含黄素的单氧合酶 3

哺乳动物含黄素的单加氧酶（FMO；EC 1.14.13.8）代表一个多基因家族，其基因产物定位于许多组织的内质网。这些酶催化许多药物、杀虫剂和其他外来化合物的 NADPH 依赖性氧化代谢。它们的底物是具有富电子中心的软亲核试剂，通常是含氮、硫或磷的官能团，作为酶氧化攻击的位点（齐格勒，1990 年；海因斯等人，1994 年）。

▼ 克隆与表达

洛姆里等人（1992）从成人肝脏 cDNA 文库中分离出 FMO3 的全长 cDNA 序列，他们将其命名为 FMO II。该 cDNA 编码了一个推断的 533 个氨基酸的蛋白质。

海豚等人（1996）还从人类肝脏文库中分离了 FMO3 cDNA。该 cDNA 编码了一个推断的 532 个氨基酸的蛋白质，该蛋白质与兔 FMO3 蛋白具有 84% 的序列同一性。

▼ 基因结构

海豚等人（1997）确定 FMO3 基因包含 1 个非编码外显子和 8 个编码外显子。

▼ 测绘

通过使用来自体细胞杂交体的 DNA 的 PCR，Shephard 等人（1993）将 FMO3 基因对应到 1 号染色体。FMO3 可能位于一个簇中，FMO1（ 136130 ）和 FMO4（ 136131 ）在 1q23-q25。

▼ 基因功能

使用定量 RNase 保护测定，Phillips 等人（1995）和海豚等人（1996）确定 FMO3 在胎儿肝脏和肺以及成人肾脏和肺中的含量较低，而在成人肝脏中的含量要高得多。他们确定 FMO3 和 FMO1（ 136130 ）受到发育和组织特异性调节，并且在肝脏中，这些基因的表达存在发育转换。

通过对从妊娠 8 周到 18 岁的人肝微粒体样本进行蛋白质印迹分析，Koukouritaki 等人（2002）证实 FMO1 是主要的胎儿同种型，而 FMO3 是主要的成人同种型。在妊娠 8 至 15 周的胚胎样本中观察到 FMO1 表达水平最高；它的表达很低，但在生命的前 3 天内在大多数样品中都可以检测到，但随后在除少数样品外的所有样品中都消失了。相比之下，FMO3 表达的开始变化很大，大多数人在新生儿期未能表达这种同种型。FMO3 在 11 岁之前的表达水平处于中等水平，此时在青春期观察到 FMO3 表达的性别孤立增加。Koukouritaki 等人（2002）观察到 FMO3 蛋白水平的明显个体间差异从 2 到 20 倍。

Phillips 和 Shephard（2008）指出，FMO1 基因沉默和 FMO3 完全激活之间的延迟意味着许多儿童在生命的第一年中没有或很少有药物代谢 FMOs 在他们的肝脏中。

埃尔南德斯等人（2003）指出，FMO3 的活性受损预计会对三甲基氨基尿（TMAU; 602079 ）患者和普通人群的药物治疗效果和药物不良反应的可能性产生影响。除了代谢膳食衍生的胺 TMA 外，FMO3 还催化许多外来化合物的 NADPH 依赖性氧化，包括治疗药物，如抗雌激素他莫昔芬、抗真菌酮康唑和非甾体抗炎药舒林酸硫化物和苄达明，如Cashman所述和张（2002）。三甲基氨基尿症患者代谢 FMO3 底物（如尼古丁）的能力可能降低（Ayesh 等人，1988 年）。

FMO3 代谢许多药物，包括安非他明、氯氮平、地异戊二烯、甲基苯丙胺、他莫昔芬、乙硫异烟胺、噻乙酮和硫化舒林酸（见Krueger 和 Williams（2005）以及Phillips 和 Shephard（2008）的评论）。

