X连锁铁粒幼细胞性贫血1

δ-氨基乙酰丙酸酯合成酶（ALAS; EC 2.3.1.27）催化血红素生物合成的第一个重要步骤，即由甘氨酸和琥珀酰辅酶A（sCoA）合成所有氨基吡咯的第一个常见前体5-氨基乙酰丙酸。 5-磷酸吡ido醛（PLP）依赖性方式（Astner等人，2005年）。人类存在两种形式的ALAS：由ALAS1基因编码的管家形式（125290），和由ALAS2基因编码的红系组织特异性形式（Bishop et al。，1990）。

细胞遗传学位置：Xp11.21
基因组坐标（GRCh38）：X：55,009,054-55,030,976

▼ 克隆和表达
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Astrin and Bishop（1989）从红系人胎儿肝脏文库中分离了ALAS2基因。ALAS2似乎仅在类红细胞中表达。

▼ 基因结构
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Surinya等（1998）确定ALAS2基因横跨大约35 kb并且包含11个外显子。内含子8中的类胡萝卜素特异性增强子包含GATA和CACCC框，它们在小鼠和犬Alas2中是保守的。

▼ 测绘
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Benoff和Skoultchi（1977）提出了3条证据，表明小鼠X染色体上的一个基因座控制着血红蛋白的合成。遵循大野定律，人们会期望人类中存在相同的轨迹。

Benoff等（1978）在小鼠中鉴定出X连锁基因位点，该X连锁基因位点可能通过δ-氨基乙酰丙酸合成酶催化的步骤，通过抑制诱导性血红素的生物合成来抑制血红蛋白的产生。Elves等人排除了与Xg基因座的紧密连接（1966）。

阿斯特林等（1987年）将ALAS1基因定位于3号染色体，将其排除为X连锁的低色素性贫血的候选基因。然而，后来，Astrin和Bishop（1989）分离了第二个ALAS基因ALAS2，并通过对来自体细胞杂种的DNA进行Southern blot分析，将其分配给X染色体。另请参阅Bishop等（1990）。

通过对小鼠/人杂交细胞组的Southern分析和通过原位杂交，Cox等（1990）将ALAS2基因定位在Xp21-q21染色体上，最可能的位置是在Xp11.2波段。

通过分析来自杂交克隆的DNA，该杂交克隆在Xp11.21-q21.3区包含易位，Cotter等人（1992年）实现了相对于该区域内其他基因座和断点的ALAS2基因更好的定位。他们将ALAS2基因定位于Xp11.21区域。考克斯等（1992年）在ALAS2基因的内含子7内鉴定出高度多态的标记物，即复合二核苷酸重复序列，并用于确认ALAS2在X染色体多点连锁图中的定位。在ALAS2和着丝粒标记DXZ1之间未观察到重组。找不到与DXS14的重组。由于Raskind等（1991）排除DXS14和X链接的铁粒幼细胞性贫血与脊髓小脑性共济失调的联系在5至10 cM之内，人们可能会得出结论，X染色体上至少有2个基因座决定了铁粒幼细胞性贫血。一个基因座可以位于Xq的近端部分上。

在对老鼠X染色体近端区域进行高分辨率比较绘图的过程中，Blair等人（1995）证明了Alas2基因相对于其他基因的位置。

▼ 基因功能
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使用报道基因测定，Surinya等人（1998年）表明，ALAS2基因的内含子8具有强的方向依赖性红系特异性增强子活性。体外测定表明，GATA1（305371）和SP1（189906）分别结合了该区域内的GATA和CACCC框。

Han等（2006）显示组蛋白脱乙酰基酶（HDAC;参见601241）抑制剂增加了人类红系细胞系中ALAS2的表达。增加的ALAS2表达与在ALAS2启动子处的组蛋白H4的乙酰化增加（见602822）同时发生。组蛋白乙酰基转移酶p300（EP300; 602700）结合了ALAS2启动子，而p300的过表达增加了启动子报告基因的表达和内源性ALAS2 mRNA的水平。ALAS2启动子上的GATA1和SP1位点协同促成p300介导的ALAS2激活。

