内皮细胞生长因子，血小板衍生，线粒体 DNA 耗竭综合征 1

TYMP 基因编码胸苷磷酸化酶（ EC 2.4.2.4 ），这是一种胞质酶，可催化胸苷或脱氧尿苷磷酸化为胸腺嘧啶或尿嘧啶，因此对于核苷酸补救途径至关重要（Suomalainen 和 Isohanni，2010 年综述）。该蛋白质产物最初被鉴定为血小板衍生的内皮细胞生长因子（PDECGF），这是一种不同于先前描述的成纤维细胞生长因子家族的内皮细胞有丝分裂原的血管生成因子（ Ishikawa et al., 1989）。PDECGF 以 45-kD 单多肽链形式储存在血小板中，并具有高度受限的靶细胞特异性，仅作用于内皮细胞。它在体内促进血管生成，并刺激多种内皮细胞的体外生长。

▼ 克隆与表达

石川等人（1989）从胎盘 cDNA 文库中分离出对应于 PDECGF 基因的克隆。推导出的482个残基蛋白的分子量为49.97 kD；Northern 印迹分析检测到一个 1.8-kb 的 mRNA 转录物。表达研究表明，该克隆对猪主动脉内皮细胞具有促进生长的活性，对牛内皮细胞具有趋化作用，在小鼠肿瘤中也具有血管生成活性。研究结果证实，PDECGF 作为一种有效的血管生成因子，可能在维持血管中发挥作用。

臼杵等（1992）发现 PDECGF 蛋白与大肠杆菌中的胸苷磷酸化酶在 439 个氨基酸区域内具有 39.2% 的氨基酸序列相似性。他们发现该酶以 90-kD 同型二聚体的形式出现，类似于其他胸苷磷酸化酶。

浅井等人（1992）发现，gliostatin 是两个 50-kD 亚基的同型二聚体结构，与 PDECGF 相同。

松川等人（1996）发现 PDECGF 基因在人体各种组织和器官中普遍存在，在包括食道和直肠在内的消化系统以及脑、脾、膀胱和肺中的表达水平相对较高。胆囊、主动脉、肌肉、脂肪和肾脏几乎没有表达。此外，大多数人类肿瘤细胞系的蛋白质表达比正常组织高 4 或 5 倍。

▼ 基因结构

萩原等人（1991）确定 PDECGF 基因包含 10 个超过 4.3 kb 的外显子。

▼ 测绘

Stenman 等人使用 ECGF1 cDNA 探针（ 1991 , 1992 ）通过在一组人/啮齿动物体细胞杂交体中分析其分离，将 ECGF1 基因分配给 22 号染色体。通过原位杂交，他们将基因亚定位到 22q13。ECGF1 基因与 PDGFB 基因（ 190040 ）位于同一区域，但位于杂交 1/22AM27 中 22q13 断点的远端，而 PDGFB 靠近该断点。

▼ 基因功能

臼杵等（1992）证明 PDECGF 具有胸苷磷酸化酶活性。

浅井等人（1992）发现 gliostatin 和 PDECGF 共同抑制神经胶质细胞的生长和促进内皮细胞的生长，这表明这两种因子通过每个细胞表面上的相同受体引起生物学作用。浅井等人（1992）还证明了 gliostatin/PDECGF 对培养中的胚胎大鼠皮层神经元具有新的神经营养作用。这些数据表明，gliostatin/PDECGF 可能在中枢神经系统的发育和再生中发挥重要作用，并且还可能涉及诱导血管生成以形成血脑屏障。

Griffiths 和 Stratford（1997）回顾了 PDECGF 的主要功能。除了体外趋化内皮细胞和体内血管生成外，它还促进神经元存活（gliostatin），并催化胸苷可逆磷酸化为胸腺嘧啶（胸苷磷酸化酶）。胸苷磷酸化酶活性对血管生成活性至关重要。与大多数正常组织相比，PDECGF 蛋白在肿瘤中高度表达，并且在临床研究中与肿瘤生长、侵袭和转移有关。此外，已发现胸苷磷酸化酶活性是临床上用作抗癌剂的 5-氟尿嘧啶及其前药毒性的主要决定因素。

▼ 分子遗传学

Nishino 等人在 12 名患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的先证者中，表现为线粒体神经胃肠道脑肌病（MNGIE）（1999）鉴定了 TYMP 基因中的 10 个纯合或复合杂合突变（参见，例如，131222.0001 - 131222.0008）。来自这些患者的白细胞中的 TYMP 活性低于对照组的 5%，表明 TYMP 中的功能丧失突变导致了这种疾病。骨骼肌研究显示，9 名测试患者中有 7 名存在多个线粒体 DNA 缺失。西野等人（1999）注意到 TYMP 在骨骼肌中仅以低水平表达，这表明这些 mtDNA 缺失可能是一种附带现象。作者假设异常的胸苷代谢会导致 mtDNA 的复制或维持受损，从而导致 mtDNA 耗尽、缺失或两者兼而有之。