▼ 分子遗传学

阿克曼等人（1997 年）和Treacy 等人（1998）报道了澳大利亚三甲基氨基尿（ 602079 ）或鱼腥味综合征先证者的 FMO3 基因发生 3 种不同的突变，这些先证者具有特定的多态性单倍型。特蕾西等人（1998 年）表明，这些突变损害了异生物质的 N-氧合，并导致三甲基氨基尿表型。在英国起源的 6 条突变染色体上发现了一个无义突变，即 glu305 至 ter（E305X；136132.0001 ），其中 1 条是纯合的，4 条是杂合的。在 1 个希腊血统的个体中发现了错义突变 val257 到 met（V257M; 136132.0002 ）的纯合性。met66-to-ile（M66I;136132.0003 ）突变在 1 个爱尔兰血统的个体中发现。

在患有三甲基氨基尿症的患者中，Dolphin 等人（1997）在 FMO3 基因（P153L; 136132.0004 ）中发现了一个 pro153-to-leu 突变，它消除了 FMO3 的催化活性。他们证明了具有 551C-T 突变的 FMO3 不能支持膳食来源的三甲胺（TMA）的代谢。除了 TMA，FMO 还催化一系列结构多样的化合物的氧化，包括药物、杀虫剂和其他外源性物质。作者评论说，尽管三甲基氨基尿患者明显缺乏尼古丁 N-氧化，这是一种主要由 FMO3 催化的反应，但 FMO3 介导的氧化代谢中遗传性阻断的药理学和毒理学意义尚不清楚。

特蕾西等人（1998）发现 FMO3 基因中的无义和错义突变与严重的三甲基氨基尿症表型相关，并且还与临床上和从 cDNA 表达的突变蛋白质有关的其他含氮和含硫物质（包括生物胺）的代谢受损有关进行了体外研究。研究结果说明了人类 FMO3 在外源性底物和内源性胺的代谢中所起的临床作用。在使用鼻肾上腺素后，观察到一名患有严重高血压的英裔爱尔兰人患者的血压为 200/110。在至少 3 名患者中观察到不良酪胺反应。在 P153L 突变纯合子患者中观察到荨麻疹和对含硫药物的不耐受。

Chung 和 Cha（1997）表明，咖啡因生产可可碱主要由成人肝微粒体中的 FMO 催化。他们通过测量韩国人群中可可碱/咖啡因的尿摩尔浓度比来无创地确定体内的 FMO 活性。在 82 名韩国志愿者中，Park 等人（1999）通过服用一杯含有 110 毫克咖啡因的咖啡后收集的 1 小时尿液（4 到 5 小时）样品中存在的可可碱和咖啡因的摩尔浓度比来确定 FMO 活性。在 82 名志愿者中，有 19 名女性和 63 名男性（30 名吸烟者和 52 名非吸烟者）。志愿者分为 2 组，包括低（0.53-2.99）和高（3.18-11.95） FMO 活动，反模式为 3.18。来自外周血的基因组 DNA 通过 PCR 扩增，寡核苷酸设计自人类 FMO3 基因的内含子序列。比较来自具有低和高FMO活性的随机选择的个体的扩增FMO3基因的核苷酸序列，在开放解读码组序列中鉴定出9个点突变。

阿克曼等人（1999）研究了一组患有严重三甲基氨基尿症的北美个体，其定义为 TMA 氧化减少低于正常值的 50%。他们检测到 4 个新的 FOM3 突变，包括 2 个错义突变，ala52 到 thr（A52T；136132.0008）和 arg387 到 leu（R387L；136132.0007），以及 1 个无义突变，glu314 到 ter（E314X；136132.0009））。第四个等位基因显然由在一般人群中发现的2个相对常见的多态性（lys158-gly308）组成。对于 E314X 突变，由于 FMO3 蛋白在密码子 314 处的截断，强烈预测活性丧失，因为即使删除该 532 个残基蛋白的最后 30 个氨基酸也会在体外消除功能。虽然 A52T 和 R387L 突变未表达，但它们满足指定为致病的几个条件：在对照中未观察到变化，它们是非保守替代，并且在对所有表达的 FMO3 外显子进行测序时，先证者中未发现其他变化. 此外，A52T 和 R387L 残基似乎在 FMO 基因家族中高度保守。

