富马酸水合酶

富马酸水合酶或富马酸酶（ EC 4.2.1.2 ） 是三羧酸或三羧酸循环的酶组分。它催化富马酸转化为苹果酸。

▼ 克隆与表达

Edwards 和 Hopkinson（1979）研究了一个带有 FH 电泳变体的家族。两个人的可溶性和线粒体形式都有变化，这表明它们是由一个基因座决定的。杜南等人（1984）引用的证据表明，延胡索酶的同工酶从 2 个不同的 mRNA 分子中翻译成前体形式，这些 mRNA 反过来由单个基因转录本的可变剪接产生。

通过肽图分析，O'Hare 和 Doonan（1985）表明来自猪肝的胞质和线粒体延胡索酶在几乎所有的氨基酸序列上都是相同的，但它们的 N 末端不同。

Kinsella 和 Doonan（1986）从肝脏 cDNA 文库中克隆了人延胡索酶。推导出的 468 个氨基酸的蛋白质，除了 N 端甲硫氨酸外，似乎是线粒体形式。Kinsella 和 Doonan（1986）发现人类延胡索酶与来自枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的延胡索酶具有异常高的结构同一性。

铃木等人（1989）克隆了大鼠肝延胡索酶，该酶编码推导出的具有 41 个氨基酸原序列的 507 个氨基酸的蛋白质。线粒体和胞质延胡索酶的成熟肽序列的比较揭示了同一性，除了胞质延胡索酶的 N 末端丙氨酸被乙酰化。大鼠肝脏的Northern印迹分析显示约1.8 kb的单一mRNA种类。铃木等人（1989）得出结论，延胡索酶的线粒体和胞质形式由单一转录物编码，翻译后加工指导其细胞定位。

通过免疫组织化学分析，Bourgeron 等人（1994）发现延胡索酶在正常人脑中定位于线粒体，而不是胞质溶胶，这与大鼠中的发现一致。

▼ 测绘

范萨默伦等人（1974）和克雷格等人（1976）发现延胡索酶基因座位于 1 号染色体上，可能位于 1q42 区域。Despoisses 等人（1984）通过对各种类型的 1q 部分三体性或部分单体性患者的基因剂量研究，将 FH 的区域分配范围缩小到 1q42.1。考夫林等人（1993）使用 PCR 扩增的 cDNA 作为探针在来自一系列小鼠/人类体细胞杂交体的基因组 DNA 的 Southern 印迹中将 FH 基因定位到染色体 1。他们在 13 号和 5 号染色体上观察到相关序列。

▼ 基因功能

波拉德等人（2005）指出，核编码的三羧酸循环酶富马酸水合酶和琥珀酸脱氢酶（参见例如SDHB 185470）充当肿瘤抑制因子，这些基因中的种系突变使个体易患平滑肌瘤和肾癌以及副神经节瘤（参见115310） ， 分别。波拉德等人（2005）表明 FH 缺陷细胞和肿瘤会积累延胡索酸，在较小程度上会积累琥珀酸。SDH缺陷型肿瘤主要积累琥珀酸。原位分析表明，这些肿瘤还过表达 HIF1A（ 603348 ）、激活 HIF1A 靶标如 VEGF（ 192240 ） 和高微血管密度。波拉德等人（2005）假设增加的琥珀酸盐和/或延胡索酸盐可以稳定 HIF1A，并且副神经节瘤和平滑肌瘤和肾癌中肿瘤发生的基本机制可能是假性缺氧驱动，就像 von Hippel-Lindau 综合征一样（ 193300 ）。

O'Flaherty 等人使用 Fh -/- 小鼠胚胎成纤维细胞和 FH 缺陷的乳头状肾癌组织（2010）表明，胞质延胡索酶的缺乏直接导致 HIF1-α 激活。正如预期的那样，Fh -/- 小鼠细胞表现出富马酸盐积累和乳酸产生升高，并且细胞呼吸减少。由于 Hif1-α 脯氨酰羟基化减少，Fh -/- 也显示出上调的 Hif1-α 转录活性。HIF1-α 的严重失调也发生在 FH 相关瘤形成中。重新引入缺乏线粒体靶向序列的野生型人类 FH 在很大程度上消除了延胡索酸盐的积累，并在不恢复线粒体呼吸的情况下恢复了 HIF1-α 脯氨酰羟基化和失活。奥弗莱厄蒂等人（2010）提出延胡索酸盐是 HIF1-α 脯氨酰羟基化的催化抑制剂，延胡索酶缺乏可能模拟缺氧，导致 HIF1-α 活化。