▼ 生化特征
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Astner等（2005）确定了来自荚膜红细菌的同型二聚体阿拉斯的晶体结构，其与人ALAS具有49％的序列同一性。在导致X连锁的铁粒幼细胞性贫血的ALAS基因突变被预测为阻碍底物结合，扰乱二聚体界面，或妨碍正确折叠（参见，例如，301300.0002 - 301300.0005）。这些发现为某些情况下对吡ido醇治疗的潜在反应性提供了解释。

▼ 分子遗传学
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铁粒性贫血1，X连锁

青木等（1973年）发现铁粒幼细胞性贫血1（SIDBA1; 300751）患者的红细胞中缺乏δ-氨基乙酰丙酸合成酶，其中一些是先天性贫血的男性，有些人对维生素B6的治疗有反应。

Cotter等人在一名30岁的中国男性中，发生吡ido醇反应型X连锁铁质贫血（1992）确定了ALAS2基因的突变（301300.0001）。

Cotter等（1995年）描述了一个以前未受影响的81岁妇女，其中发生了小细胞铁粒幼细胞性贫血。发现她是ALAS2基因点突变的杂合子（301300.0005）。最初的诊断是骨髓增生异常综合症，但对X连锁先天性铁粒幼细胞性贫血的认识使吡pyr醇得以成功治疗。有其他来源的证据表明偏斜的碱化可能是一种获得的模式。在研究Busque等人的外周血白细胞时（1996年），新生儿的偏斜发生率为1.9％，年龄在28至32岁之间的女性为4.5％，60岁以上的女性为22.7％。卡佐拉和贝尔加马斯基（1998）据估计，在30％至40％的老年妇女中，造血细胞（类红细胞，粒细胞，单核细胞和巨核细胞）的1个父母X染色体表达超过90％。Puck和Willard（1998）用3种不同的机制图回顾了一种偏斜模式的机制。

Cotter等在4名与X连锁铁粒幼细胞性贫血无关的男性中，每位男性都有（1999）确定了新的突变：647T-C，1283C-T，1395G-A和1406C-T预测tyr199替换为他的氨基酸（y199H; 301300.0017），arg411替换为cys（R411C; 301300.0008），arg448替换为gln（R448Q） ），以及arg452到cys（R452C; 301300.0018）。所有先证者在临床上均对吡ido醇有反应。事实证明，Y199H突变是第一个从头发生的XLSA突变，发生在先证人的祖父的配子中。在18个无关的XLSA半合子中，Cotter等人（1999）发现遗传性血色素沉着症HFE突变体等位基因C282Y（235200.0001）比正常人群中的发现。一个带有严重和早期铁负荷的Y199H突变的先证者对C282Y是纯合的。

Furuyama等人在一名81岁的男子在进行血液透析时发生铁粒幼细胞性贫血（2003年）确定了ALAS2基因（D159N；301300.0012）中从asp159到asn变化的杂合性。

促红细胞性原卟啉

在8个具有X连锁优势性红细胞原卟啉症（XLEPP; 300752）的家庭中，Whatley等人（2008）在ALAS2基因的外显子11发现了2个删除突变（301300.0015和301300.0016）。在129名其他形式的红血球原卟啉症或100条正常染色体的无关患者中未发现该突变。Whatley等人的数据（2008）证明，尽管铁螯合酶（FECH; 612386）活性正常，但ALAS2 C末端区域的破坏导致原卟啉的产生超过血红蛋白化所需的量，并且足以引起光敏性和肝损害。。

