原胶原-赖氨酸，2-氧戊二酸 5-二加氧酶

赖氨酰羟化酶（ EC 1.14.11.4 ）通过 X-lys-gly 序列中的赖氨酸残基的羟基化，催化在胶原蛋白和其他具有胶原蛋白样氨基酸序列的蛋白质中形成羟赖氨酸。该酶是由分子量约为 85 kD 的亚基组成的同型二聚体。没有显著同源性已经发现赖氨酰羟化酶的一级结构和2种类型的脯氨酰-4-羟化酶（的子单元之间176710，176790）尽管这两种胶原羟化酶之间的动力学特性有显着相似性。在赖氨酰羟化酶反应中形成的羟赖氨酸残基有 2 个重要功能：首先，它们的羟基用作碳水化合物单元（单糖半乳糖或二糖葡糖基半乳糖）的附着位点；其次，它们对于分子间胶原交联的稳定性至关重要（Hautala 等人总结，1992 年）。

▼ 克隆与表达

豪塔拉等人（1992）从人胎盘 lambda-gt11 cDNA 文库中分离和表征了赖氨酰羟化酶的 cDNA 克隆。这些克隆编码709个氨基酸残基的多肽和18个氨基酸的信号肽。人类编码序列在核苷酸水平上与小鸡序列显示出 72% 的同一性，在氨基酸水平上显示出 76% 的同一性。C端区域特别保守；残基 588 至 727 显示 2 个物种之间的 94% 同一性，残基 639 至 715 显示 99% 的同一性。

约威尔等人（1992）还分离了赖氨酰羟化酶的 cDNA。从 12 名患有脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征的无关患者（EDSKSCL1; 225400 ）中分离的成纤维细胞 RNA 的 Northern 印迹杂交显示，在 2 名患者中存在额外的 mRNA，这可能代表导致其赖氨酰羟化酶缺乏的突变。

▼ 测绘

豪塔拉等人（1992）通过对人/小鼠体细胞杂交体的Southern印迹分析，将编码赖氨酰羟化酶的基因，符号PLOD（用于前胶原-赖氨酸，2-氧代戊二酸5-双加氧酶）对应到染色体1，通过使用1pter-p34区域细胞杂种，其中包含人类染色体 1 的各种重排，并通过原位杂交获得 1p36.3-p36.2。因此，PLOD 基因不仅与脯氨酰-4-羟化酶没有相似性（尽管动力学特性相似），而且与位于 10 号和 17 号染色体上的该酶的 α 和 β 亚基的基因无关，分别。

研究重组近交系，McClive 和 Morahan（1994）将小鼠同源物 Plod 分配给 4 号染色体。

▼ 基因结构

海基宁等人（1994）分离了 PLOD 基因的基因组克隆，并确定它包含 19 个外显子和一个 5 素数的侧翼区域，具有与看家基因共享的特征。该基因在不同组织中的组成型表达表明赖氨酰羟化酶具有基本功能。通过对已发现许多突变和重排集中的内含子进行测序，他们证明了内含子 9 和内含子 16 的广泛同源性，这是由其中包含的许多 Alu 序列引起的。内含子 9 包含 5 个，内含子 16 包含 8 个 Alu 序列。这些内含子中许多短的相同或互补序列的高度同源性似乎在基因内产生了许多潜在的重组位点。

▼ 分子遗传学

Yeowell 和 Walker（2000）指出，已在 PLOD1 基因中鉴定出至少 20 种不同的突变，这些突变导致脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征（EDSKSCL1; 225400 ），以前称为 EDS VI（EDS6）。其中两个突变，即外显子 10-16 的大量重复，由内含子 Alu 序列（ 153454.0002 ）的同源重组引起，以及外显子 14 中的无义突变 Y511X（ 153454.0007 ），已在 5 名或更多无关患者中发现. 两种突变似乎都起源于一个祖先基因。已经确定了涉及交替剪接和 mRNA 降解的替代加工途径，这些途径降低了突变等位基因的影响并恢复了赖氨酰羟化酶的部分活性。

由于 Nevo 综合征的临床特征与 EDS VI 相似，Giunta 等人（2005 年）研究了 7 名患有这种疾病的患者，其中 2 名之前曾被Al-Gazali 等人报道过（1997 年）和 1 由Hilderink 和 Brunner（1995 年）。6 名患者在 PLOD1 基因（R319X；153454.0001）中为 arg319-to-ter 突变纯合子，1 名患者因包含 PLOD1 外显子 17 的大缺失（153454.0006）纯合子。Giunta 等人（2005）得出的结论是，Nevo 综合征在临床上与 EDS VI 没有区别，并提供证据表明，除了肌肉张力减退和脊柱侧凸外，出生时长度增加和手腕下垂，应该促使医生比以前更早地考虑 EDS VI。