埃尔南德斯等人（2003）描述了一个人类 FMO3 突变数据库。他们指出，已知 16 种突变（12 种错义、3 种无义和 1 种严重缺失）会导致三甲基氨基尿症。

▼ 等位基因变体（ 15个精选示例）：

.0001 三甲基胺尿症
FMO3, GLU305TER
阿克曼等人（1997）鉴定了来自英国血统的澳大利亚先证者三甲基氨基尿症（TMAU; 602079 ）的 6 个突变染色体的 FMO3 基因中的 glu305-to-ter（E305X）突变。该突变在1个个体中为纯合子，在4个个体中为杂合子。E305X 纯合子在食用奶酪（含有酪胺）和使用鼻用肾上腺素治疗鼻出血后，除了三甲基氨基尿之外，还有心动过速和严重的高血压（Danks 等人，1976 年）。FMO3酶代谢酪胺。当在大肠杆菌中表达时，该突变的突变体 FMO3 cDNA 表明 TMA 和酪胺的底物活性丧失。

.0002 三甲基胺尿症
FMO3, VAL257MET
Akerman 等人在一名希腊血统的澳大利亚人患有三甲基氨基尿症（TMAU; 602079 ）（1997）在 FMO3 基因中发现了 val257-to-met（V257M）错义突变的纯合性。

.0003 三甲基氨基尿
FMO3, MET66ILE
Akerman 等人在一名爱尔兰血统的澳大利亚人患有三甲基氨基尿症（TMAU; 602079 ）（1997）在杂合状态的 FMO3 基因中发现了一个met66-to-ile（M66I）突变。当在大肠杆菌中表达时，含有 M66I 取代的突变 FMO3 cDNA 表明 TMA 和酪胺的底物活性丧失。

在一名患有三甲基氨基尿症的澳大利亚患者中，Akerman 等人（1999）发现 FMO3 基因中 2 个错义突变的复合杂合性：M66I 和 arg492 到 trp（R492W; 136132.0005 ）。这些突变中的第二个涉及高度可变的 CpG 位点，并且是 FMO3 基因高度保守区域的非保守变化。Arg492 在所有 FMO 同种型中都是保守的。

.0004 三甲基氨基尿
FMO3、PRO153LEU
在患有三甲基氨基尿症（TMAU; 602079 ）的兄弟姐妹中， Dolphin 等人（1997）确定了 FMO3 基因中的纯合 551C-T 转换，将密码子 153 处的 CCC 脯氨酸三联体变为 CTC 亮氨酸三联体（P153L）。他们未受影响的父母和第三个同胞是该突变的杂合子。作者在其他 2 个三甲基氨基尿症家族中发现了相同的突变，其中它也与该疾病共同分离。在研究的第一个亲属中，发现 leu153 等位基因在密码子 158 处携带多态性，即 glu158。在 30 个不相关的非三甲基氨基尿个体中，所有个体中都发现了 pro153，而 glu158 和 lys158 的出现频率各约为 50%。

.0005 三甲基胺尿症
FMO3，ARG492TRP
讨论Akerman 等人在三甲基氨基尿（TMAU; 602079 ）患者中发现的复合杂合状态的 FMO3 基因中的 arg492 到 trp（R492W）突变（1999），见136132.0003。

.0006 FMO3 活动，降低
FMO3, GLY148TER
公园等人（1999 年）通过服用一杯含有 110 毫克咖啡因的咖啡后采集的 1 小时尿液（4 到 5 小时）样品中存在的可可碱和咖啡因的摩尔浓度比来确定 FMO 活性。在 FMO 活性第二低的个体中，他们检测到错义突变，即外显子 4 中的 442G-T，该突变产生了一个过早的 TGA 终止密码子，取代了甘氨酸 148（G148X）。他有杂合状态的突变。他的母亲也有杂合终止密码子和同样低的 FMO 活性。

