谷氨酸草酰乙酸转氨酶，线粒体

GOT2 基因编码线粒体谷氨酸草酰乙酸转氨酶，也称为天冬氨酸氨基转移酶（ EC 2.6.1.1 ），这是一种 5-prime 磷酸（维生素 B6）依赖性酶，可催化草酰乙酸和谷氨酸可逆地相互转化为天冬氨酸和 α-酮戊二酸。这个过程在氨基酸代谢、尿素循环和细胞内 NAD（H）氧化还原稳态中很重要（van Karnebeek 等人总结，2019 年）

▼ 克隆与表达

通过淀粉凝胶电泳，戴维森等人（1970）证明了线粒体谷氨酸草酰乙酸转氨酶的多态性。在低等动物和植物中，许多线粒体酶表现出母系遗传，表明单独的线粒体遗传系统参与了它们的控制。然而，家族研究表明，线粒体 GOT 受核而非线粒体 DNA 的控制（戴维森等人，1970 年）。GOT2 对底物和辅因子的要求与胞质酪氨酸氨基转移酶（ 613018 ）非常相似。事实上，GOT2 可能与线粒体中的 TAT 活性有关（Andersson 和 Pispa，1982 年）。

波尔等人（1988）从人类肝脏 cDNA 文库中分离并测序了人类线粒体天冬氨酸氨基转移酶的 cDNA。Northern印迹显示单个2.4 kb mRNA条带。在肾脏、胎盘、胃和脾脏以及胎儿和成人肝脏中均检测到 GOT2 mRNA。

▼ 测绘

克雷格等人（1978）通过体细胞杂交研究将线粒体 GOT 分配给染色体 6。GOT2 的存在由抗 GOT 抗血清确定。对 6 号染色体的临时分配被撤回，因为进一步的研究支持分配给 16 号染色体（Francke 和 Weitkamp，1979 年；Tolley 等人，1980 年）。Jeremiah 等人结合体细胞和家族研究（1982）得出基因顺序和图谱区间如下：pter::PGP:0.25:16qh:0.17:GOT2:0.08:HP::qter。从 1 个杂交种中，5 个亚克隆对 APRT 呈阴性，但对 GOT2、DIA4 和 PGP 呈阳性；APRT 分配给 16q12-q22；DIA4 至 16q12-q21；惠普到 16q22。GOT2 位于 16q，而不是 16p，这一事实得到了以下事实的支持：它是 7 个基因中的 1 个，它位于人类的 16 号和小鼠的 8 号染色体上；该组中的其他人对应到 16q，而携带 α-珠蛋白簇的 16p 与小鼠 11 同源（Barton 等人，1986 年）。

波尔等人（1989）使用对应于人类肝脏线粒体天冬氨酸氨基转移酶 mRNAs 的 cDNAs 作为探针来确认基因在 16 号染色体上的位置，特别是在 16q21。在 12p13.2-p13.1 和染色体 1、1p33-p32 和 1q25-q31 上的 2 个位点也观察到了杂交。这些可能代表假基因。

▼ 分子遗传学

Roychoudhury 和 Nei（1988）将等位基因变异的基因频率数据制成表格。

发育性和癫痫性脑病 82

van Karnebeek 等人在来自 3 个无关家庭的 4 名患有发育性和癫痫性脑病 82（DEE82; 618721 ）的患者中（2019）鉴定了 GOT2 基因中的纯合或复合杂合突变（ 138150.0001 - 138150.0004）。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与所有家族的疾病分离。三个突变是错义的，1 个是保守残基的框内缺失。所有突变都发生在转氨酶催化结构域的高度保守残基上。对患者成纤维细胞的分析显示，与对照组相比，蛋白质水平和活性有不同程度的降低。与对照组相比，患者细胞和 GOT2 敲除的 HEK293 细胞从头合成丝氨酸受损，而 HEK293 细胞的甘氨酸合成也受损；这些缺陷可以通过转染野生型 GOT2 以及补充丙酮酸来挽救。这些发现被解释为有助于乳酸脱氢酶对细胞溶质 NADH 的再氧化途径（见150000）。作者得出结论，DEE82 代表一种线粒体病，表现为代谢性癫痫性脑病。