Ducamp等在4个与X连锁的优势性红细胞原卟啉症无关的女孩中（2013年）确定了ALAS2基因中的3个不同的杂合突变。一个是复发性的（delAGTG; 301300.0015），另一个是新颖的（301300.0019和301300.0020）。所有这些都发生在ALAS2基因的最后一个外显子上，并且在体外显示所有这些都导致增加的ALAS2催化活性，与功能获得一致。所有4个女孩在幼儿期就表现出严重的光敏性，并伴有无红细胞锌和无金属的原卟啉增加。两种具有升高的肝酶，一种具有胆结石，并且大多数具有铁缺乏症。1个孩子的母亲受到了轻度影响，并显示出该突变体细胞和种系镶嵌。通过产生一系列的ALAS2变体，Ducamp等人（2013年）发现，“功能获得域”在蛋白质C末端的544和576位残基之间至少包含33个氨基酸。

▼ 等位基因变异体（20个示例）：
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.0001贫血，热塑性，1
ALAS2，ILE471ASN
Cotter等人在一名30岁的中国男性中，发生了吡ido醇反应形式的X连锁铁粒幼细胞性贫血1（SIDBA1; 300751）（1992）在ALAS基因第9外显子高度保守的区域中，我们在471号密码子中进行了T到A转换，导致ile到asn取代。该突变中断了连续的疏水残基，并被预测可以将β-折叠结构的区域转化为随机螺旋结构。正常和突变cDNA的原核表达表明，突变构建体表达的酶活性水平较低，与正常酶相比，需要更高浓度的吡ido醛5-prime-磷酸盐才能实现最大活化。氨基酸取代发生在含有推定的吡ido醛5-prime-磷酸盐结合位点的外显子中。为了鉴定突变，Cotter等（1992）扩增并测序了ALAS基因的11个外显子编码区。

.0002 ANEMIA，SIDEROBLASTIC，1
ALAS2，THR388SER
Cox等在2例受影响的男性和1例携带女性的X族吡ido醇反应性铁粒幼细胞贫血1（SIDBA1; 300751）中进行了研究（1994）证明了外显子8的核苷酸1215处的胞嘧啶-鸟嘌呤变化。这种变化导致在赖氨酸附近的氨基酸残基388处丝氨酸被苏氨酸取代，赖氨酸与磷酸吡ido醛的辅因子结合。在表达研究中，突变酶的活性相对于野生型降低。尽管突变酶对吡ido醛磷酸盐的亲和力没有改变，但该突变似乎在酶的活性位点引入了构象变化。

通过荚膜红细菌Alas2的晶体结构分析，Astner等人（2005年）确定thr388是PLP识别模式的一部分。苏氨酸被丝氨酸取代将允许更高的丝氨酸旋转自由度，从而大大降低了ALAS对PLP的亲和力。相应地，患者会对吡ido醇治疗产生良好的反应。

.0003贫血，热塑性，1
ALAS2，PHE165LEU
在Cooley（1945）描述的X连锁铁粒幼细胞性贫血1（SIDBA1; 300751）的原始家族中，Cotter等人（1994）发现ALAS2基因在第5外显子上具有从A到C的转化，预计会导致亮氨酸被残基165（F165L）上的苯丙氨酸取代。该突变发生在所有物种共有的ALAS2催化核心的第一个高度保守的结构域中。

通过荚膜红细菌Alas2的晶体结构分析，Astner等人（2005年）确定phe165通过疏水相互作用在结构上稳定了sCoA羧酸酯基识别所需的相邻arg163。用亮氨酸替代phe165会使arg163不稳定，从而降低sCoA结合的特异性。由于PLP结合不受突变影响，因此对吡ido醇治疗的反应预计很小。

.0004贫血，硅塑料，1
ALAS2，GLY291SER
Prades等人在一个大型的具有吡ido醇敏感性形式的X连锁铁粒幼细胞性贫血1（SIDBA1; 300751）中进行了研究（1995）发现在ALAS2基因的编码序列（外显子7）的核苷酸871从G到A的转换。这导致了从gly291到ser的氨基酸取代。甘氨酸通过从大量不同生物的DNA序列推导出的ALAS蛋白进化而得以保存。通过PCR分析，他们证明了3位受影响的男性和2位女性携带者的突变，而有风险的8位女性排除了携带者的状况。尽早发现家庭成员中的突变等位基因对于预防男性贫血和患病男性和携带女性的离子超载可能很重要。

