细胞色素 P450，亚家族 XXIV，婴儿高钙血症，1

1,25-二羟基维生素 D3 是维生素 D3 的生理活性形式，通过受体（VDR；601769 ）介导的机制发挥其功能。除了在钙代谢中的基本作用外，1,25-（OH）2D3 还作用于多种组织。其最重要的功能之一是其区分活性。这种活动的最佳特征是诱导早幼粒细胞分化为单核细胞/巨噬细胞。1,25-（OH）2D3 通过从 24-羟基化开始的一系列反应在生物学上失活。1,25-（OH）2D3 诱导 24-羟化酶，而低钙血症通过增加甲状旁腺激素抑制这种酶。陈等人（1993）分离编码人 24-羟化酶的 cDNA，对其进行测序，并证明它在基因表达系统中表达时具有活性。

维生素 D 24-羟化酶是一种线粒体酶，负责通过 C-24 氧化途径使维生素 D 代谢物失活。大山等人（1991）通过使用针对该酶的特异性抗体从大鼠肾脏 cDNA 文库中分离出编码 25-羟基维生素 D（3）24-羟化酶的 cDNA。氨基酸序列与之前报道的细胞色素 P450 的相似性不到 30%。

拉布达等人（1993）克隆了 CYP24 基因的一部分：776 bp 的编码区和 720 bp 的 3-prime 非翻译区被内含子中断。在编码区，他们发现人和大鼠的 DNA 相似度为 79.8%，推导的氨基酸序列相似度为 87.5%，而 3-prime 非翻译区没有相似度。

孤立地，Hahn 等人（1993）分离了维生素 D 24-羟化酶的人肾 cDNA 克隆。

▼ 基因结构

Chen 和 DeLuca（1995）确定 CYP24 的启动子区域包含一个 TATA 框、一个 CAAT 框、GC 框、2 个维生素 D 反应元件（VDRE）和 AP1（ 165160 ）-和 AP2（ 107580 ）-结合位点。VDRE 的功能表征表明，两者都是 1,25-二羟基维生素 D3 对 CYP24 表达的最佳诱导所必需的。

▼ 测绘

通过来自人仓鼠体细胞杂交体的 DNA 的 Southern 印迹杂交和原位免疫荧光杂交，Labuda 等人（1993）将 CYP24 基因定位到 20q13.1。哈恩等人（1993）通过荧光原位杂交将 CYP24 基因定位到 20q13.2-q13.3。

通过对种间回交的研究，Malas 等人（1994）证明小鼠同源物位于 2 号染色体上与人类 20 号染色体保守同线性的区域。

▼ 基因功能

Liu 等人使用 DNA 微阵列和定量 PCR 分析（2006）发现分枝杆菌配体激活 TLR2（ 603028 ）和 TLR1（ 601194 ）会上调 VDR 和 CYP27B1（ 609506 ）的表达，这种维生素 D 1-羟化酶可催化单核细胞中的维生素 D 转化为其活性形式和巨噬细胞，但不是树突细胞。细胞内流式细胞术和定量 PCR 分析表明，用维生素 D 处理单核细胞可上调 CYP24 和导管素（CAMP；600474）（一种抗菌肽）的表达，但不会上调 DEFB4（602215））。共聚焦显微镜显示 CAMP 与维生素 D 处理的单核细胞的含细菌液泡共定位，并且维生素 D 处理结核分枝杆菌感染的巨噬细胞减少了活杆菌的数量。在人血清存在的情况下，TLR2 和 TLR1 的配体刺激可上调 CYP24 和 CAMP，但在牛血清中不上调，白种人的 CAMP 上调比非洲裔美国人血清中的更有效，其中维生素 D 水平显着较低。非裔美国人血清中的维生素 D 补充剂逆转了 CAMP 诱导缺陷。刘等人（2006）提出在非洲和亚洲人群中补充维生素 D 可能会降低从阳光中的紫外线合成维生素 D 的能力，这可能是一种有效且廉价的干预措施，可增强对微生物感染和肿瘤疾病的先天免疫。

▼ 分子遗传学

使用阵列比较基因组杂交（CGH），Albertson 等人（2000）解决了乳腺癌中20q13.2处大约 2 Mb 复发畸变区域内的 2 个扩增区域（ 114480 ）。推定的癌基因 ZNF217（ 602967 ）定位到一个峰，而 CYP24 定位到另一个峰，CYP24 的过度表达可能导致消除由维生素 D 介导的生长控制。精细映射表明 ZNF217 位于 CYP24 的近端。由于 CYP24 的转录与 VDR 的水平和活性密切相关，Albertson 等人（2000）使用定量 PCR 在乳腺肿瘤中测量 CYP24 和 VDR 转录水平。CYP24 的表达，相对于 VDR 归一化，与肿瘤中 CYP24 的拷贝数相关，进一步支持 CYP24 的致癌作用。

