δ-氨基乙酰丙酸脱水酶，急性肝卟啉症

ALAD 基因编码δ-氨基乙酰丙酸脱水酶，也称为胆色素原合酶（PBGS；EC 4.2.1.24），一种催化卟啉和血红素生物合成途径的第二步的胞质酶。它由 2 个 δ-氨基乙酰丙酸盐（ALA） 分子形成单吡咯环胆色素原（ Ishida et al., 1992 ）。

▼ 克隆与表达

韦特穆尔等人（1986）鉴定了 2 个编码 ALAD 的 cDNA，他们声称这是人类血红素生物合成酶 cDNA 克隆的第一份报告。他们发现这 2 个 cDNA 克隆的核苷酸序列在 730 或 733 位不同，并编码 2 个不同的带电氨基酸，这可能是人类 ALAD 带电同工酶多态性的基础。

▼ 基因结构

卡亚等人（1994）确定 ALAD 基因跨越 15.9 kb 并包含 2 个替代的非编码外显子，1A 和 1B，以及 11 个编码外显子，2 到 12。在成人肝脏中鉴定出包含外显子 1A 而不是 1B 的管家转录本cDNA 文库，而在人类红白血病 cDNA 文库中检测到了包含外显子 1B 而不是 1A 的红细胞特异性转录物。管家外显子 1A 上游的启动子区域富含 GC，包含 3 个潜在的 Sp1 元件和一个 CCAAT 框。再往上游，有 3 个潜在的 GATA-1 结合位点和一个 AP1 位点。红细胞特异性外显子 1B 上游的启动子区域有几个 CACCC 框和 2 个潜在的 GATA-1 结合位点。卡亚等人（1994）用含有外显子 1A 或 1B 的氯霉素乙酰转移酶（CAT） 构建体转导 HeLa 和 K562 细胞。含有外显子 1A 的细胞在 HeLa 细胞中表达，而含有外显子 1B 的红细胞特异性构建体则不然。相比之下，管家和类红细胞构建体均在红白血病细胞中表达。

▼ 测绘

在连锁研究中，Amorim 等人（1982）排除了 ALAD 基因与 MNS、Fy、Jk、Rh、HLA、ACP1 和 PGM1 的连锁。K、PI、GPT、PGP、PGM3、GLO 和 BF 的密切联系（theta 0.05 或更小）也被排除在外。触珠蛋白在 0.20 或更低的 θ 下显示出 0.922 的 lod 分数。

艾伯格等人（1983）证明了 ALAD 与染色体 9q 上的 ABO-AK1-ORM 连锁群的连锁。最有可能的序列被判断为 ABO-AK1-ALADH-ORM。lod 和重组值如下：ABO-AK1（6.27, 0.13）；ABO-ALADH（5.38, 0.21）; ABO-ORM（5.06, 0.27）; AK1-ORM（1.63, 0.17）; ALADH-ORM（7.05, 0.13） 和 AK1-ALADH（2.45, 0.11）。

阿莫林等人（1984）提供了支持人类 9 号染色体分配的数据。博蒙特等人（1984）通过体细胞杂交研究将 ALAD 分配到 9 号染色体。他们使用了两种酶测定法：一种对人类酶具有特异性，另一种对啮齿动物和人类酶具有指示性。值的比率用于区分阳性和阴性克隆。王等人（1984）通过使用专门区分小鼠和人类酶的方法研究人-小鼠体细胞杂交体，将 ALAD 基因分配给 9q。Potluri 等人（1987）通过使用放射性碘标记的人 ALAD cDNA 的原位杂交将 ALAD 定位到 9q34。

结合 9q32-q34 区域的脉冲场凝胶电泳分析，该区域包含结节性硬化症-1 的基因（ 191100 ），Harris 等人（1993）发现 ALAD 基因座是他们研究的基因中最近的。