Frezza 等人使用已删除 Fh1 的转基因小鼠肾细胞（2011）应用新开发的这些细胞代谢的计算机模型来预测和实验验证从谷氨酰胺摄取开始到从 Fh1 缺陷细胞排泄胆红素结束的线性代谢途径。该途径涉及血红素的生物合成和降解，使 Fh1 缺陷细胞能够使用累积的三羧酸（TCA） 循环代谢物，并允许部分线粒体 NADH 产生。弗雷扎等人（2011 年）预测并证实，靶向该途径将使 Fh1 缺陷细胞无法存活，同时保留含有野生型 Fh1 的细胞。弗雷扎等人（2011）得出的结论是，他们的工作超越了确定在 Fh1 缺陷细胞中诱导的代谢途径，以证明当与 Fh1 缺陷相结合时，抑制血红素氧合是综合致死的，为治疗 HLRCC（ 150800 ） 患者提供了潜在的目标。

▼ 分子遗传学

延胡索酶缺乏症

在延胡索酶缺乏症（FMRD; 606812 ） 的患者中，Bourgeron 等人（1993 年，1994 年）和Coughlin 等人（1993）鉴定了 FH 基因中的突变（136850.0001和136850.0002）。

Prasad 等人在 2 名患有 FMRD 减弱形式的姐妹中（2017 年）确定了 FH 基因中的复合杂合突变：重复（K477dup；136850.0012）和剪接位点突变（136850.0013）。同胞没有脑病，尿富马酸水平接近正常。突变与家族中的疾病分离。

遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌

在患有遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌（HRLCC; 150800 ） 的患者中，Tomlinson 等人（2002）鉴定了 FH 基因中的几个杂合突变（136850.0005和136850.0006）。

在患有多发性皮肤和子宫平滑肌瘤的患者中，Tomlinson 等人（2002）鉴定了 FH 基因中的杂合突变（136850.0003和136850.0004）。

Toro 等人使用序列分析（2003 年）在 35 个（89%）皮肤平滑肌瘤家族中的 31 个中发现了 FH 基因的种系突变。他们确定的 20 种不同突变中的 18 种——2 种插入、5 种导致导致蛋白质过早终止的移码的小缺失和 13 种错义——是新的。在 11 个不相关的家族中发现了相同的突变，即 arg190 到 his（R190H；136850.0007）。在 81 人（47 名女性和 34 名男性）中发现了皮肤平滑肌瘤。98%（47 名中的 46 名）患有皮肤平滑肌瘤的女性也发现了子宫平滑肌瘤。89%（46 名中的 41 名）患有皮肤和子宫平滑肌瘤的女性进行了全子宫切除术，其中 44% 是在 30 岁之前或 30 岁时进行的。在 5 个家庭的 13 个人中，Toro 等人（2003）发现单侧和孤立性肾肿瘤。来自 4 个家系的 7 名个体存在乳头状 II 型肾细胞癌，其中 1 个家系的另一人患有肾集合管癌。该研究扩大了与遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌相关的肾肿瘤和 FH 突变的组织学谱。

巴克等人（2002 年）分析了一系列 26 例平滑肌肉瘤和 129 例子宫平滑肌瘤（来自 21 名患者）的富马酸水合酶体细胞突变和 1q43 附近的等位基因失衡。26 个平滑肌肉瘤中没有一个具有富马酸水合酶的体细胞突变。只有 5%（129 个中的 7 个）的平滑肌瘤在 1q42-q43 显示等位基因失衡，并且没有观察到富马酸水合酶的体细胞突变。