在来自 8 个无关家庭的 7 名婴儿高钙血症-1（HCINF1; 143880 ）患者中，Schlingmann 等人（2011）确定了 CYP24A1 基因突变的纯合性或复合杂合性（参见，例如，126065.0001 - 126065.0007）。在 1 名患者中，确定了 CYP24A1 杂合复合缺失，但序列分析未检测到其他突变。真核细胞系中突变体 CYP24A1 酶的过度表达揭示了所有已识别突变的功能完全或接近完全丧失。

在分子建模模拟中，Ji 和 Shen（2011）发现在Schlingmann 等人报告的 4 种错义突变中（2011）中，只有 L409S（ 126065.0006 ）减弱了 1,25-二羟基维生素 D3 与 24-羟化酶的结合。注意到 24-羟化酶对 1,25-二羟基维生素 D3 的分解代谢是血红素依赖性的，Ji 和 Shen（2011）分析了这些突变对血红素结合的影响，发现其他 3 个突变，R159Q（ 126065.0004 ）、R396W（ 126065.0005 ）和 E322K（ 126065.0007 ），都改变了血红素分子和 24-羟化酶之间的相互作用。

在一名 47 岁的男性中，他在 19 岁时发生了肾结石，随后无症状，直到 39 岁时在常规检查中发现高钙血症，Streeten 等人（2011）确定了 CYP24A1 基因中 3 bp 缺失的纯合性（E143del; 126065.0002 ）。Streeten 等人（2011）指出，这种突变已被Schlingmann 等人鉴定（2011）在婴儿高钙血症患者中。注意到维生素 D 预防是Schlingmann 等人报告的儿童出现症状性高钙血症的一个因素（2011） , Schlingmann 等人（2011）建议Streeten 等人描述的患者的生活方式、营养和维生素补充剂的信息（2011）可能确定成年期临床症状的潜在触发因素。

▼ 其他功能

奥贡科拉德等人（2006）假设咀嚼槟榔是南亚社区常见的一种成瘾习惯，通过调节调节循环活化维生素 D（1,25-二羟基维生素 D）浓度的酶导致维生素 D 缺乏症。外周血单核细胞 24-羟化酶（CYP24A1） mRNA 与每天吃槟榔呈正相关，血清 1,25-二羟基维生素 D 呈负相关。与血清 25-二羟基维生素 D 相比，咀嚼槟榔是 24-羟化酶表达增加和血清骨化三醇降低的更强大的孤立决定因素，支持了这种习惯会加剧维生素 D 缺乏症影响的假设。

▼ 动物模型

春日等人（2002）发现组成型表达 CYP24 的转基因大鼠的血浆 24,25-二羟基维生素 D3 水平显着降低。他们还在断奶后不久出现蛋白尿和高脂血症。血浆脂质谱显示所有脂蛋白组分均升高。转基因大鼠的主动脉出现动脉粥样硬化病变，随着高脂肪和高胆固醇喂养而进展。

▼ 等位基因变体（ 7 精选示例）：

.0001 高钙血症，婴儿，1
CYP24A1, 2-BP DEL, 1425TC
Schlingmann 等人在一名女婴中，出生于土耳其近亲父母，在接受 500 IU 每日剂量的维生素 D 时出现婴儿高钙血症（HCINF1; 143880 ）（2011）确定了 CYP24A1 基因中 2-bp 缺失（1425delTC）的纯合性，导致移码并预测会导致蛋白质（Ala475fsTer490）过早终止。在至少 204 个对照等位基因中未发现突变，转染研究表明，与野生型相比，突变体的 CYP24A1 分解代谢活性完全丧失。

.0002 高钙血症，婴儿，1
CYP24A1, 3-BP DEL, 427GAA
在来自德国家庭的单卵双胞胎兄弟中，他们在每天服用 500 IU 维生素 D 时出现了婴儿高钙血症（HCINF1; 143880 ），Schlingmann 等人（2011）确定了 CYP24A1 基因中 3 bp 缺失（427delGAA）的复合杂合性，导致密码子 143（E143del）处的谷氨酸残基框内缺失，以及 451G-T 颠换，导致 gln151 -to-ter（E151X; 126065.0003 ）替换。Schlingmann 等人在每天服用500 IU 维生素 D 的情况下也出现了高钙血症的土耳其婴儿中（2011）确定了 CYP24A1 基因中 3-bp 缺失和 476G-A 转换的复合杂合性，导致 arg159 到 gln（R159Q；126065.0004）替代。在至少 204 个对照等位基因中未发现突变，转染研究表明，与野生型相比，3-bp 缺失或 R159Q 突变导致 CYP24A1 分解代谢活性消失。

