赖氨酰氧化酶

赖氨酰氧化酶（蛋白质-赖氨酸 6-氧化酶；EC 1.4.3.13）是一种细胞外铜酶，可启动胶原蛋白和弹性蛋白的交联。它通过催化胶原蛋白的某些赖氨酸和羟赖氨酸残基以及弹性蛋白的赖氨酸残基中的ε-氨基的氧化脱氨作用来实现（Hamalainen 等人，1991 年总结）。

▼ 克隆与表达

哈马莱宁等人（1991）指出，赖氨酰氧化酶已从几种动物来源和人类胎盘组织中纯化到同质性（ Kuivaniemi 等人，1984 ），并显示其分子量约为 30,000。哈马莱宁等人（1991）从人胎盘 lambda-gt11 cDNA 文库中分离和表征了赖氨酰氧化酶的 cDNA 克隆。推导出的417个氨基酸的蛋白质具有21个氨基酸的信号肽。人皮肤成纤维细胞 RNA 的 Northern 印迹分析显示至少 4 个赖氨酰氧化酶 mRNA，大小约为 5.5、4.3、2.4 和 2.0 kb。

斯维纳里奇等人（1992）证明多个赖氨酰氧化酶 mRNA 转录本源自作为可变剪接产物的单个基因。

马里亚尼等人（1992）确定了赖氨酰氧化酶的完整核苷酸序列和 417 个氨基酸的衍生序列。他们发现88%的氨基酸和83%的核苷酸在人和大鼠之间是保守的。Northern印迹分析揭示了来自皮肤成纤维细胞的至少3种不同的转录物。LOX 基因在肿瘤抑制中的作用是通过发现鼠 ras 切除基因（rrg） 和人类赖氨酰氧化酶之间存在 89% 的氨基酸序列相似性而提出的。

肯扬等人（1991）证明鼠 rrg 基因的序列与大鼠赖氨酰氧化酶的序列相匹配。

内容等（1993）确定小鼠 Lox 基因编码约 4.8 和 3.8 kb 的 mRNA，其 3 素 UTR 的长度不同。

▼ 基因结构

哈马莱宁等人（1993）报道 LOX 基因跨越约 5 kb 并包含 7 个外显子。转录在 1 个主要位点和 4 个次要位点开始。

内容等（1993）描述了鼠 Lox 基因的结构，该基因包含 7 个外显子，跨度约为 14 kb。

▼ 测绘

在 3 种 X 连锁隐性人类结缔组织疾病中发现了赖氨酰氧化酶活性的缺陷——皮肤松弛症（原 Ehlers-Danlos 综合征 IX 型；304150）、Menkes 综合征（ 309400 ） 和 Ehlers-Danlos 综合征 V 型（ 305200 ）——以及在等位基因“斑驳”系列之一的小鼠中。由于这些原因，推测赖氨酰氧化酶的结构基因位于X染色体上。然而，通过 Southern 印迹研究人/仓鼠细胞杂交体，Hamalainen 等人（1991）将 LOX 基因定位到 5 号染色体，并通过原位杂交将位置缩小到 5q23.3-q31.2。Mariani 等人使用一组小鼠/人类体细胞杂交体（1992） 证明 LOX 基因位于人类 5 号染色体上。

通过对中国仓鼠/小鼠体细胞杂交体的研究，Mock 等人（1992）证明，在小鼠中，Lox 基因定位于 18 号染色体。通过对来自种间 M. spretus 杂交的后代的研究，对定位进行了改进。洛西等人（1993）证明鼠 Lox 基因在糖皮质激素受体基因（ 138040 ） 和肾上腺素能受体 β-2（ 109690 ）基因之间作图。他们认为“拔出”的隐性小鼠突变（pk）可能涉及 Lox 基因。张等人（1993）通过对一组中国仓鼠/小鼠体细胞杂交体的 Southern 分析，同样将 Lox 基因定位到小鼠 18 号染色体。

