二羧酸氨基酸尿

SLC1A1 基因编码一种由中枢神经系统神经元选择性表达的高亲和力兴奋性氨基酸转运蛋白。与其他高亲和力谷氨酸转运蛋白不同，SLC1A1 在清除细胞外空间中的谷氨酸方面并不起主要作用。SLC1A1 也是神经元摄取半胱氨酸的主要途径，半胱氨酸是谷胱甘肽合成中的限速底物（Kanai 和 Hediger总结，1992 年，Aoyama 等人，2006年和Berman 等人，2011 年）。

▼ 克隆与表达

Kanai 和 Hediger（1992）克隆了兔子 Slc1a1，他们称之为 Eaac1。推断的 524 个氨基酸蛋白具有至少 10 个潜在的跨膜结构域和在乙酰胆碱和生物胺受体中发现的富含丝氨酸的基序。Northern 印迹分析检测到大多数兔组织中 Eaac1 的表达不同，在肠、肾和脑中的表达最高。

伯曼等人（2011）发现 SLC1A1 基因在小鼠和人类中脑的多巴胺能神经元中表达。

波顿等人（2013）报道了 3 种替代 SLC1A1/EAAC1 mRNAs 的鉴定和表征：一种来自内部启动子的转录本，称为 P2 以区别于初级启动子（P1）产生的转录本，以及 2 种选择性剪接的 mRNA：ex2skip，其中缺少外显子 2 和 ex11skip，缺少外显子 11。所有同种型均抑制全长 EAAC1 转运蛋白对谷氨酸的摄取。Ex2skip 和 ex11skip 也显示部分共定位并与全长 EAAC1 蛋白相互作用。这 3 种亚型在人和小鼠之间进化上是保守的，并且在非病理条件下在脑、肾和淋巴细胞中表达，表明这些亚型是 EAAC1 的生理调节剂。波顿等人（2013）发现，在特定条件下，与对照组相比，所有 SLC1A1 转录本在来自强迫症（OCD；164230）受试者的淋巴细胞中都有差异表达。

▼ 测绘

通过对一组人/啮齿动物体细胞杂交体的 Southern 分析和荧光原位杂交（FISH），Smith 等人（1994）将 EAAC1 基因对应到染色体 9p24。

▼ 基因功能

Kanai 和 Hediger（1992）发现兔 Eaac1 是一种高亲和力的谷氨酸转运蛋白，它也转运天冬氨酸，但不转运其他氨基酸。

史密斯等人（1994）提出 EAAC1 基因的突变可能是导致二羧酸氨基酸尿（ 222730 ）或某种形式的家族性肌萎缩侧索硬化症（ALS; 105400 ）的原因。

在肾脏中，EAAC1 由肾小管细胞表达，在其中它是谷氨酸和天冬氨酸从尿液中再摄取的主要途径（Aoyama 等，2006）。

林等人（2001）使用酵母 2 杂交试验来鉴定与 EAAC1 相互作用的蛋白质。这种称为 GTRAP3-18（ 605709 ）的蛋白质在许多组织中表达，定位于细胞膜和细胞质，并与 EAAC1 的羧基末端细胞内结构域特异性相互作用。增加细胞中 GTRAP3-18 的表达通过降低底物亲和力来减少 EAAC1 介导的谷氨酸转运。GTRAP3-18 的表达可以被视黄酸上调，从而导致 EAAC1 介导的谷氨酸转运的特异性减少。林等人（2001）得出结论，谷氨酸转运蛋白可以被有效调节，GTRAP 可以调节归因于 EAAC1 的转运功能。GTRAP3-18 可能对调节 EAAC1 的代谢功能很重要。

▼ 分子遗传学

精神分裂症的易感性 18

迈尔斯-沃斯利等人（2013 年）调查了一个 5 代帕劳家族（亲属 3501）分离精神分裂症和分裂情感障碍（SCZD18；615232），其中Melhem 等人（2011 年）在该家族的几个成员中发现了含有 SLC1A1 谷氨酸转运蛋白基因的染色体 9p24.2 缺失。Myles-Worsley 等人在 21 个家庭成员的扩展样本中使用定量 PCR（2013 年）证实了所有 7 名精神病家庭成员、3 名专性携带者父母和 1 名未受影响的同胞中 SLC1A1 基因的部分缺失，并发现 4 名结婚父母是非携带者。常染色体显性遗传模型下的连锁分析产生 3.64 的 lod 分数，证实了缺失与精神病的共同分离。迈尔斯-沃斯利等人（2013 年）确定了缺失的断点，并证明 84,298-bp 缺失发生在 SLC1A1 基因上游紧邻包含完整天然启动子序列的调节区，延伸通过 SLC1A1 mRNA 的外显子 1，并去除前 59 个蛋白质的氨基酸（ 133550.0001 ），包括第一个跨膜钠/二羧酸同向转运体结构域，这是负责谷氨酸转运的结构域之一。在研究的任何其他帕劳人中都没有观察到这种缺失，包括在这个家庭之外患有精神疾病的帕劳人。

