γ-谷氨酰羧化酶

γ-谷氨酰羧化酶完成了所有维生素 K 依赖性蛋白活性所需的翻译后修饰。这些包括一些凝血和抗凝血蛋白以及骨γ-羧基谷氨酸（Gla）蛋白（BGLAP；112260）和骨基质蛋白（MGP；154870）（Wu等人总结，1991）。

▼ 克隆与表达

吴等人（1991）克隆了对应于 GGCX 的 cDNA，并表明该表达导致转染细胞微粒体中羧化酶活性的增加。GGCX 基因编码一个含有 758 个残基的完整膜蛋白，在其氨基末端附近具有 3 个跨膜结构域。

▼ 基因结构

吴等人（1997）发现 GGCX 基因跨越 13 kb 并包含 15 个外显子。

▼ 基因功能

维生素 K 是许多蛋白质中谷氨酸残基肝脏羧化的必要辅助因子，包括促凝血因子 II、VII、IX 和 X；抗凝剂蛋白 C 和蛋白 S；和其他蛋白质，例如骨钙素和基质 Gla 蛋白。这种羧化作用是正常止血所必需的，因为它能够使钙结合并使促凝剂和抗凝剂附着在磷脂上。γ-谷氨酰羧化酶是一种完整的膜微粒体酶，位于粗面内质网中。它羧化位于维生素 K 依赖性凝血因子 Gla 结构域中的谷氨酸残基。羧化反应依赖于还原的维生素 K，它在羧化过程中转化为维生素 K 环氧化物，并且必须通过维生素 K 环氧化物还原酶（EPHX1；132810 ）继续进行羧化（Brenner 等人总结，1998 年）。

▼ 测绘

郭等人（1995）使用人/啮齿动物体细胞杂交 DNA 将 GGCX 基因定位到 2 号染色体，并通过荧光原位杂交将其定位到 2p12。

▼ 分子遗传学

维生素 K 依赖性凝血因子 1 的综合缺乏症

布伦纳等人（1990）描述了一个近亲结婚的后代患有遗传性维生素 K 依赖性促凝血剂缺乏症（VKCFD1; 277450 ）。发现环氧化物还原酶功能正常。凝血酶原的交叉免疫电泳研究表明 Gla 依赖性钙还原结合受损。因此，他们认为亲属中的异常是由GGCX缺乏引起的，具有常染色体隐性遗传。布伦纳等人（1998）鉴定了 GGCX 基因密码子 394 处的纯合 T 到 G 颠换，导致精氨酸取代亮氨酸（R394L; 137167.0001）。在所有 4 名具有所有维生素 K 依赖性凝血因子遗传性缺乏的临床和分析结果的儿童中均发现了该突变。这是第一个报道的 GGCX 基因突变。

罗斯特等人（2004）报告了他们所说的第三例由 GGCX 基因突变引起的维生素 K 依赖性凝血因子（VKCFD1）的遗传性联合缺乏症（ 137167.0003 - 137167.0004 ）。

多凝血因子缺乏的 PXE 样疾病

瓦纳克等人（2007）描述了一种与多种凝血因子缺乏相关的假黄瘤样表型（ 610842 ）。他们在 7 名具有这种表型的患者中的 6 名中发现了 GGCX 基因突变，并将这 6 名患者的发现与文献中先前描述的 4 名患者进行了比较。所有患者均未发生 ABCC6 基因（ 603234 ）突变，这是弹性假黄瘤（ 264800 ）的突变位点，也没有患者发生 VKORC1 基因（ 608547 ）突变，这是导致 2 型联合缺陷的突变位点维生素 K 依赖性凝血因子（ 607473）。延伸至躯干的皮肤明显松弛是这些患者的一个特征。眼睛的变化包括有限的血管样条纹或橙皮，没有进展，也没有视力障碍。真皮中的弹性纤维显示出与 PXE 一样的碎裂和钙化，尽管通过电子显微镜表明这些变化可以与 PXE 的变化区分开来。突变分析表明，具有多种凝血因子缺乏的 PXE 样疾病是隐性遗传的。瓦纳克等人（2007 年）在 1 例（ 137167.0007 ）中发现了错义突变的纯合性，在其他 3 例（例如，137167.0005）中发现了复合杂合性。在其他 2 个案例中，仅表征了 1 个突变等位基因（137167.0010, 137167.0011 ）。

在 2 名患有 PXE 样疾病和多种凝血因子缺乏症的姐妹中，Li 等人（2009）鉴定了 GGCX 基因中 V255M（ 137167.0012 ）和 S300F（ 137167.0013 ）突变的复合杂合性。来自患者的皮肤活检显示异常矿化区域中羧化不足的基质 gla 蛋白（MGP; 154870 ）。这家人的不寻常之处在于姐妹的母亲和姨妈有 PXE 样皮肤变化，但没有凝血障碍。遗传分析显示 V255M 突变和 ABCC6 基因中的常见突变（R1141X; 603234.0001）的复合杂合性，可导致经典 PXE（264800）当存在另一个 ABCC6 突变时，但不是孤立的。研究结果表明，母亲和阿姨具有 PXE 的双基因遗传。相比之下，未受影响的父亲和兄弟是 S300F 和 ABCC6 R1141X 突变的复合杂合子，没有任何疾病的迹象。然而，父亲和儿子的血浆总羧化不足 MGP 水平处于正常的下限。虽然父亲和儿子缺乏临床发现的原因仍不清楚，但李等人（2009）得出结论，MGP 的羧化不足在 PXE 组织的异常矿化中起关键作用。