阿拉姆等人（2003）报道了 46 名患有多发性皮肤和子宫平滑肌瘤（MCUL） 或 FH 缺乏症的先证者中有 35 名发生了 20 种 FH 突变。与疾病相关的错义 FH 变化对应到高度保守的残基，主要在酶的活性位点或活化位点内或周围。FH 缺乏症和 MCUL 的突变谱相似，尽管后者的突变倾向于在基因中发生更多的 5 素数，并且预计会导致蛋白质截短或缺失。作者报告说，并非所有 FH 缺陷儿童的突变携带者父母都具有强烈的平滑肌瘤倾向。肾癌有时是 MCUL 的一部分，是变异遗传性平滑肌瘤病和肾癌（HLRCC） 综合征的一部分；这些癌症可能具有 II 型乳头状或集合管形态。FH 突变的类型或位点与 MCUL 表型的任何方面之间没有关联。对 MCUL 患者生殖系 FH 功能活性降低的生化检测可能表明具有高灵敏度和特异性的 FH 突变携带者，并且可以在一些没有检测到 FH 突变的患者中检测到 FH 活性降低。作者得出结论，MCUL 可能是一种基因同质的肿瘤易感性综合征，主要是由于延胡索酶活性缺失或严重降低所致。

为了确定 FH 突变是否可能使女性易患非综合征性子宫平滑肌瘤（UL; 150699 ），Gross 等人（2004）对来自 123 个家庭的 DNA 进行了遗传连锁研究，这些家庭至少包含一对受影响的姐妹对。此外，为了评估具有 1q 重排的子宫平滑肌瘤的 FH 丢失频率，他们对 UL 进行了 FISH 分析。对基因分型数据的分析揭示了在诊断时年龄小于 40 岁的研究参与者中与 FH 区域相关的证据（p = 0.04）。FISH 结果显示，11 个 UL 中有 9 个不存在 1 个 FH 拷贝。格罗斯等人（2004）得出结论，FH 的丧失可能是非综合征 UL 子集发病机制中的一个重要事件。

因为一些具有生殖系 FH 突变的 HLRCC 个体患有乳腺癌（ 114480 ），Kiuru 等人（2005 年）分析了 85 名芬兰乳腺癌患者的生殖系 FH 突变，其中大多数是根据与 HLRCC 相关的恶性肿瘤的阳性家族或个人病史选择的。没有发现突变。基鲁等人（2005）得出结论，FH 不是家族性乳腺癌的主要易感基因。

魏等人（2006 年）在 13 个 HLRCC 家族和 8 个患有多发性皮肤和子宫平滑肌瘤家族的受影响成员中发现了 FH 基因的 14 个突变，其中包括 9 个新突变。4个无关家族有R58X突变（136850.0003），5个无关家族有R190H突变（136850.0007）。21 个家庭中有 16 个（76%）存在皮肤平滑肌瘤，从轻度到重度不等。来自 16 个家庭的 22 名女性突变携带者都患有子宫肌瘤。21 个家庭中有 13 个（62%）发生肾肿瘤。没有发现基因型/表型相关性。

为了检查 FH 突变阳性的芬兰家庭的癌症风险和肿瘤谱，Lehtonen 等人（2006）收集了 868 个人的家谱和癌症数据。对所有 98 名可用患者的 FH 突变状态进行了分析。肾细胞癌（RCC） 的标准化发病率（SIR） 为 6.5，子宫平滑肌肉瘤（ULMS） 的标准化发病率（SIR） 为 71。在 15 至 29 岁的年龄组中，总体癌症风险显着增加，这与癌症易感家庭的一般特征一致。在 55% 的研究个体中发现了 FH 种系突变。大多数 RCC 和 ULMS 显示出 FH 的双等位基因失活，乳腺癌和膀胱癌也是如此。此外，Lehtonen 等人（2006）观察到几种良性肿瘤，包括非典型子宫平滑肌瘤、肾囊肿和肾上腺腺瘤。

作为法国国家癌症研究所研究的一部分，Gardie 等人（2011 年）在 56 个经证实的 HLRCC 家族中的 40 个（71.4%）中鉴定了 FH 基因中的 32 个不同的杂合种系突变，包括 21 个新突变。此外，在 23 名孤立性 2 型乳头状肾细胞癌先证者中，有 4 名（17.4%）发现了 FH 突变，其中 2 名患者没有家族史。体外功能表达研究表明，所有突变导致 FH 酶活性降低约 50%。此外，3个家族中有5个无症状突变携带者，表明不完全外显率。研究结果表明，肾癌可能是这种疾病的唯一表现。没有发现基因型/表型相关性。