ALADH 与小鼠中的 ACO1（ 100880 ） 和 GALT（ 606999 ）相关联（Nadeau 和 Eicher，1982 年）。

▼ 分子遗传学

Battistuzzi 等人（1981）描述了氨基乙酰丙酸脱水酶的电泳多态性，并表明该酶由具有 2 个共同共显性等位基因（频率，0.94 和 0.06）的常染色体基因编码。彼得鲁奇等人（1982）在意大利研究了 ALADH 的多态性。

卡波蒂斯等人（1998）发现希腊的 ALADH1 和 ALADH2 等位基因的频率分别为 0.955 和 0.0455。Roychoudhury 和 Nei（1988）列出了等位基因变异的基因频率数据。

Plewinska 等人在患有严重婴儿期急性肝卟啉症（ 612740 ）的瑞典男孩中（1991）确定了 ALAD 基因中 2 个突变的复合杂合性（125270.0001和125270.0002）。红细胞中的 ALAD 活性低于对照值的 5%。

ALAD 卟啉症是一种罕见的常染色体隐性遗传病，在Jaffe 和 Stith（2007）的报告时，仅有 5 名患者出现了 ALAD 基因突变的复合杂合子。人类 PBGS 酶以功能不同的四级结构组装体（称为“吗啡素”）的平衡状态存在，其中一种功能性同源寡聚体可以解离、改变构象并重新结合成不同的寡聚体。在人类 PBGS 的情况下，这 2 个组件是高活性八聚体和低活性六聚体。贾菲和斯蒂思（2007）量化了常见和卟啉症相关变异的人类 PBGS 的吗啡因形式。在大肠杆菌中进行异源表达，然后在离子交换柱上分离八聚体和六聚体组件，结果表明 F12L（ 125270.0006 ）（100%）、R240W（ 125270.0004 ）（ 83%）（ G13 %）的六聚体百分比125270.0001 ）（48%）、A274T（ 125270.0005 ）（14%） 和 2 个其他变体明显大于野生型蛋白质 K59 和 N59（参见125270.0003）（分别为 0% 和 3%）。根据动力学分析，所有 8 种卟啉症相关变体都显示出形成六聚体的倾向增加。因此，所有卟啉症相关的人类 PBGS 变体都将 PBGS 的吗啡因平衡转向活性较低的六聚体。Jaffe 和 Stith（2007）提出，吗啡因组装的不平衡将构象疾病的定义扩大到朊病毒疾病之外，并且 ALAD 卟啉症是基于吗啡的构象疾病的第一个例子。

▼ 等位基因变体（ 8 精选示例）：

.0001 卟啉症，急性肝
ALAD, GLY133ARG
在之前由Fujita 等人报道的瑞典男孩患有严重的婴儿期急性肝卟啉症（ 612740 ）（1987） , Plewinska 等（1991）确定了 ALAD 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 5 中的 397G-A 转换导致从母体遗传的 gly133 到 arg（G133R） 替换，以及外显子 11 中的 823G-A 转换导致val275-to-met（V275M; 125270.0002） 从父亲那里继承的替代品。两种突变都发生在 CpG 二核苷酸上。G133R 取代发生在酶亚基中高度保守的锌结合位点的羧基末端。突变导致酶活性显着降低，低于正常值的 5%。这对夫妇连续经历了 4 次自然流产（Fujita 等，1987）。

.0002 卟啉症，急性肝
ALAD, VAL275MET
Plewinska 等人讨论了 ALAD 基因中的 val275-to-met（V275M） 突变，该突变在患有严重婴儿型急性肝卟啉症（ 612740 ）的患者中以复合杂合状态被发现（1991），见125270.0001。

