磷酸二酯酶 3A，cGMP 抑制，高血压和短指综合征

环核苷酸磷酸二酯酶（PDE）由一组复杂的酶组成，至少有 5 个主要的 PDE 家族或类别已被鉴定出来，具有独特的特性。cGMP 抑制的 cAMP PDE（cGI-PDE）家族的成员，例如 PDE3A，其特征在于对 cAMP 和 cGMP 的高亲和力以及 cGMP 和某些正性肌力药物对它们的 cAMP 水解活性的竞争性抑制（Meacci 等，1992）。

▼ 克隆与表达
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Meacci 等人（1992）从人心脏 cDNA 文库中克隆了心肌 cGI-PDE、PDE3A 的 cDNA。ORF 编码 125 kD 的预测蛋白质。单个 mRNA 种类与包含整个 ORF 的 cDNA 的 4-kb EcoRI 限制性片段杂交。推导的氨基酸序列的 C 端区域包含在哺乳动物 PDE 家族中保守的推定催化域。

唐等人（1997）使用 RT-PCR 来鉴定人血小板中表达的 PDE3 酶。他们发现该酶由与心肌 PDE3A 相同的基因编码，尽管他们不排除在 N 末端进行选择性剪接的可能性。

通过对人类精子的免疫细胞化学分析，Lefievre 等人（2002）在精子头部的顶体后段检测到 PDE3A。蛋白质印迹分析检测到表观分子量为 97 kD 的 PDE3A，并且大多数 PDE3A 蛋白在可溶部分。

通过 RNA 原位杂交，Maass 等人（2015）证明了在胚胎第 12.5 天和第 13.5 天在发育中的小鼠中，在涉及指趾形成的域中的软骨形成 Pde3a 表达。

▼ 基因功能
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Meacci 等人（1992）获得了 PDE3A 的 cAMP 水解活性被 cGMP 抑制的直接证据。

通过分析缺失突变体，Tang 等人（1997）发现 PDE3A N 末端的缺失增强了其相对于 cAMP 的 cGMP 水解。因此，作者建议，各种 PDE 的不同 N 末端的作用可能是发挥底物特异性。

▼ 分子遗传学
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在 6 个不相关的高血压和短指综合征家族（HTNB; 112410 ）中，Maass 等人（2015）鉴定了聚集在 PDE3A 基因外显子 4 中的杂合错义突变（ 123805.0001 - 123805.0006 ）。功能分析表明，这些突变会增加蛋白激酶 A 介导的 PDE3A 磷酸化，从而导致 cAMP 水解活性增加和细胞增殖增强的功能获得。此外，磷酸化 VASP（ 601703 ）的水平降低，PTHRP（PTHLH; 168470 ）的水平失调。马斯等人（2015）表明这些突变通过导致外周血管阻力普遍增加而导致高血压。

▼ 动物模型
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哺乳动物卵母细胞生理上停滞在前期 I，即第一次减数分裂的前期，直到排卵前不久。哺乳动物和两栖动物卵母细胞体外的减数分裂成熟被 cAMP 阻断。PDE3A 主要负责卵母细胞 cAMP 的水解。马夏雷利等人（2004）研究了通过同源重组产生的 Pde3a 缺陷小鼠。Pde3a -/- 雌性能够存活并排卵正常数量的卵母细胞，但完全不能生育，因为排卵的卵母细胞在胚泡阶段停滞，因此无法受精。Pde3a -/- 卵母细胞缺乏 cAMP 特异性 PDE 活性，含有增加的 cAMP 水平，并且未能在体外自发成熟（长达 48 小时）。通过用化学试剂抑制蛋白激酶 A（PKA；参见176911）或通过注射蛋白激酶抑制剂（PKI；参见606059）肽或编码磷酸酶 CDC25 的 mRNA（157680）恢复缺陷卵母细胞的减数分裂成熟），这证实增加的 cAMP-PKA 信号是减数分裂阻断的原因。经历生发囊泡破裂的 Pde3a -/- 卵母细胞表现出成熟促进因子（MPF）和 MAPK（见176872）的激活，完成了第一次挤出极体的减数分裂，并变得有能力通过精子受精。Masciarelli 等人的工作（2004）提供的遗传证据表明体内和体外减数分裂的恢复需要 PDE3A 活性。建议将抑制卵母细胞成熟作为一种潜在的避孕策略。