▼ 等位基因变体（ 10 个精选示例）：

.0001 EHLERS-DANLOS 综合征，脊柱侧凸型，1
PLOD1，ARG319TER
在 2 名患有脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征（EDSKCL1; 225400 ）的姐妹中，Hyland 等人（1992）确定了将精氨酸 319（CGA）转化为终止密码子（TGA）的单个碱基对替换的纯合性（arg319 到 ter；R319X）。健康的父母是堂兄弟，3 名健康的同胞中有 2 名是杂合子。该突变导致源自患者成纤维细胞的提取物中几乎完全没有赖氨酰羟化酶活性。斯坦曼等人（1993）详细描述了来自卡塔尔的 2 姐妹，并附上了插图（参见她们的图 15，第 376 页）。他们表现出特征性特征，包括蓝色巩膜、近视、散光和小角膜。两人都是软弱无力的婴儿，哭声不佳、吸吮困难和运动发育迟缓。在这两种情况下，广泛的神经肌肉检查都是阴性的。每个人出生时都存在脊柱后凸；在姐姐中，严重的进行性脊柱畸形需要在 7 岁时插入一根杆。斯坦曼等人（1993）评论说，妹妹受到的影响要轻得多，因此说明了家族内的变异性。斯坦曼等人（1995）在这些同胞中报道了赖氨酰吡啶啉：羟基赖氨酰吡啶啉的尿比例改变，这是 EDS6 的特征。由于它们的突变消除了酶的高度保守的 C 端半部分，据信它是与亚铁离子辅因子结合的原因，因此应该导致完全缺乏活性（Hyland 等人，1992 年），因此它是未知的在没有赖氨酰羟化酶的情况下如何形成吡啶啉交联。最合理的解释是存在预测但仍然假设的 N-端肽特异性赖氨酰羟化酶（ Royce and Barnes, 1985 ）。

在来自阿拉伯联合酋长国的 5 个家庭的 6 名患有 Nevo 综合征的患者中，其中 2 名由Al-Gazali 等人报道（1997），Giunta 等人（2005）确定了 R319X 突变。在所有 6 名患者中，Giunta 等人（2005）确定了内含子 13 中的 30111G-A 多态性与顺式疾病相关突变的共分离，这表明存在创始人效应。在卡塔尔的 2 个同胞中，未发现与 R319X 突变相关的多态性。

.0002 EHLERS-DANLOS 综合征，脊柱侧凸型，1
PLOD1，8.9 KB DUP
在来自 2 个患有脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征（EDSKSCL1; 225400 ）姐妹的细胞中，其中Pinnell 等人（1972）首先证明了赖氨酰羟化酶活性降低，Hautala 等人（1993）证明了核苷酸 1176 至 1955 重复的纯合性，对应于正常序列中的氨基酸 326 至 585。在受影响的细胞中产生的 PLOD 的 mRNA 大小约为 4 kb，而在对照细胞中为 3.2 kb。根据Southern印迹数据，该基因的重复区域估计约为6至9 kb，对应于7个外显子。

Pousi 等人研究了20 年前从皮肤活检中建立的成纤维细胞培养物（1994）报道了Sussman 等人的 49 岁女性皮肤胶原蛋白缺乏羟赖氨酸的相同突变（1974）。除了关节松动、皮肤弹性和脆弱、瘀伤和肢端发绀外，患者还有严重的脊柱侧弯和严重的眼部并发症，最终导致双侧视网膜完全脱离。一位兄弟在轻微外伤后同样出现双侧视网膜脱离，而他的姐姐则完全失明。兄弟的父母和3个孩子都正常（McKusick，1972）。普西等人（1994）可以表明，在这个和家庭报告的重复豪塔拉等人（1993）是由 Alu-Alu 重组引起的。普西等人（1994）克隆了复制的连接片段，这允许合成适当的引物，以便在其他具有 VI 型 EDS 的家族中快速筛选这种重排。该突变显然是纯合的；简单序列重复多态性分析不支持两个家族中的任何一个的单亲同分体遗传。