▼ 动物模型

范卡内贝克等人（2019 年）发现，在患有 DEE82 的人类中发现 GOT2 纯合突变的小鼠和完全丧失 Got2 的纯合小鼠在子宫内死亡，这与胚胎致死率一致。杂合子小鼠存活且健康。斑马鱼 got2a 基因的 Morpholino 敲低导致不同严重程度的发育性脑缺陷、小头、圆形或弯曲的身体、畸形的尾巴、心包水肿的低循环以及胚胎死亡。突变斑马鱼也出现癫痫样发作，前脑脑电图异常。用吡哆醇和丝氨酸以及在较小程度上用丙酮酸处理，改善了表型；吡哆醇和丝氨酸有协同作用。

▼ 等位基因变体（ 4个精选示例）：

.0001 发展性和癫痫性脑病 82
GOT2、3-BP DEL、617TTC
在一个 8 岁的罗马尼亚男孩（家庭 1）中，患有发育性和癫痫性脑病 82（DEE82; 618721 ），van Karnebeek 等人（2019 年）鉴定了 GOT2 基因中的复合杂合突变：3-bp 框内缺失（c.617_619delTTC，NM_002080），导致保守残基（Leu209del）的缺失，以及 c.1009C-G 颠换，导致在 arg337-to-gly（R337G; 138150.0002）在高度保守的残基处进行替换。这些突变是通过基于三重奏的全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的，每个突变都遗传自未受影响的父母，与分离一致。在 dbSNP（build 142）、Exome Sequencing Project、ExAC 或 gnomAD 数据库或包含超过 11,450 个外显子组和基因组的内部数据库中均未发现任何变体。两种突变都发生在转氨酶催化结构域中。分子模型表明，Leu209del 出现在一个三亮氨酸重复序列中，该重复序列包含一个 β 链二级结构，可能会对酶辅因子和底物的结合产生不利影响，而 R337G 变体可能会破坏蛋白质的稳定性并损害功能性蛋白质折叠。对患者成纤维细胞的分析显示，与对照组相比，GOT2 蛋白的水平和活性降低；野生型 GOT2 可以挽救该缺陷。患者在 9 个月大时开始癫痫发作。

.0002 发展性和癫痫性脑病 82
GOT2, ARG337GLY
讨论 GOT2 基因中的 c.1009C-G 颠换（c.1009C-G, NM_002080），导致 arg337 到甘氨酸（R337G）取代，在发育性癫痫患者的复合杂合状态下发现van Karnebeek 等人的encephalopathy-82（DEE82; 618721 ）（2019），见138150.0001。

.0003 发展性和癫痫性脑病 82
GOT2, ARG262GLY
van Karnebeek 等人在 2 个姐妹中，由近亲埃及父母（家庭 2）出生，患有发育性和癫痫性脑病 82（DEE82; 618721 ）（2019）鉴定了 GOT2 基因中的纯合 c.784C-G 颠换（c.784C-G，NM_002080），导致高度保守残基处的 arg262 到甘氨酸（R262G）取代。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离。gnomAD 中变异的等位基因频率低于 0.01%，中东血统的个体中低于 1%。分子模型表明，R262G 变体出现在转氨酶催化结构域中，可能会破坏蛋白质的稳定性并损害功能性蛋白质折叠。对患者成纤维细胞的分析显示，与对照组相比，GOT2 蛋白的水平和活性降低；野生型 GOT2 可以挽救该缺陷。同胞在 6 至 7 个月大时开始癫痫发作。

.0004 发展性和癫痫性脑病 82
GOT2，GLY366VAL
van Karnebeek 等人对一个 4 岁男孩，由近亲埃及父母（家庭 3）出生，患有发育性和癫痫性脑病 82（DEE82; 618721 ）（2019）鉴定了 GOT2 基因中的纯合 c.1097G-T 颠换（c.1097G-T，NM_002080），导致转氨酶催化结构域中高度保守残基处的 gly366-to-val（G366V）取代。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离。gnomAD 中变异的等位基因频率低于 0.01%，中东血统的个体中低于 1%。对患者成纤维细胞的分析显示，与对照组相比，GOT2 蛋白的水平和活性降低；野生型 GOT2 可以挽救该缺陷。患者在 4 个月大时出现癫痫发作。