的增加，导致的α-MSH的选择性增加和β-内啡肽，这是CPE-相关处理的制品POMC 的。这种神经肽谱与 POMC-Foxo1 -/- 小鼠的食物摄入减少和正常能量消耗有关。CPE 表达被饮食诱导的肥胖下调，Foxo1 缺失抵消了这种降低，防止体重增加。瘦素（ 164160）） POMC-Foxo1 -/- 小鼠比野生型小鼠更显着地减少食物摄入，这与对瘦素的敏感性增加一致；出乎意料的是，POMC-Foxo1 -/- 小鼠的瘦素水平也几乎翻了一番。在 POMC-Foxo1 -/- 小鼠中看到的弓状核表型特征中的中度 Cpe 过度表达。梅等人（2009）得出结论，下丘脑 POMC 神经元中的 Foxo1 消融减少了食物摄入量，而不会同时降低能量消耗或瘦素水平，并且这种效果是由 CPE 介导的；他们表示，这是第一次将食欲减退和体重减轻与能量消耗和瘦素水平脱钩。
▼ 等位基因变体（ 4 精选示例）：
------
.0001 BDV综合症
CPE，23-BP DEL，NT76
在一名患有 BDV 综合征（BDVS; 619326 ）的近亲家庭的 21 岁苏丹妇女中，Alsters 等人（2015）鉴定了 CPE 基因外显子 1 中 23 bp 缺失（c.76_98del，NM_001873）的纯合性，导致移码和过早终止密码子（Glu26ArgfsTer68）。作者指出，在两个断点处都有一个精确的 7 核苷酸重复（GGGCGCC），表明存在微同源性介导的缺失机制。该突变与家族中的疾病分离，在 1000 基因组计划或 NHLBI 外显子组测序计划数据库中未发现，但在 ExAC 数据库中的 2 个白种人中以杂合状态存在。无法从先证者的哥哥那里获得 DNA，他在 21 岁时死于不明原因，还患有儿童期开始的严重肥胖、智力发育受损和生殖器不足。先证者血液样本中的 RT-PCR 显示无 CPE 表达，
.0002 BDV综合症
CPE, TYR135TER
Durmaz 等人在 3 个由近亲父母所生、患有 BDV 综合征（BDVS; 619326 ） 的土耳其同胞中（2020）确定了 CPE 基因中 c.405C-A 颠换（c.405C-A，NM_001873.4）的纯合性，导致 tyr135 到 ter（Y135X）取代。通过全外显子组测序鉴定并通过Sanger测序证实的突变在父母中以杂合状态存在。ExAC 或 gnomAD 数据库或包含 100 个对照的内部数据库中不存在该突变。没有进行功能研究。
.0003 BDV综合症
CPE, ARG121TER
在 3 名患者中，包括叙利亚同胞（患者 C-1 和 C-2）和无血缘关系的埃及患者（患者 D-1），均由近亲父母所生，患有 BDV 综合征（BDVS；619326），Bosch 等人（2021）确定了 CPE 基因外显子 2 中 c.361C-T 转变（c.361C-T，NM_001873.3）的纯合性，导致 arg121 到 ter（R121X）取代。通过全外显子组测序鉴定突变，并且父母被证明是携带者。没有进行功能研究。
.0004 BDV综合症
CPE, 1-BP DEL, NT994
在一名巴基斯坦患者（患者 E-1）中，其父母是近亲，患有 BDV 综合征（BDVS；619326），Bosch 等人（2021）确定了 CPE 基因外显子 6 中 1 bp 缺失（c.994del，NM_001873.3）的纯合性，导致移码和过早终止（Ser333AlafsTer22）。该突变是通过全外显子组测序发现的，父母被证明是携带者。没有进行功能研究。