PLOD 中的 7 个外显子重复显示为 8.9 kb，是由基因的内含子 9 和 16 中的 Alu-Alu 重组引起的（Pousi 等，1994）。重复并没有干扰内含子的剪接，对来自受影响细胞的赖氨酰羟化酶的 cDNA 测序显示，一个延长的 mRNA 包含串联重复的氨基酸 326 至 585 的核苷酸。这种重复在 2 个具有非近亲父母的不相关家庭中的明显纯合性表明该突变可能存在于其他 EDS6 家庭中。使用 PCR，Heikkinen 等人（1997）分析了来自不同国家的另外 26 个 EDS6 家族，发现其中 7 个有这种重复。他们的数据表明，在所研究的 35 个 EDS6 家族中，这种突变等位基因的频率为 19.1%。单倍型分析显示重复周围 DNA 区域的序列发生变化。

Yeowell（1999）在一名 5 岁患有严重后凸硬化性 EDS 的男孩中发现了母体等位基因上有 7 个外显子的重复和父系等位基因上的R670X 无义突变（ 153454.0010 ）。产前诊断仅显示胎儿中 R670X 突变的杂合性，预测后代未受影响。

.0003 EHLERS-DANLOS 综合征，脊柱侧凸型，1
PLOD1，GLY678ARG
Ha 等人在一名患有脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征（EDSKSCL1; 225400 ）的墨西哥裔美国男性中，他出生于一对非近亲夫妇（1994）发现 PLOD 基因突变的复合杂合性：2056G-A 转换，导致父本等位基因上酶的高度保守区域中的 gly678-to-arg（G678R）取代，以及 3-bp 缺失（1618_1620del），导致母体等位基因上的残留 glu532（ 153454.0003 ）丢失。父母双方都没有 EDS 的临床证据。患者足月出生，无胎膜早破。他出生时就表现出半面不对称和右手腕和臀部脱臼。VI 型 Ehlers-Danlos 综合征的其他特征（EDS6；225400 ）包括近视、过度伸展和天鹅绒般的皮肤以及营养不良的伤口愈合。6 个月时进行双侧疝修补术和睾丸固定术，3 岁时进行 Harrington 棒放置治疗脊柱后凸。当他停止服用抗坏血酸时，他被证明对抗坏血酸有反应，并且从 6 岁到大约 14 岁表现良好。Dembure 等人报告了这些特征（1984 年，1987 年），Elsas 等人（1978）和米勒等人（1979）. 15 岁时，他的大腿上部自发性动脉破裂。双侧静脉血栓形成是由于需要进行筋膜切开术的压迫淤滞所致。恢复了抗坏血酸（5.0 g/d）的药理学量，伤口愈合正常进行。皮肤的氨基酸分析显示每 1,000 个残基中的羟赖氨酸为零，正常值为每 1,000 个残基中的 5 个。对培养的真皮成纤维细胞中赖氨酰羟化酶活性的测定表明，患者的赖氨酰羟化酶与脯氨酰羟化酶的比率为对照值的 24%。从对他父母的皮肤成纤维细胞进行的相同测定中推断出一种常染色体隐性遗传模式，该测定显示，相对于脯氨酰羟化酶活性，其父亲和母亲的赖氨酰羟化酶活性分别为 52% 和 86%。

.0004 EHLERS-DANLOS 综合征，脊柱侧凸型，1
PLOD1，3-BP DEL，NT1618
Ha 等人讨论了在患有脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征（EDSKSCL1; 225400 ）的患者中以复合杂合状态发现的 PLOD1 基因中的 3-bp 缺失（1618_1620del）（1994），见153454.0003。

.0005 EHLERS-DANLOS 综合征，脊柱侧凸型，1
PLOD1、IVS15、1-BP DEL、A、-2
Pousi 等人在一名患有脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征（EDSKSCL1; 225400 ）且赖氨酰羟化酶活性显着降低的患者中（1998）发现PLOD基因中缺失突变和剪接缺陷的复合杂合性。从患者的皮肤成纤维细胞中分离的 RNA 的 Northern 分析显示了截短的赖氨酰羟化酶 mRNA。PCR 和序列分析证实了截断，并表明细胞含有 2 种类型的缩短 mRNA，一种缺少对应于外显子 16 的序列，另一种缺少对应于外显子 17 的序列。基因组 DNA 分析显示从 3- 1 个等位基因的内含子 15 的主要末端。这种缺陷似乎是导致从转录本中跳过外显子 16 序列的原因。另一个等位基因，遗传自母亲，包含一个 Alu-Alu 重组，缺失约 3,000 bp，包括外显子 17（ 153454.0006）。外显子 16 和外显子 17 中鉴定的突变并未改变转录本的阅读框。