通过荚膜红细菌Alas2的晶体结构分析，Astner等人（2005）确定用ser替换gly291将降低ALAS对sCoA的亲和力。此外，gly291与his285距离1螺旋角，后者与PLP结合有关。结果，该突变可以通过增加PLP水平来抵消。

.0005贫血，新生塑料，1，晚期
ALAS2，LYS299GLN
Cotter等（1995）报告了2例X连锁铁粒幼细胞贫血1（SIDBA1; 300751）在两个方面都是非典型的：不同于通常的形式，这种形式通常表现在生命的最初30年中，并且对吡ido醇的血液学反应是可变的并且很少完成，这2例患者对吡ido醇的反应高度敏感，并且处于老年年龄组。先前未受影响的男性77岁男性和女性81岁女性先前健康状况良好，发现他们患有严重的低色性，微细胞性贫血，骨髓中有成环的成铁细胞，对吡ido醇反应强烈，血红蛋白正常化价值观。序列分析确定了男人及其女儿中ALAS2基因第7外显子（K299Q）的A到C转换，而女性先证者在第5外显子中显示了G到A的转换（A172T; 301300.0006）。后一种突变导致骨髓δ-氨基乙酰丙酸合酶活性的体外稳定性下降。每例患者的重组突变体ALAS2酶具有明显的热不稳定性。在体外添加吡ido醛5-prime-磷酸盐使突变酶稳定，这与体内观察到的对吡ido醇的剧烈反应一致。X链接的铁粒幼细胞性贫血的这种晚期发病形式可以通过微胞吞作用，吡ido醇反应性以及ALAS2突变与难治性贫血和环状成铁细胞区别开来。Cotter等（1995）建议对所有获得性铁粒幼细胞性贫血患者进行吡ido醇反应性测试。叶酸或维生素B12的相对适度缺乏可以解释由于遗传性细胞骨架缺陷（例如遗传性球囊增多症）或糖酵解酶缺乏（例如丙酮酸激酶缺乏）而导致先前具有溶血状态补偿的患者的迟发性贫血。作者指出，由于维生素B6利用率或代谢的细微变化而引起的与年龄相关的营养缺乏可能掩盖了遗传变异，当遗传编码蛋白质的基因中存在高度依赖于吡normal醛磷酸酯的正常可用性的突变时，遗传性疾病就无法掩盖。

通过荚膜红细菌Alas2的晶体结构分析，Astner等人（2005年）确定用谷氨酰胺替代lys299会导致ALAS对sCoA的结合亲和力降低。据报道，这种突变的患者对吡ido醇治疗有反应。但是，由于ALAS中的PLP结合不受突变影响，因此补充吡ido醇的作用可能是间接的。

.0006贫血，新生塑料，1，晚期
ALAS2，ALA172THR
参见301300.0005和Cotter等（1995）。

.0007贫血，硅塑料，1，吡R醇耐火材料
ALAS2，ASP190VAL
Furuyama等在X连锁性铁粒幼细胞贫血1（SIDBA1; 300751）的患者中（1997）确定了在ALAS2基因的621A-T颠倒导致asp190到val氨基酸替换。贫血难治吡pyr醇。

.0008 ANEMIA，SIDEROBLASTIC，1
ALAS2，ARG411CYS
Furuyama等人在一名吡pyr醇反应性X连锁铁粒幼细胞性贫血1（SIDBA1; 300751）的日本患者中（1998年）确定了ALAS2基因的arg411-cys错义突变。正常和突变cDNA在大肠杆菌中表达，与野生型相比，在不存在和存在吡ido醛5-prime-磷酸盐的情况下孵育时，发现突变酶蛋白分别具有12％和25％的ALAS活性。酶。