▼ 等位基因变体（ 6 精选示例）：
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.0001 高血压和短指综合征
PDE3A、THR445ASN
土耳其 7 代大家族的 30 名成员患有高血压和短指综合征（HTNB; 112410 ），最初由Bilgituran 等人报道（1973），马斯等人（2015）鉴定了 PDE3A 基因外显子 4 中 c.1334C-A 颠换（c.1334C-A，NM_000921）的杂合性，导致高度保守结构域内残基的 thr445 到 asn（T445N）取代. 在 52 名未受影响的家庭成员、200 名不相关的白种人对照或 1000 基因组计划或外显子组变体服务器数据库中未发现该突变。BDE 相关基因 PTHLH（ 168470）与年龄和性别匹配的对照相比，在软骨诱导的患者成纤维细胞中显着下调。HeLa 细胞的功能分析显示，与野生型相比，T445N 突变体的 cAMP 水平显着降低，表明存在功能获得性突变。在 HeLa 细胞增殖测定以及患者来源的血管平滑肌细胞中，Maass 等人（2015）发现 T445N 突变体的有丝分裂率高于野生型 PDE3A，这与在受影响个体中观察到的增生性动脉壁一致。

.0002 高血压和短指综合征
PDE3A、THR445ALA
在患有高血压和短指综合征（HTNB; 112410 ）的法国家庭 2 代以上的 3 名受影响成员中，Maass 等人（2015）鉴定了 PDE3A 基因外显子 4 中 c.1333A-G 转变（c.1333A-G，NM_000921）的杂合性，导致高度保守结构域内残基的 thr445 到 ala（T445A）取代. 3 个未受影响的家庭成员中不存在该突变。HeLa 细胞的功能分析显示，与野生型相比，T445A 突变体的 cAMP 水平显着降低，表明存在功能获得性突变。

.0003 高血压和短指综合征
PDE3A、THR445SER
在患有高血压和短指综合征（HTNB; 112410 ）的美国家庭 3 代以上的 4 名受影响成员中，Maass 等人（2015）鉴定了 PDE3A 基因外显子 4 中 c.1334C-G 颠换（c.1334C-G，NM_000921）的杂合性，导致高度保守结构域内残基的 thr445 到 ser（T445S）取代. 3 个未受影响的家庭成员中不存在该突变。HeLa 细胞的功能分析显示，与野生型相比，T445S 突变体的 cAMP 水平显着降低，表明功能获得性突变。

.0004 高血压和短指综合征
PDE3A, ALA447THR
在患有高血压和短指综合征（HTNB; 112410 ）的南非家庭的一名受影响个体中，Maass 等人（2015）鉴定了 PDE3A 基因外显子 4 中 c.1339G-A 转变（c.1339G-A，NM_000921）的杂合性，导致高度保守结构域内残基的 ala447 到 thr（A447T）取代. 该突变在 4 个未受影响的家庭成员中不存在。HeLa 细胞的功能分析显示，与野生型相比，A447T 突变体的 cAMP 水平显着降低，表明存在功能获得性突变。

.0005 高血压和短指综合征
PDE3A, ALA447VAL
在来自加拿大第三代高血压和短指综合征（HTNB; 112410 ）家族的 4 名患者中，Maass 等人（2015）鉴定了 PDE3A 基因外显子 4 中 c.1340C-T 转换（c.1340C-T，NM_000921）的杂合性，导致高度保守结构域内残基的 ala447-to-val（A447V）取代. 在未受影响的家庭成员中未发现该突变。HeLa 细胞的功能分析显示，与野生型相比，A447V 突变体的 cAMP 水平显着降低，表明存在功能获得性突变。

.0006 高血压和短指综合征
PDE3A、GLY449VAL
在来自加拿大第三代高血压和短指综合征（HTNB; 112410 ）家族的 6 名患者中，Maass 等人（2015）鉴定了 PDE3A 基因外显子 4 中 c.1346G-T 颠换（c.1346G-T，NM_000921）的杂合性，导致高度保守结构域内残基的 gly449-to-val（G449V）取代. 在 5 名未受影响的家庭成员中未检测到该突变。HeLa 细胞的功能分析显示，与野生型相比，G449V 突变体的 cAMP 水平显着降低，表明存在功能获得性突变。