▼ 等位基因变体（ 13个精选示例）：

.0001 延胡索酶缺乏症
FH, ALA265THR
Coughlin 等人在一名患有延胡索酶缺乏症（FMRD; 606812 ）的阿拉伯血统患者中（1993）确定了核苷酸 793 处的 G 到 A 转变，将 ala265 变为 thr（A265T）。父亲被证明是突变的杂合子。

.0002 延胡索酶缺乏症
FH, GLU319GLN
布尔格龙等人（ 1993 , 1994 ） 描述了摩洛哥父母的 2 个女儿的 FH 基因中的 glu319-to-gln（E319Q） 突变，这些女儿在幼年就出现进行性脑病、肌张力障碍、白细胞减少和中性粒细胞减少。脑脊液中乳酸的升高（所谓的高乳酸血症）和尿液中的高富马酸排泄导致Bourgeron 等人（1994）调查呼吸链和克雷布斯循环的活动，最后确定延胡索酶缺乏症（FMRD; 606812）。这种缺陷很严重，存在于所有研究的组织中，并且对细胞溶质和线粒体同工酶的影响程度相同。同胞是错义突变的纯合子，即核苷酸 955 处的 G 到 C 颠换。预测的氨基酸取代发生在延胡索酶 cDNA 的高度保守区域中。父母双方在其淋巴细胞中都表现出预期的一半的延胡索酶活性，并且被发现是突变的杂合子。

.0003 遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌
FH, ARG58TER
在 3 个家庭中，Tomlinson 等人（2002）发现受多发性皮肤和子宫平滑肌瘤（HLRCC; 150800 ） 影响的成员在 FH 基因的外显子 2 中的密码子 58 从 CGA（arg） 变为 TGA（stop）（R58X）。

在 3 个不相关的遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌家族中，Wei 等人（2006）确定了由 172C-T 过渡引起的 R58X 突变。在患有多发性皮肤和子宫平滑肌瘤的第四个无关家族的受影响成员中也发现了 R58X 突变。对这些家族的单倍型分析没有显示出创始人效应，这表明 R58X 代表了一个热点突变。

.0004 遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌
FH, ASN64THR
在 6 个孤立的家庭中，Tomlinson 等人（2002）发现患有多发性皮肤和子宫平滑肌瘤（HLRCC; 150800 ） 的个体在 FH 基因外显子 2 中的密码子 64 中的突变是杂合的，将 AAC（asn） 转化为 ACC（thr）（N64T）。

Carvajal-Carmona 等人对一名患有遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌以及 FH 基因 N64T 突变的 55 岁男性进行了研究（2006）确定了睾丸的 Leydig 细胞肿瘤。

.0005 遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌
FH，2-BP DEL
在 2 个患有遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌综合征（HLRCC; 150800 ） 的芬兰家庭中，Tomlinson 等人（2002）发现 FH 基因外显子 4 的密码子 181 有 2-bp 缺失：GAGTTT 转化为 GTTT。

.0006 遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌
调频、ARG300TER
在一个患有遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌综合征（HLRCC; 150800 ） 的芬兰家庭中，Tomlinson 等人（2002）发现了一个无义突变，将 FH 基因外显子 6 中的密码子 300 从 CGA（arg） 转换为 TGA（stop）（R300X）。

.0007 遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌
FH, ARG190HIS
在来自皮肤和子宫平滑肌瘤病和肾细胞癌（HLRCC; 150800 ） 家族的 4 名个体中，Toro 等人（2003）确定了 FH 基因外显子 4 中的 569G-A 转换，导致 arg190 到他（R190H） 突变。R190H 突变也存在于其他 10 个患有皮肤和子宫平滑肌瘤病的无关家族中，但在这 10 个家族的受影响个体中筛查隐匿性肾肿瘤并未发现肾肿瘤。因此，似乎存在影响表型的其他遗传和/或环境因素。