▼ 基因功能

李等人（1997）通过多种方法证明赖氨酰氧化酶存在于大鼠血管平滑肌细胞核中并具有活性。他们推测，在核 LOX 的其他可能作用中，核蛋白内肽基赖氨酸的氧化脱氨基可能通过干扰核酸-蛋白质相互作用影响细胞核内的调节现象。

金田等人（2004）发现 LOX 表达通过结肠、肺、胃和卵巢癌细胞系中杂合性缺失或启动子甲基化而下调。将 LOX 重新引入 MKN28 胃癌细胞系可减少集落形成并减少注射到裸鼠后的肿瘤大小。金田等人（2004）得出结论，LOX 是一种肿瘤抑制因子。

考克斯等人（2015）表明缺氧与雌激素受体（ESR1; 133430 ） 阴性乳腺癌患者的骨复发特别相关。对缺氧分泌组的全局定量分析确定 LOX 与骨向性和复发显着相关。LOX 在原发性乳腺肿瘤中的高表达或 LOX 的全身递送导致溶骨性病变的形成，而 LOX 活性的沉默或抑制消除了肿瘤驱动的溶骨性病变的形成。考克斯等人（2015）将 LOX 鉴定为 NFATC1（ 600489 ） 驱动的破骨细胞生成的新型调节剂，孤立于 RANK 配体（RANKL; 602642），这会破坏正常的骨稳态，导致局灶性转移前病变的形成。这些病变随后为循环肿瘤细胞定植并形成骨转移提供了平台。考克斯等人（2015）得出结论，他们的研究确定了一种调节骨稳态和转移的新机制。

Duan 等人使用 RT-PCR、ELISA 和蛋白质印迹分析（2019）表明，犬尿氨酸是一种微环境成分，不仅显着上调了 LOX 的 mRNA 和分泌水平，而且还显着降低了95D 人肺癌细胞中 microRNA-30B（MIR30B；619018）的水平。进一步的分析表明，MIR30B 通过靶向并直接与 LOX mRNA 相互作用参与犬尿氨酸介导的 LOX 上调。

▼ 分子遗传学

在有或没有夹层的 6 个无关家族的受影响成员中，孤立出常染色体显性遗传的胸主动脉瘤（AAT10; 617168 ），Guo 等人（2016）确定了 LOX 基因中错义或无义突变的杂合性（参见，例如，153455.0002 - 153455.0004）。

在患有 AAT 的家庭的受影响成员中，Lee 等人（2016）确定了 LOX 基因（M298R; 153455.0005 ） 中错义突变的杂合性。

▼ 动物模型

霍恩斯特拉等人（2003）以预期的孟德尔比率获得了 Lox -/- 小鼠。Lox -/- 小鼠在出生时的大小与野生型同窝小鼠相似，但它们在分娩后不久就死亡，可能是由于出生时的压力，隔膜破裂、腹部内容物突出到胸腔、心脏移位和肺受压。Lox -/- 小鼠的隔膜与体壁相连，但只有中央肌腱的碎片可见。大多数 Lox -/- 小鼠还表现出血胸和/或腹腔积血，伴有动脉瘤和降主动脉的异常延长和曲折。解剖后，Lox -/- 皮肤容易撕裂，与野生型相比，其他结构易碎。与野生型相比，Lox -/- 小鼠的弹性蛋白和未成熟胶原交联以及羟脯氨酸含量降低。霍恩斯特拉等人（2003）得出结论，LOX 诱导的交联不是器官发生所必需的，但它是结缔组织中抗拉强度发展所必需的。

李等人（2016）产生了携带人类等位基因 M298R（ 153455.0005 ） 的突变小鼠。突变杂合子小鼠的升主动脉比同窝野生型小鼠长 10%，其突变主动脉组织在超微结构分析中显示出破碎的弹性薄片，而突变纯合子小鼠在分娩后不久因升主动脉瘤和自发性出血而死亡.