.0006 EHLERS-DANLOS 综合征，脊柱侧凸型，1
PLOD1、3-KB DEL、EX17DEL
讨论Pousi 等人在患有脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征（EDSKSCL1; 225400 ）的患者中以复合杂合状态发现的 PLOD1 基因中的 3-kb 缺失（1998），见153454.0005。

在Hilderink 和 Brunner（1995）先前报道的 Nevo 综合征患者中，Giunta 等人（2005）鉴定了 PLOD1 基因外显子 17 缺失的纯合性。该患者是荷兰第一代堂兄弟的后代；出生时，他被发现身长过长，并且非常低渗，需要几分钟通气。他还出现了手足掌侧水肿、纺锤形手指、胸廓狭窄、足背屈挛缩、胸腰椎侧凸和手腕过度活动，被描述为手腕下垂。马凡综合征（ 154700）被怀疑是因为他的 marfanoid 习性。在 7 周大时，他的身长超过了第 97 个百分位数，并且出现了全身性肌张力减退和严重的胸椎后凸畸形。直到 13 岁没有发生眼部并发症；然而，患者有中度近视（-3 屈光度）和小角膜（双侧 9 毫米）。超声检查主动脉正常。频繁的中耳感染是一个主要的健康问题，需要在 11 岁时接受中耳手术治疗胆脂瘤。12 岁时，他的身高为 170 厘米（第 97 个百分位以上 4 厘米），臂展为 117 厘米。

.0007 EHLERS-DANLOS 综合征，脊柱侧凸型，1
PLOD1，TYR511TER
在患有脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征（EDSKSCL1; 225400 ）的患者中，Yeowell和 Walker（1997）发现复合杂合性，每个 PLOD 等位基因中的致病突变导致成纤维细胞中非常低水平的 mRNA 和赖氨酰羟化酶活性。一个等位基因包含一个父系遗传的 1557C-G 转换，它将密码子 511 从酪氨酸转换为终止密码子（Y511X），并在 PLOD 基因的外显子 14 中引入了一个 NheI 限制性位点。另一个等位基因中的突变是外显子 5 的缺失，它产生了一个缩短的 PCR 转录本，并在外显子 7 的开头产生了一个过早的终止密码子。跨越外显子 5 的基因组 DNA 的测序显示，在起始的共有供体剪接位点发生突变。先证者和他的母亲（153454.0008）的内含子5（gt到at））。通过 RT-PCR，与正常等位基因相比，父母的成纤维细胞显示出每个突变等位基因的水平不成比例地降低。在随后的妊娠中，通过对妊娠 10 周采集的绒毛膜绒毛细胞的研究发现仅母亲剪接位点突变的杂合性，正确预测胎儿临床正常（Yeowell 和 Walker，1999）。

在另一名患有严重脊柱侧凸型 EDS 的患者中，Walker 等人（1999）发现纯合状态的 Y511X 突变。该疾病的常染色体隐性遗传已通过具有 1 个突变和 1 个正常等位基因的母亲在临床上不受影响这一事实得到证实。

.0008 EHLERS-DANLOS 综合征，脊柱侧凸型，1
PLOD1，IVS5DS，GA，+1
关于在患有脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征（EDSKSCL1；225400 ）的患者中以复合杂合状态发现的 PLOD1 基因中的剪接位点突变的讨论，Yeowell和 Walker（1997），参见153454.0007。

.0009 EHLERS-DANLOS 综合征，脊柱侧凸型，1
PLOD1、TRP612CYS
Brinckmann 等人在 3 名患有脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征（EDSKSCL1; 225400 ）的患者中有 2 名（1998）发现了相对常见的 8.9-kb 重复（ 153454.0002）在 PLOD1 基因中。在第三位患者中，他们在 2036 位核苷酸处发现了 G 到 C 的颠换，导致酶的高度保守的 C 末端区域（W612C）中的色氨酸被半胱氨酸取代。母亲的突变是杂合子；人们认为从父亲遗传的等位基因中发生了无效突变。患者为男性，出生时存在肌张力减退、脊柱后侧凸和习惯性肩关节脱位。关节过度活动和皮肤过度伸展是中度的。皮肤出现萎缩性疤痕，并存在微角膜。他在 15 岁时中风。

.0010 EHLERS-DANLOS 综合征，脊柱侧凸型，1
PLOD1，ARG670TER
Yeowell（1999）在一名患有严重脊柱侧凸 Ehlers-Danlos 综合征（EDSKSCL1; 225400 ）的 5 岁男孩中鉴定了 PLOD1 基因突变的复合杂合性：遗传自父亲的 arg670-to-ter（R670X）突变，以及从母亲（153454.0002）继承的 7 个外显子的重复。