魏等人（2006 年）确定了 3 个 HLRCC 无关家族的受影响成员的 R190H 突变。R190H 突变也在另外 2 个患有多发性皮肤和子宫平滑肌瘤家族的受影响成员中发现。无法确定创始人效应。

.0008 遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌
FH, ARG190LEU
托罗等人（2003）描述了一个患有平滑肌瘤病和肾细胞癌（HLRCC; 150800 ） 的家族，该家族与 FH 基因外显子 4 中的 569G-T 颠换相关，导致 arg190-to-leu（R190L） 突变。核苷酸取代发生在与常见 R190H 突变（ 136850.0007 ） 中改变的位置相同的位置。

.0009 遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌
调频、ARG58PRO
在患有多发性皮肤和子宫平滑肌瘤（HLRCC: 150800 ） 的家庭中，Chan 等人（2005）鉴定了 FH 基因外显子 3 中的杂合 173G-C 颠换，导致 arg58-to-pro（R58P） 取代。先证者是一名 77 岁的波兰女性，患有多发性皮肤平滑肌瘤和子宫肌瘤。她的大女儿有类似的表型，2个未受影响的女儿没有突变。她的儿子患有多发性皮肤平滑肌瘤，50 岁时被诊断出患有转移性乳头状肾细胞癌，而其无症状的 20 岁儿子也被发现携带该突变，因此很可能患上皮肤平滑肌瘤，但患肾癌的风险很大。癌症很难预测。陈等人（2005）注意到已经报道了相同残基中的无义突变（R58X；136850.0003）。

海因里茨等人（2008 年）在一个患有多发皮肤和子宫平滑肌瘤但没有肾癌的德国大家庭的受影响成员中发现了 R58P 突变。家族史显示，这个德国家族最初来自波兰，二战后分散。该家族的单倍型分析和Chan 等人 报道的（2005）证明了突变的创始人效应。

.0010 延胡索酶缺乏症
FH, PRO174ARG
在 2 名婴儿致死延胡索酶缺乏症（FMRD；606812）的兄弟中，Mroch 等人（2012）确定了 FH 基因中 521C-G 颠换的复合杂合性，导致 pro174 到 arg（P174R） 替换和整个基因缺失（ 136850.0011）。年长的同胞早产，出生后出现肌张力减退和呼吸功能不全。两个同胞都有结构性脑畸形，包括脑室扩大和胼胝体发育不全，产前超声检测到。两者也有肝脏受累，胆汁淤积、不同程度的铁沉积、纤维化和肝功能衰竭。肝脏的电子显微镜显示多个肿胀的线粒体具有扁平、板状、随意排列的嵴。生化研究显示尿酪氨酸代谢物、柠檬酸循环中间体、瓜氨酸、延胡索酸、苹果酸和琥珀酸增加，皮肤活检显示延胡索酶缺乏。尸检可见腹胀，肝脏可见肝内胆汁淤滞。两名患者在大约 3 周龄时死亡。

.0011 延胡索酶缺乏症
FH，德尔
用于讨论在延胡索酶缺乏症（FMRD； 606812）患者中发现的复合杂合状态下的 FH 基因缺失，Mroch 等人（2012），见136850.0010。

.0012 延胡索酶缺乏症
FH，3-BP DUP，1431AAA
Prasad 等人在 2 个法国/英国血统的同胞中患有一种减弱形式的延胡索酶缺乏症（FMRD; 606812 ）（2017）确定了 FH 基因中 2 个突变的复合杂合性：母系遗传的 3 bp 重复（c.1431_1433dupAAA），导致氨基酸 477 处的赖氨酸重复（K477dup），以及父系遗传的剪接位点突变（c .1390+1G-T） 在内含子 9（ 136850.0013 ） 中。通过外显子组测序鉴定突变。一个未受影响的弟弟被发现是父系突变的携带者。未进行功能研究。

.0013 延胡索酶缺乏症
FH、IVS9DS、GT、+1
Prasad 等人讨论了 FH 基因的内含子 9 中的剪接位点突变（c.1390+1G-T），该突变在 2 个具有减毒形式的延胡索酶缺乏（FMRD; 606812 ） 的同胞中发现为复合杂合状态（2017），见136850.0012。