▼ 动物模型

Soute 等人在 Devon Rex 猫中研究了由于维生素 K 依赖性羧化酶缺陷导致的所有维生素 K 依赖性凝血因子的先天性缺乏（1992 年）。

朱等人（2007）发现 Ggcx +/- 小鼠发育正常，存活率和生育力正常，血浆维生素 K 依赖性凝血因子和凝血酶原水平正常。然而，只有 50% 的 Ggcx -/- 后代存活到足月，而那些出生的后代在出生后不久就死于大量腹内出血。

▼ 等位基因变体（ 13个精选示例）：

.0001 维生素 K 依赖性凝血因子，1 的综合缺乏症
GGCX，LEU394ARG
布伦纳等人（1998）描述了 GGCX 基因外显子 9 中的纯合 leu394 到 arg（L394R）错义突变，该突变发生在维生素 K 依赖性凝血因子（VKCFD1; 277450 ）缺乏的近交系的所有 4 个受影响成员中。第一个案例，由Brenner 等人报道（1990），出生后不久出现多处瘀斑和穿刺部位出血。一位年长的同胞在出生时死于无法控制的脐带血。第二名患者在 5 个月大时出现膝关节积血。第三和第四名受影响的成员在出生后不久接受检查，发现缺乏所有维生素 K 依赖性促凝剂和抗凝剂。因此，每周长期服用维生素 K 导致促凝剂和抗凝剂水平稳定增加，并在 30 患者年的随访期间成功地预防了出血。

通过蛋白质印迹分析，Mutucumarana 等人（2000）表明野生型和 L394R 均表达为 95-kD 蛋白质。他们发现该变体的谷氨酸结合位点似乎存在缺陷。此外，他们发现羧化酶对 phe-leu-glu-glu-leu（FLEEL）底物的催化效率存在显着缺陷。

.0002 维生素 K 依赖性凝血因子，1 的综合缺乏症
GGCX, TRP501SER
Spronk 等人（2000）描述了一个黎巴嫩男孩，他有近亲，患有所有维生素 K 依赖性凝血因子（VKCFD1; 277450 ）的联合先天性缺乏症。他被发现是 γ-谷氨酰羧化酶基因外显子 11 中的点突变纯合子，将密码子 501 从 TGG 转换为 TCG，并导致 trp501-to-ser（W501S）突变。口服维生素 K1 可缓解临床症状。10 名无症状亲属是该突变的杂合子。

.0003 维生素 K 依赖性凝血因子，1 的综合缺乏症
GGCX, ARG485PRO
在所有维生素 K 依赖性凝血因子（VKCFD1; 277450 ）联合缺乏的患者中，Rost 等人（2004）确定了 GGCX 基因突变的复合杂合性：外显子 11 中的 G-to-C 颠换，导致 arg485-to-pro（R485P）取代，以及 3 素数中的 G-to-T 颠换内含子 2 的剪接位点，导致外显子 3（ 137167.0004 ）丢失。

.0004 维生素 K 依赖性凝血因子，1 的综合缺乏症
GGCX、IVS2AS、GT
讨论 GGCX 基因内含子 2 的 3 主要剪接位点的 G 到 T 颠换，该位点在所有维生素 K 依赖性凝血因子（VKCFD1; 277450 ）联合缺乏的患者中发现为复合杂合状态）由Rost 等人撰写（2004），见137167.0003。

.0005 具有多种凝血因子缺乏的 PXE 样疾病
GGCX, PHE299SER
在Le Corvaisier-Pieto 等人报道的一名患者中（1996 年）患有弹性假黄瘤（PXE）样疾病并伴有多种凝血因子缺乏症（ 610842 ），Vanakker 等人（2007）发现 GGCX 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 8 中的 924T-C（phe299 到 ser；F299S）和外显子 12 中的 1700G-A（gly558 到 arg；G558R）。患者是男性，40 ，在 16 岁时出现皮肤症状，全身皮肤皱襞松弛，弹性纤维钙染色阳性。

.0006 具有多种凝血因子缺乏的 PXE 样疾病
GGCX, GLY558ARG
讨论了 GGCX 基因中的 gly558 到 arg（G558R）突变，该突变在患有多种凝血因子缺乏的弹性假黄瘤（PXE）样疾病（ 610842 ）的患者中以复合杂合状态发现，作者Vanakker 等人（2007），见137167.0005。