在具有典型 MNGIE 临床表现但在形态学、酶促或 mtDNA 水平上没有骨骼肌受累的患者中，Szigeti 等人（2004）鉴定了 TYMP 基因（ 131222.0010 ）中的纯合剪接位点突变。Szigeti 等人（2004）得出结论，重要的是检查受影响最严重的组织并测量胸苷磷酸化酶活性和血浆胸苷，以便在这种情况下做出准确的诊断。

平野等人（2005）证明，由于 TYMP 突变，来自 MNGIE 患者的白细胞中 TYMP 活性降低至对照值的约 1.5%。无症状杂合突变携带者具有约 35% 的残余 TYMP 活性。

▼ 基因型/表型相关性

马蒂等人（2005）报道了 3 名不相关的迟发性 MNGIE 患者，通过鉴定 TYMP 突变（ 131222.0011 - 131222.0014 ）得到证实。患者在 40 至 52 岁出现症状，晚于典型 MNGIE 患者观察到的症状。血浆脱氧胸苷水平轻度升高，从 0.4 到 1.4 microM，表明即使低水平也是致病的。生化分析显示 9% 至 16% 的残留 TYMP 活性，这可能是这些患者发病较晚的原因。未受影响的杂合突变携带者具有 26% 至 35% 的残留 TYMP 活性，表明预防疾病所需的最低水平。

▼ 动物模型

与人类 UPP1（ 191730 ）不同，鼠尿苷磷酸化可裂解胸苷和尿苷。为了消除小鼠的 Tymp 活性，Haraguchi 等人（2002）创建了 Upp1/Tymp 双敲除小鼠。他们发现双基因敲除小鼠的线粒体 DNA 或肌肉的病理变化没有改变，即使这些小鼠被喂食胸腺嘧啶 7 个月。然而，他们在 T2 加权 MRI 上发现了大脑中的严重病变，并通过对双基因敲除小鼠大脑的电子显微镜研究发现了轴突水肿。原口等人（2002）得出结论，抑制 TYMP 活性会导致血浆中嘧啶水平升高并导致轴突肿胀。

DNA 的复制和修复需要平衡的脱氧核苷三磷酸前体库。洛佩兹等人（2009）产生了 Tymp 和 Upp1 双敲除小鼠，这些小鼠表现出严重的 Tymp 缺乏，组织中胸苷和脱氧尿苷增加，线粒体脱氧胸苷三磷酸升高。由于核苷酸库失衡，突变小鼠的大脑出现了 mtDNA 的部分耗竭、呼吸链复合物的缺陷和脑病。这些发现在很大程度上解释了 MNGIE 的发病机制，这是第一个与体细胞 DNA 不稳定性相关的遗传性人类核苷代谢疾病。

▼ 等位基因变体（ 14 个示例）：

.0001 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
鼓膜，GLU289ALA
在患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的患者中，表现为线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），Nishino 等人（1999）鉴定了 ECGF1 基因第 7 外显子中的 3371A-C 颠换，导致 glu289 到 ala（E289A）取代。在德裔美国人（ 131222.0002 ）、德国（ 131222.0006 ）、英国（ 131222.0008 ）和欧洲裔美国人血统的其他 4 名患者中，这种突变在纯合子中出现。该突变与骨骼肌中的线粒体缺失有关，可能是由于 mtDNA 耗竭所致。

.0002 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
TYMP，IVS4DS，1504T-C
在患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的患者中，表现为线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），Nishino 等人（1999）确定了 TYMP 基因中 2 个突变的复合杂合性：E289A（ 131222.0001 ），以及改变剪接供体位点的内含子 4 中的 1504T-C 转换。当在白细胞中通过 RT-PCR 分析时，后一种突变导致外显子 4 的跳跃。这将导致成熟蛋白中 33 个氨基酸的丢失和胸苷磷酸化酶共有酶的缺失。这些突变与骨骼肌中的线粒体缺失有关，可能是由 mtDNA 耗竭引起的。

.0003 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
鼓膜，GLY145ARG
在患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的患者中，表现为线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），Nishino 等人（1999）在 ECGF1 基因的第 4 外显子中发现了 1419A-C 颠换，导致 gly145-to-arg（G145R）取代。在 2 名波多黎各人和 1 名以色列患者的纯合子中发现了该突变。胸苷磷酸化酶共有区域的突变与骨骼肌中的多个 mtDNA 缺失有关，可能是由于 mtDNA 缺失引起的。