▼ 历史

Erler 等人的文章（2006 年）关于 LOX 表达对于缺氧诱导的转移必不可少的结论由于图组装和数据可用性方面的问题而被撤回。

▼ 等位基因变体（ 5个精选示例）：

.0001 赖氨酰氧化酶多态性
液氧，ARG158GLN
Csiszar 等人（1993）使用覆盖 LOX 基因大部分编码序列的 cDNA，通过 Southern 印迹分析筛选来自无关的、明显正常的人的淋巴细胞的基因组 DNA。在分析的 72 条染色体中，有 36% 在 PstI 限制性位点内检测到可遗传的 RFLP。分析表明，这种 RFLP 是由于 G 到 A 的转变，导致 LOX 基因的外显子 1 编码的前肽切割域附近从精氨酸变为谷氨酰胺，特别是在密码子 158。

.0002 家族性胸主动脉瘤 10
液氧，SER280ARG
在 4 个受累的家庭成员（TAA602） 中分离出常染色体显性遗传胸主动脉瘤伴或不伴夹层（AAT10; 617168 ），Guo 等人（2016）鉴定了 LOX 基因中 c.839G-T 颠换（c.839G-T，NM_002317.5）的杂合性，导致催化结构域内高度保守残基处的 ser280-to-arg（S280R）取代。该突变与家族中的疾病分离，在 Exome Sequencing Project 数据库中未发现；然而，它存在于 ExAC 数据库中 121,214 条染色体中的 2 条中，次要等位基因频率为 1.65 x 10（-5）。转染的 HeLa 细胞的免疫印迹分析表明，活性 S280R 突变体 LOX 的水平比野生型低 27%，突变体 LOX 构建体的赖氨酰氧化酶活性水平比野生型 LOX 低 50%。

.0003 家族性胸主动脉瘤 10
液氧，TRP42TER
在 3 代家族（TAA-92291） 的 2 名受累成员中，孤立常染色体显性遗传胸主动脉瘤伴或不伴夹层（AAT10; 617168 ），Guo 等人（2016）确定了 LOX 基因中 c.125G-A 转换（c.125G-A, NM_002317.5） 的杂合性，导致 trp42-to-ter（W42X） 替换。先证者在 11 岁时接受了胸主动脉瘤的修复，并表现出类似马凡综合征的特征（见 MFS，154700），遗传了他未受影响的母亲的突变。其他 4 名患有胸主动脉瘤的家庭成员无法获得 DNA。

.0004 家族性胸主动脉瘤 10
液氧，GLN267PRO
在 4 代家族（TAA-9544） 的 3 名受累成员中，常染色体显性遗传胸主动脉瘤伴或不伴夹层（AAT10; 617168 ），Guo 等人（2016 年）确定了 LOX 基因中 c.800A-C 颠换（c.800A-C，NM_002317.5）的杂合性，导致在催化结构域内高度保守的残基处发生 gln267-to-pro（Q267P） 取代. 该突变还在 2 个未受影响的家庭成员中检测到，但在外显子组测序项目或 ExAC 数据库中未发现。马凡综合征（MFS; 154700 ） 的特征在这个家族的成员中表现不一。

.0005 家族性胸主动脉瘤 10
液氧，MET298ARG
Lee 等人在 3 代家族的 4 名受累成员中分离出常染色体显性遗传胸主动脉瘤伴或不伴夹层（AAT10; 617168 ）（2016）鉴定了 LOX 基因中 c.893T-G 颠换（chr5：121,409,850AC）的杂合性，导致铜结合域内高度保守的残基处发生met298到arg（M298R）取代。该突变也在 1 名仅表现出“与衰老相符”的动脉曲折的家庭成员中检测到，但在 3 名未受影响的家庭成员中未发现。携带人类 M298R 等位基因的突变小鼠的升主动脉比同窝野生型小鼠长 10%，其突变主动脉组织在超微结构分析中显示出碎片化的弹性薄片，而 M298R 纯合子小鼠在分娩后不久因升主动脉瘤和自发死亡出血。