.0007 多凝血因子缺乏的 PXE 样疾病
GGCX, TRP493SER
Vanakker 等人在一名患有弹性假黄瘤（PXE）样疾病并伴有多种凝血因子缺乏的 46 岁女性中（ 610842 ）（2007）鉴定了 GGCX 基因外显子 12 中的错义突变的纯合性，这是一种 1506G-C 颠换，导致 trp493 到 ser（W493S）氨基酸取代。患者在 18 岁时出现皮肤症状，并表现出全身皮肤皱褶和松弛。眼睛中存在有限的血管样条纹，没有视觉缺陷。钙染色呈阳性，存在多种维生素 K 依赖性凝血因子缺乏症。在 36 岁和 46 岁时发现的脑动脉瘤得到了成功治疗。

.0008 多凝血因子缺乏的 PXE 样疾病
GGCX, GLN374TER
Vanakker 等人对一名患有弹性假黄瘤（PXE）样疾病并伴有多种凝血因子缺乏症的 46 岁女性和 44 岁男性进行研究（ 610842 ）（2007）发现 GGCX 基因中相同的 2 个突变的复合杂合性：外显子 8 中的 1149C-T（gln374 至 ter；Q374X）和外显子 12 中的 1339G-T（G537Y；137167.0009）。

.0009 多凝血因子缺乏的 PXE 样疾病
GGCX, GLY537TYR
讨论了 GGCX 基因中的 gly537-to-tyr（G537Y）突变，该突变在具有多种凝血因子缺乏的弹性假黄瘤（PXE）样疾病（ 610842 ）患者中以复合杂合状态发现，作者Vanakker 等人（2007），见137167.0008。

.0010 具有多种凝血因子缺乏的 PXE 样疾病
GGCX，ARG476CYS
Vanakker 等人在一名患有弹性假黄瘤（PXE）样疾病并伴有多种凝血因子缺乏的 67 岁女性中（ 610842 ）（2007）在 GGCX 基因的外显子 10 中发现了一个错义突变，这是一个 1454C-T 转换，导致 arg476 到 cys 取代（R476）。在另一个等位基因上没有发现突变。

.0011 具有多种凝血因子缺乏的 PXE 样疾病
GGCX，ARG476HIS
Vanakker 等人对一名患有弹性假黄瘤（PXE）样疾病并伴有多种凝血因子缺乏的 32 岁女性（ 610842 ）（2007）在 GGCX 基因的外显子 10 中发现了一个错义突变，这是一个 1455G-A 转换，导致 arg476 到他的氨基酸取代（R476H）。在另一个等位基因上没有发现突变。

.0012 多凝血因子缺乏的 PXE 样疾病
GGCX，VAL255MET
在 2 名患有弹性假黄瘤（PXE）样疾病和多种凝血因子缺乏症的姐妹中（ 610842 ），Li 等人（2009）鉴定了 GGCX 基因第 7 外显子中 791G-A 转换的复合杂合性，导致 val255-to-met（V255M）取代，以及 GGCX 基因第 8 外显子中的 927C-T 转换，导致ser300 转 phe（S300F; 137167.0013）替代。在 100 个对照等位基因中均未发现任何突变。Val255 高度保守，而 ser300 则不太保守。姐妹们的凝血因子缺陷比先前报道的患者更轻微，这表明存在一些残留的 GGCX 活性。使用小肽的体外功能表达研究表明，V255M 突变体具有约 5% 的残留 GGCX 活性，而 S300F 变体基本上没有活性。然而，当存在因子 X 前肽时，V255M 突变体显示出与野生型相似的 GGCX 活性，而 S300F 突变体的活性仍然很低，仅为野生型的 3%。患者的皮肤活检显示羧化不足的基质 gla 蛋白（MGP; 154870）在异常矿化区域。这家人的不寻常之处在于姐妹的母亲和姨妈有轻微的 PXE 样皮肤变化，但没有凝血障碍。母亲和姨妈的皮肤活检显示异常矿化区域的 MGP 羧化不足。遗传分析显示 V255M 突变和 ABCC6 基因中的常见突变（R1141X; 603234.0001 ）的复合杂合性，当存在另一个 ABCC6 突变时可导致经典 PXE（ 264800 ），但不是孤立的。研究结果表明，母亲和阿姨具有 PXE 的“forme fruste”的双基因遗传（177850）。相比之下，未受影响的父亲和兄弟是 S300F 突变和 ABCC6 R1141X 突变的复合杂合子，在临床检查中没有任何疾病的迹象，但拒绝参加进一步的临床测试。父亲和儿子的血浆总羧化不足 MGP 水平处于正常的下限。虽然父亲和儿子缺乏临床发现的原因仍不清楚，但李等人（2009）得出结论，MGP 的羧化不足在 PXE 组织的异常矿化中起关键作用。

.0013 多凝血因子缺乏的 PXE 样疾病
GGCX, SER300PHE
讨论了 GGCX 基因中的 ser300-to-phe（S300F）突变，该突变在具有弹性假黄瘤（PXE）样疾病和多种凝血因子缺乏（ 610842 ）的患者中以复合杂合状态发现，由Li 等人撰写（2009），见137167.0012。