.0004 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
TYMP, LYS222ARG
西野等人（2000）报道了一名患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的非裔美国人患者，表现为线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），该患者是 TYMP 基因中 2 个突变的复合杂合子：2744A-G 转换，导致在 lys222-to-arg（L222R）替换和 1-bp 插入（4196insC; 131222.0005 ）中。Nishino 等人以前曾描述过该患者（1999），他发现错义突变破坏了胸苷磷酸化酶磷酸结合位点，并且这些突变与骨骼肌中的多个 mtDNA 缺失有关，可能是由于 mtDNA 缺失造成的（西野等人（1999）错误地指出，这名被描述为牙买加人的患者的错义突变是 lys222-to-ser（K222S）替代。）

.0005 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
TYMP，1-BP INS，4196C
讨论 TYMP 基因（4196insC）中的 1 bp 插入，该基因在线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）患者的复合杂合状态下发现，表现为线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），作者Nishino 等人（2000）和西野等人（1999），见131222.0004。

.0006 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
TYMP，IVS8AS，3867G-C
在患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的患者中，表现为线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），Nishino 等人（1999）鉴定了 TYMP 基因中 2 个突变的复合杂合性：E289A（ 131222.0001 ）和 3867G-C 颠换破坏了内含子 8 的剪接受体位点，导致外显子 9 的跳跃和亮氨酸拉链基序的破坏。

.0007 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
TYMP，6-BP DEL
在患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的患者中，表现为线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），Nishino 等人（1999）鉴定了 ECGF1 基因外显子 9 中的纯合 6 bp 缺失，导致 397 亮氨酸和 398 丙氨酸缺失。尽管这两种氨基酸都不是严格保守的，但作者认为它们的缺失可能会改变胸苷磷酸化酶蛋白的结构和酶活性。

.0008 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
TYMP, GLY153SER
在患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的患者中，表现为线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），Nishino 等人（1999）确定了 ECGF1 基因中的 1443G-A 转换，导致 gly153-to-ser（G153S）取代。该突变在一名英国患者中被鉴定为纯合子，在另一名英国患者和一名欧洲裔美国患者中被鉴定为具有 E289A 突变（ 131222.0001 ）的复合杂合子。

.0009 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
TYMP，ARG44GLN
在 2 名患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的西班牙姐妹中，表现为线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），Gamez 等人（2002）鉴定了 ECGF1 基因中的纯合 435G-A 转换，导致成熟蛋白中的 arg44 到 gln（R44Q）取代。作者指出，arg44 位于蛋白质的 N 端结构域，带正电的（arg）被不带电的（gln）氨基酸取代可能是 2 个受影响姐妹中酶活性丧失的原因。母亲和未受影响的姐姐是突变的杂合子。临床上，受影响的姐妹表现出不同的表型：一个主要有胃肠道症状，另一个有眼麻痹。

.0010 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
TYMP，IVS1AS，GC，-1
Szigeti 等人在患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的患者中，表现为经典的线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），但在形态学、酶学或 mtDNA 水平上没有骨骼肌受累（2004 年）在 ECGF1 基因外显子 2 的剪接受体位点发现了纯合 G 到 C 颠换。该突变导致外显子 2 的跳跃和蛋白质功能的丧失，外周血中酶活性显着降低证实了这一点。

.0011 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
TYMP, VAL208MET
在 2 名患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的无关女性中，表现为迟发性线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），Marti 等人（2005）确定了 ECGF1 基因中 2 个突变的复合杂合性。两名患者都有 2398G-A 转换，导致 val208-to-met（V208M）替代。此外，1 名患者发生 3535G-C 颠换，导致 gly311 到 arg 替换（G311R；131222.0012），另一名患者发生 2381G-C 颠换，导致 arg202 到 thr 替换（R202T；131222.0013）。患者分别在 42 岁和 40 岁时出现胃肠道症状。生化分析显示，两名患者都有 15% 至 16% 的残留酶活性，这可能是发病较晚的原因。

.0012 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
鼓膜，GLY311ARG
讨论 TYMP 基因中的 gly311-to-arg（G311R）突变，这种突变在线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）患者中以复合杂合状态发现，表现为迟发性线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE）），由Marti 等人撰写（2005），见131222.0011。

.0013 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
TYMP，ARG202THR
讨论 TYMP 基因中的 arg202-to-thr（R202T）突变，这种突变在线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）患者的复合杂合状态下发现，表现为迟发性线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE）），由Marti 等人撰写（2005），见131222.0011。

.0014 线粒体 DNA 耗竭综合征 1（MNGIE 型）
TYMP, LEU285PRO
在一名患有线粒体 DNA 耗竭综合征-1（MTDPS1; 603041 ）的非裔美国人中，表现为迟发性线粒体神经胃肠道脑病综合征（MNGIE），Marti 等人（2005）确定了 ECGF1 基因中 2 个突变的复合杂合性：3359T-C 转换，导致 leu285 到 pro（L285P）取代，以及 G153S 突变（ 131222.0008 ）。患者在 52 岁时出现下消化道出血，随后出现周围神经病变、外眼肌麻痹和白质脑病。生化分析显示有 9% 到 13% 的残留酶活性，这可能是发病较晚的原因。