.0007 三甲基氨基尿
FMO3, ARG387LEU
Akerman et al .（1999）在 FMO3 基因的第 1160 位核苷酸处发现了 G 到 T 颠换的纯合性，导致 arg387 到 leu（R387L）突变。

.0008 三甲基氨基尿
FMO3, ALA52THR
在一名患有三甲基氨基尿症（TMAU; 602079 ）的北美患者中， Akerman 等人（1999）确定了 FMO3 基因第 154 位核苷酸的 G 到 A 转变，导致 ala52 到 thr（A52T）突变。

.0009 三甲基氨基尿
FMO3, GLU314TER
在一名患有三甲基氨基尿症（TMAU; 602079 ）的北美患者中， Akerman 等人（1999）确定了 FMO3 基因第 940 位核苷酸的 G 到 T 颠换，导致 glu314 到 ter（E314X）取代。

.0010 三甲基氨基尿
FMO3, ASN61SER
海豚等人（2000）发现 2 名患有三甲基氨基尿症（TMAU; 602079 ）的个体是 P153L 错义突变（ 136132.0004 ）和 FMO3 基因中的新型 asn61-to-ser（N61S）突变的复合杂合子。

.0011 三甲基氨基尿
FMO3，MET434ILE
海豚等人（2000）发现一名患有三甲基氨基尿症的患者（ 602079 ）是 R492W 突变（ 136132.0005 ）和 FMO3 基因中一种新的met434-to-ile（M434I）突变的复合杂合子。

.0012 三甲基氨基尿症
FMO3, 2-EX DEL
福雷斯特等人（2001）描述了由希腊父母的 15 岁澳大利亚男性 FMO3 基因中超过 12 kb 的缺失引起的三甲基氨基尿（TMAU; 602079 ）。缺失开始于外显子 1 上游 328 bp；缺失的 3 素末端发生在内含子 2 中。缺失长 12,226 bp。由于 FMO3 基因缺失的纯合性，预计除了人类 FMO3 底物（如三甲胺和其他胺）的单加氧酶功能丧失外，先证者对生物胺的耐受性会降低，包括药用和饮食。

.0013 三甲基氨基尿症
FMO3、GLU32LYS
在一名患有三甲基氨基尿症（TMAU; 602079 ）的患者中， Zhang 等人（2003）在 FMO3 基因中发现了一个 glu32-to-lys（E32K）突变。表达研究表明，E32K 突变消除了酶的催化活性。

.0014 三甲基氨基尿
FMO3，1-BP DEL，191A
在患有三甲基氨基尿症（TMAU；602079）的个体中，Zhang 等人（2003 年）确定了 FMO3 基因中 2 个突变的复合杂合性：P153L 变化（136132.0004）和密码子 64 外显子 3 中的 1-bp 缺失（191delA）。缺失导致移码和基因的过早终止。密码子 65。家族谱系分析显示，这 2 个突变在该个体的不同等位基因上进行。这两种突变都消除了酶的催化活性，解释了三甲基氨基尿症的严重临床表现。患者在 3 岁时进行了检查，当时发现他的尿液中有 61% 未代谢的三甲胺，与严重的三甲胺尿相符。

.0015 三甲基氨基尿，轻度
FMO3、GLU308GLY 和 GLU158LYS
Zschocke 等人在患有轻度三甲基氨基尿症（TMAU; 602079 ）的患者中（1999）确定了 FMO3 基因突变的复合杂合性：一个等位基因上的 P151L 取代（ 136132.0004 ），另一个是 2 个常见的多态性，glu308 到 gly（E308G）和 glu 158 到 lys（E158K）。Zschocke 等人（1999）指出 P151L 突变的纯合性已被发现导致严重的三甲基氨基尿症。他们发现，具有 2 个常见多态性的变异等位基因纯合个体的 TMA 氧化能力降低（低于 50%），表明存在轻度三甲基氨基尿症。