二羧酸氨基酸尿症

贝利等人（2011）报道了 2 个二羧酸氨基酸尿家族（DCBXA; 222730 ），他们在 SLC1A1 基因中具有不同的纯合突变（ 133550.0002和133550.0003 ）。由于这种转运蛋白的故障，先证者尿液中的谷氨酸和天冬氨酸水平高度升高。

▼ 动物模型

佩吉尼等人（1997）发现 Eaac1 缺失小鼠出现二羧酸氨基酸尿症，尿中谷氨酸和天冬氨酸的排泄量很高。研究结果表明 EAAC1 特异性地重新吸收肾小管中的谷氨酸和天冬氨酸，并且其他肾氨基酸转运蛋白无法弥补其损失。在超过 12 个月的时间里没有观察到神经变性，但纯合突变体显示出显着降低的自发运动活性。佩吉尼等人（1997）得出结论，与人类智力迟钝相关的二羧酸氨基酸尿症（ 222730 ）可能代表更复杂的遗传性或多因素缺陷。

青山等人（2006）发现与野生型小鼠相比，Slc1a1-null 小鼠出现了与年龄相关的行为变化，包括认知和动机障碍，并增加了脑萎缩。这些小鼠的海马神经元谷胱甘肽含量降低，氧化剂水平增加，对氧化剂损伤的敏感性增加。然而，这些神经元并没有表现出对谷氨酸的敏感性增加，这与 Slc1a1 在调节细胞外谷氨酸浓度方面的作用可以忽略不计的观点一致。用 N-乙酰半胱氨酸（一种膜可渗透的半胱氨酸前体）处理 Slc1a1 缺失小鼠，可增加谷胱甘肽水平并减少氧化剂暴露后的神经元死亡。研究结果表明，Slc1a1 是神经元半胱氨酸摄取的主要途径，Slc1a1 缺乏会导致神经元谷胱甘肽代谢受损，

伯曼等人（2011）发现 Slc1a1 缺失小鼠在黑质中出现年龄依赖性的多巴胺能神经元进行性丧失，其中超过 40% 的这些神经元在 12 个月大时丧失，并且黑质中的小胶质细胞激活。与野生型小鼠相比，突变小鼠表现出运动性能受损。这些特征是人类帕金森病（PD; 168600 ）的特征。Slc1a1 缺失小鼠中的多巴胺能神经元显示出氧化应激增加的证据。用 N-乙酰半胱氨酸长期治疗突变小鼠会导致谷胱甘肽水平升高，防止多巴胺能神经元丢失，并改善运动表现。伯曼等人（2011）表明 Slc1a1-null 小鼠可能是 PD 中发生的慢性神经元氧化应激的有用模型。

▼ 等位基因变体（ 3 个选定的例子）：

.0001 精神分裂症 18（1 个家庭）
SLC1A1，84 KB 删除
在分离精神分裂症和分裂情感障碍（SCZD18; 615232 ）的 5 代帕劳家族（亲属 3501 ）中，Myles-Worsley 等人（2013）在 7 名精神病患者、3 名专性携带者父母和 1 名未受影响的同胞中发现了涉及 SLC1A1 基因的 84,298 bp 缺失；4 位结婚的父母是非携带者。缺失发生在 SLC1A1 基因上游的一个调控区，该调控区包含完整的天然启动子序列（包括组蛋白结合区、转录因子结合区和一个 CpG 岛），延伸通过 SLC1A1 mRNA 的外显子 1，并去除蛋白质的前 59 个氨基酸，包括第一个跨膜钠/二羧酸同向转运体结构域，这是负责谷氨酸转运的结构域之一。在研究的任何其他帕劳人中都没有观察到这种缺失，包括在这个家庭之外患有精神疾病的帕劳人。

.0002 二羧酸氨基酸尿
SLC1A1、ARG445TRP
在 2 个患有二羧酸氨基酸尿症的兄弟中（DBXCA; 222730 ），Bailey 等人（2011）在 SLC1A1 基因的外显子 12 中发现了一个 c.1333C-T 转换，导致 arg445-to-trp（R445W）取代。两个受影响的同胞都是纯合子，而其他未受影响的家庭成员是杂合子。Arginine-445 通过线虫在 SLC1A1 直系同源物和 SLC1 转运蛋白家族中保守。非洲爪蟾卵母细胞的功能研究表明，这种突变严重降低了谷氨酸的转运。在种族匹配的对照人群中未发现该突变。

.0003 二羧酸氨基酸尿
SLC1A1，3-BP DEL，1184TCA
Bailey 等人在通过新生儿筛查诊断出患有二羧基氨基酸尿症（DCBXA; 222730 ）的法裔加拿大女孩中（2011）在 SLC1A1 基因（c.1184_1186delTCA）的第 10 外显子中发现了一个 3-bp 的缺失，导致蛋白质（I395del）的第 395 位异亮氨酸缺失。Isoleucine-395 是 SLC1A1 直系同源物中相同位置的保守疏水残基，位于保守的发夹环结构中，作为控制底物进入结合位点的细胞外门。功能研究表明，在表达 I395del 突变体的非洲爪蟾卵母细胞中，谷氨酸转运被取消。在种族匹配的对照中未发现该突变。