.0009 ANEMIA，SIDEROBLASTIC，1
ALAS2，SER568GLY
Harigae等人在一名18岁的日本男性中患有铁粒母性贫血1（SIDBA1; 300751）（1999年）在ALAS2基因的第11外显子中发现了1754A-G错义突变，导致ser568-gly氨基酸取代。患者骨髓细胞中的ALAS活性降至正常对照组的53.3％。与此发现一致，具有该突变的细菌表达的ALAS2突变蛋白的活性与正常对照相比为19.5％，但通过在体外添加吡x醛5-prime-磷酸盐可提高至31.6％。具有BspHI限制的RFLP分析表明，母亲是突变的携带者。Harigae等（1999年）他指出已经描述了23种不同的突变，包括ALAS2基因催化区域的外显子。1754A-G突变是唯一位于外显子11的突变。

.0010贫血，热塑性，1
ALAS2，CYS395TYR
卡佐拉等（2000年）在一名72岁的女性中，其血红蛋白水平在36岁时是正常的，发现了ALAS2基因的错义突变。她后来在64岁时出现呼吸困难和疲劳，并被发现患有严重的小细胞性贫血。由于微细胞增多症和吡ido醇的反应性，该患者被认为患有晚发性X连锁性铁粒幼细胞贫血1（SIDBA1; 300751）。发现她在外显子9的1236位核苷酸的G到A过渡是杂合的，导致cys395到氨基酸的取代。她仅在网织红细胞中表达突变的基因。她的两个女儿和一个孙女对该突变是杂合的，但血红蛋白水平正常，并且在网织红细胞中表达正常的ALAS2基因。发现先前诊断为中间地中海贫血的孙子因相同的ALAS2突变而处于半合子状态。吡ido醇治疗完全纠正了孙子和先证者中的贫血。

通过荚膜红细菌Alas2的晶体结构分析，Astner等人（2005）确定用明显更大的酪氨酸替代cys395会不利地影响PLP结合。相应地，该突变酶的活性可以通过更高浓度的PLP来挽救。

.0011贫血，热塑性，1
ALAS2，ASP159TYR
Hurford等人在来自吡ido醇反应性X连锁铁粒幼细胞贫血（SIDBA1; 300751）的2个患病男性中（2002年）确定了ALAS2基因中的asp159-to-tyr（D159Y）突变。也已经报道了密码子159处的另一种突变（D159N；301300.0012）。

.0012贫血，热塑性，1
ALAS2，ASP159ASN
Furuyama等人在一名81岁的男性中，通过维持性血液透析疗法使X链接的铁粒幼细胞贫血1（SIDBA1; 300751）沉淀下来（2003年）确定了ALAS2基因第5外显子的527G-A过渡的杂合性，导致了asp159到asn（D159N）突变。该家庭的其他成员无法接受研究。D159N突变似乎不是多态性，因为在日本人群的44个ALAS2对照等位基因中未发现。

.0013 ANEMIA，SIDEROBLASTIC，1
ALAS2，-206C-G，启动子
Bekri等在一名32岁的女性，患有轻度表型和中度晚发的铁粒幼细胞贫血1（SIDBA1; 300751）（2003）发现ALAS2基因中的启动子突变，即从转录起始位点开始在核苷酸-206处的C到G转化，这是由引物延伸所定义的。在她受影响的儿子中发现了相同的突变，但在她任何未受影响的亲戚中都没有发现。吡rid醇治疗对先证者没有影响，但在她受影响的儿子中导致血红蛋白浓度适度增加，铁蛋白铁减少4倍。

.0014贫血，热塑性，1
ALAS2，HIS524ASP
Edgar and Wickramasinghe（1998）在患有遗传性铁粒幼细胞性贫血1（SIDBA1; 300751）的男性中，在ALAS2基因的第10外显子中发现了1622C-G转化，从而导致了His524-asp（H524D）的替代。该组氨酸是高度保守的。先证者的母亲和姐姐是突变的杂合子携带者。