在一名 47 岁的男性中，他在 19 岁时发生了肾结石，随后无症状，直到 39 岁时在常规检查中发现高钙血症（见143880），Streeten 等人（2011）确定了 CYP24A1 中 E143del 突变的纯合性。患者的甲状旁腺激素水平受到抑制，25-羟基维生素 D 和 1,25-二羟基维生素 D 水平升高，24,25-二羟基维生素 D 水平低。他患有正常钙尿症的成年儿子是 E143del 突变的杂合子。

.0003 高钙血症，婴儿，1
CYP24A1、GLU151TER
讨论 CYP24A1 基因中的 glu151-to-ter（E151X）突变，该突变在患有婴儿高钙血症的双胞胎（HCINF1; 143880 ）中以复合杂合状态被Schlingmann 等人发现（2011），见126065.0002。

.0004 高钙血症，婴儿，1
CYP24A1、ARG159GLN
Schlingmann 等人讨论了 CYP24A1 基因中 arg159 至 gln（R159Q）突变，该突变在婴儿高钙血症（HCINF1; 143880 ）患者中以复合杂合状态被发现（2011），见126065.0002。

在分子建模模拟中，Ji 和 Shen（2011）发现 R159Q 突变改变了血红素分子和 24-羟化酶之间的相互作用，因为血红素丙酸酯基团和精氨酸之间的氢键被破坏。

.0005 高钙血症，婴儿，1
CYP24A1, ARG396TRP（ rs114368325 ）
在一名德国患者中，在口服 600,000 IU 维生素 D 后出现婴儿高钙血症（HCINF1; 143880 ），Schlingmann 等人（2011）确定了 CYP24A1 基因中 1186C-T 转换的纯合性，导致 arg396 到 trp（R396W）取代。在每天服用 500 IU 维生素 D 的同时出现婴儿高钙血症的 2 名俄罗斯兄弟中，在复合杂合性中发现了 R396W 突变，在 CYP24A1 基因中发生了 1226T-C 转换，导致 leu409 到 ser（L409S; 126065.0006 ）替代; Misselwitz 和 Hesse（1986）先前报道过，2 名来自德国的无关患者在分别口服 2 次和 3 次 600,000 IU 维生素 D 后出现婴儿期高钙血症，施林曼等人（2011）确定了 R396W 突变的复合杂合性和 CYP24A1 中的 964G-A 转换，导致 glu322 到 lys（E322K；126065.0007）取代。在至少 204 个对照等位基因中未发现 E322K 突变；R396W 和 L409S 突变先前在 dbSNP 数据库中被注释为推定的多态性，在 1,024 个对照等位基因的样本中进行了测试，未检测到 L409S，但在 4 个对照等位基因中鉴定了 R396W。转染研究表明，R396W 和 E322K 突变导致 CYP24A1 分解代谢活性完全丧失，而 L409S 突变保留了少量但可测量的活性水平。

在分子建模模拟中，Ji 和 Shen（2011）发现 R396W 突变改变了血红素分子和 24-羟化酶之间的相互作用，因为血红素丙酸酯基团和精氨酸之间的氢键被破坏。

.0006 高钙血症，婴儿，1
CYP24A1, LEU409SER（ rs6068812 ）
讨论 CYP24A1 基因中的 leu409 到 ser（L409S）突变，该突变在 2 名婴儿高钙血症同胞（HCINF1; 143880 ）中以复合杂合状态被发现，由Schlingmann 等人提出（2011），见126065.0005。

在分子建模模拟中，Ji 和 Shen（2011）发现 L409S 突变削弱了 1,25-二羟基维生素 D3 与 24-羟化酶的结合。

.0007 高钙血症，婴儿，1
CYP24A1、GLU322LYS
讨论 CYP24A1 基因中的 glu322-to-lys（E322K）突变，该突变在 2 名婴儿高钙血症患者（HCINF1; 143880 ）中发现为复合杂合状态，由Schlingmann 等人提出（2011），见126065.0005。

在分子建模模拟中，Ji 和 Shen（2011）发现 E322K 突变改变了血红素分子和 24-羟化酶之间的相互作用。施林曼等人（2011）指出，E322K 突变消除了 I-螺旋和 B-prime/C 环骨架之间的重要氢键，影响它们的相对方向和 B-prime 螺旋的相对方向，从而阻止正确的蛋白质折叠和稳定性。