.0003 氨基乙酰丙酸脱水酶，ALAD1/ALAD2 多态性
ALAD, LYS59ASN
2 个常见等位基因 ALAD1（p = 0.9） 和 ALAD2（q = 0.1） 的表达导致多态酶系统具有不同电荷的 3 个同工酶，命名为 1-1、1-2 和 2- 2. ALAD2 等位基因的杂合子（2pq = 0.18） 或纯合子（频率 = 0.01） 个体在暴露于环境中铅含量低或高的情况下，其血铅水平明显高于 ALAD1 纯合子。韦特穆尔等人（1991）发现与 ALAD1 序列相比，ALAD2 cDNA 的唯一区别是编码区核苷酸 177 的 G 到 C 转换。此更改创建了 MspI 限制站点。这种碱基取代预示着带正电荷的赖氨酸被中性天冬酰胺（K59N） 取代，这种氨基酸变化与 ALAD-2 亚基的更多电负电荷一致。快速准确地确定 ALAD 基因型允许基于分子的人群筛查，以确定基因上更容易铅中毒的个体。

.0004 卟啉症，急性肝
ALAD, ARG240TRP
在Doss 等人先前报道的δ-氨基乙酰丙酸脱水酶卟啉症（ 612740 ）患者中（1979）和Sassa 等人（1991），石田等（1992）确定了 ALAD 基因中 2 个突变的复合杂合性：718C-T 转换导致底物结合位点内的 arg240-to-trp（R240W） 取代，以及 820G-A 转换导致 ala274-to -thr（A274T; 125270.0005） 替代。在中国仓鼠卵巢细胞中的功能表达研究表明，R240W 突变酶几乎没有活性，而 A274T 突变酶具有约 50% 的残留活性。脉冲标记研究表明，R240W 酶的半衰期正常，而另一种酶的半衰期明显缩短。尽管先证者有严重的卟啉症症状，但即使 ALAD 活动是正常的一半，该家族的其他成员也没有表现出任何症状。患者存活的事实可能是由于 A274T 酶贡献的残留活性。更明显的缺陷可能与生活不相容。

.0005 卟啉症，急性肝
ALAD, ALA274THR
Ishida 等人讨论了 ALAD 基因中的 ala274 到 thr（A274T） 突变，该突变在 δ-氨基乙酰丙酸脱水酶卟啉症（ 612740 ）患者中以复合杂合状态被发现（1992），见125270.0004。

.0006 卟啉症，急性肝，DIGENIC
ALAD，PHE12LEU
Akagi 等人在一名患有卟啉症的 23 岁白人男性中，在分子水平上证实了粪卟啉原（ 121300 ） 和 ALAD 缺陷（ 612740 ）（2006）在 ALAD 基因的外显子 2 中检测到杂合 36C-G 颠换，导致密码子 12（F12L） 处亮氨酸被苯丙氨酸取代。赤木等人（1999）在一个无症状的瑞典女孩中描述了这种杂合性突变，并表明它导致了一种没有酶活性的 ALAD 蛋白。CPOX cDNA 的核苷酸序列分析揭示了导致错义氨基酸变化的新突变（ 612732.0013 ）。

.0007 卟啉症，急性肝
ALAD，IVS3AS，加利福尼亚州，-11
在一名患有急性 ALAD 缺乏性卟啉症（ 612740 ）的 17 岁德国男孩中，Doss 等人（2004）鉴定了 ALAD 基因内含子 3 中 2 个突变的复合杂合性：C-to-A 颠换和 C-to-T 转换（ 125270.0008 ），均位于外显子 3 起始位点上游 -11 bp 处，以及预计会导致剪接改变。每个未受影响的亲本对于 1 个突变是杂合的。患者有腹痛、多发性神经病和 ALAD 活动，约为正常对照值的 10%。

.0008 卟啉症，急性肝
ALAD，IVS3AS，CT，-11
Doss 等人讨论了 ALAD 基因中的剪接位点突变，该突变在患有急性 ALAD 缺陷性卟啉症（ 612740 ）的患者中以复合杂合状态被发现（2004），见125270.0007。

▼ 另见：

本克曼等人（1983） ; 多斯等人（1982） ; 多斯等人（1980） ; 王等人（1985） ; 韦特穆尔等人（1986）