.0015原卟啉，红血球，X-连锁优势
ALAS2，4-BP DEL，1706AGTG
Whatley等人在6个具有X连锁的促红细胞生成原卟啉症（XLEPP; 300752）的家庭中（2008）发现了ALAS2基因的外显子11（1706_1709delAGTG）的4个bp删除。该突变发生在5种不同的单倍型上，这表明它至少在5种不同的情况下出现过。在大肠杆菌中的表达研究表明，这种缺失导致ALAS2活性显着增加，并且产生的某些5-氨基乙酰丙酸盐（ALA）进一步代谢为卟啉。这些功能获得的发现强烈表明原卟啉及其锌螯合物在XLEPP中积累，因为ALA形成的速率增加到一定程度，使得铁被铁螯合酶插入原卟啉中（FECH; 612386）。）成为血红素合成的速率限制。

Ducamp等（2013年）使用XLEPP在两个瑞士和法国血统无关的女孩中鉴定出c.1706delAGTG突变。两者均在3岁时具有严重的光敏性，铁缺乏和红细胞锌原卟啉增加。一名患者患有胆结石。法国女孩的母亲患有这种疾病，病情较轻，被发现是该突变的种系和体细胞镶嵌。大肠杆菌中的体外功能表达测定表明，突变酶具有增加的ALAS2催化活性，与功能获得一致。没有证据表明有创始人效应，表明该突变可能代表了一个热点。

.0016原卟啉，红血球，X连锁显性
ALAS2，2-BP DEL，1699AT
Whatley等人在英格兰西南部的2个家庭中发现了X连锁的促红细胞性原卟啉症（XLEPP; 300752）（2008）在ALAS2（1699_1700delAT）的外显子11发现了2个bp删除。在两个家庭中，这种缺失发生在相同的单倍型上。当在大肠杆菌中表达时，该突变导致ALAS2活性功能的增强。

.0017贫血，热塑性，1
ALAS2，TYR199HIS
Cotter等人在患有吡side醇反应性遗传性铁粒幼细胞性贫血1（SIDBA1; 300751）的男性先证者中（1999年）确定了ALAS2基因第5外显子的647T-C过渡，导致tyr199-his（Y199H）取代。母亲的突变是杂合的，在任何其他家庭成员或100个正常等位基因中均未发现。先证者有严重且早期的铁负荷，与遗传性血色素沉着症相伴，在HFE基因中具有纯合C232Y突变（235200.0001）。该患者铁超负荷的逆转导致补充吡ido醇期间血红蛋白浓度升高。

.0018贫血，热塑性，1
ALAS2，ARG452CYS
Cotter等人在患有吡side醇反应性遗传性铁粒幼细胞性贫血1（SIDBA1; 300751）的男性先证者中（1999年）确定了ALAS2基因第9外显子的1406C-T过渡，导致arg452-cys（R452C）取代。在100个正常等位基因中均未发现该突变。Cotter等（1999）指出，在另一个XLSA家族中发现了相同的突变。

.0019原卟啉，红血球，X连锁显性
ALAS2，GLN548TER
在一个澳大利亚女孩中，X染色体上存在红细胞造血原卟啉症（300752）（2013年）确定了ALAS2基因第11外显子的杂合c.1642C-T过渡，导致gln548-to-ter（Q548X）取代。在100条对照染色体或大型对照数据库中找不到该突变。该患者在儿童期开始出现严重的光敏性，与肝酶增加，铁缺乏症和红细胞锌原卟啉增加有关。在大肠杆菌中进行的体外功能性表达分析表明，突变酶具有增强的ALAS2催化活性，与功能获得一致。

.0020原卟啉，红血球，X连锁显性
ALAS2，26-BP DEL，NT1651
Ducamp等人在一个荷兰女孩（其父母最初来自阿富汗）和XLDPP（300752）中（2013年）在ALAS2基因第11外显子中鉴定出26 bp杂合缺失（c.1651_1677），导致移码和过早终止（Ser551ProfsTer5）。在100条对照染色体或大型对照数据库中找不到该突变。该患者在婴儿期出现严重的光敏反应，并伴有肝酶升高和红细胞锌原卟啉升高。在大肠杆菌中进行的体外功能性表达分析表明，突变酶具有增强的ALAS2催化活性，与功能获得一致。