谷氨酸丙酮酸转氨酶2

GPT（ 138200 ）和 GPT2（ EC 2.6.1.2 ），也称为丙氨酸转氨酶，是催化丙氨酸和 2-氧代戊二酸之间的可逆转氨反应形成丙酮酸和谷氨酸的吡哆醛酶。通过介导这 4 种主要中间代谢物的转化，这些转氨酶在糖异生和氨基酸代谢中发挥作用。

▼ 克隆与表达

通过对人类脂肪 EST 进行测序以与 GPT 同源，Yang 等人（2002）鉴定并克隆了编码 GPT2 的全长 cDNA，他们将其命名为 ALT2。推导出的 523 个氨基酸的蛋白质包含 I 类转氨酶的完整结构域和 II 类转氨酶的部分结构域。GPT2 与 GPT 有 69% 的同一性，只是它长了 27 个氨基酸。Northern 印迹分析揭示了一个 3.9-kb 的转录本，它在肌肉、脂肪、肾脏和大脑中的表达水平较高，而在肝脏和乳房中的表达水平较低。相比之下，2.1-kb GPT 转录本在肾脏、肝脏、心脏和脂肪中适度表达。在大肠杆菌中表达的重组 GPT2 显示出约 62 kD 的表观分子量并显示出显着的丙氨酸转氨酶活性。

欧阳等人（2016）发现 Gpt2 基因在出生后发育中的小鼠大脑的神经元和少突胶质细胞中表达。Gpt 活性在出生后第 1 天和第 18 天之间增加了 10 倍以上，这与突触发生和髓鞘形成时期相关。在 HEK293 细胞中，GPT2 定位于线粒体并且在细胞质中不存在。

▼ 基因结构

杨等人（2002）确定 GPT2 包含 12 个外显子，跨度约为 50 kb。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Yang 等人（2002）将 GPT2 基因对应到染色体 16q12.1。

▼ 分子遗传学

Celis 等人的 3 名同胞是 Mizrahi 近亲犹太父母所生，患有神经发育障碍，伴有痉挛性截瘫和小头畸形（NEDSPM; 616281 ）（2015）通过全外显子组测序鉴定了 GPT2 基因（S153R; 138210.0001 ）中的纯合错义突变。体外功能分析表明功能丧失。

在 NEDSPM 的 2 个不相关的大近亲家庭的受影响成员中，Ouyang 等人（2016）在 GPT2 基因中发现了 2 个不同的纯合突变（R404X、138210.0002和 P272L、138210.0003）。通过连锁分析和全外显子组测序相结合发现并通过Sanger测序证实的突变与家族中的疾病分离。用突变转染的 HeLa 细胞显示出几乎无法检测到的酶活性，这与功能丧失一致。

Kaymakcalan 等人在 6 名来自一个大的、部分近亲的土耳其家庭的 NEDSPM患者中（2018）鉴定了 GPT2 基因中的复合杂合错义突变（R134C、138210.0004和 V479M、138210.0005）。通过全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。在 dbSNP 或 ExAC 数据库中均未发现任何变体。两种突变都发生在天冬氨酸氨基转移酶家族结构域的高度保守残基上，预计具有致病性，但未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

在来自 2 个近亲巴勒斯坦家庭的 5 名 NEDSPM 患者中，Hengel 等人（2018）在 GPT2 基因（Q24X; 138210.0006 ）中发现了一个纯合无义突变。该突变是通过全外显子组测序发现并经Sanger测序证实的，与家族中的疾病分离；单倍型分析表明有共同的祖先。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但预计该变体会导致功能丧失。患者出现全面发育迟缓，智力发育严重受损、语言缺失、小头畸形和痉挛性截瘫。亨格尔等人（2018）注意到该表型与遗传性痉挛性截瘫的复杂形式一致，可能具有神经退行性特征。

欧阳等人在来自 3 个无关家庭的 6 名 NEDSPM 患者中（2019）鉴定了 GPT2 基因中的纯合或复合杂合突变（参见，例如，138210.0002；138210.0007 - 138210.0009）。通过全外显子组或基因组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离。HeLa 细胞中一些突变的表达表明，与用空载体转染的细胞相比，与对照相比，它们导致蛋白质表达降低，GPT2 对线粒体的定位降低，酶活性显着降低。这些发现与功能丧失一致。

▼ 动物模型

欧阳等人（2016）发现与野生型相比，Gpt2-null 小鼠的大脑生长减少，突触数量减少，大脑总 Gpt 活性降低。在出生后第 18 天左右，突变小鼠表现出运动活动减少，随后病重并在 P18 和 P26 之间死亡。突变大脑还显示出异常代谢物，包括丙氨酸减少、几种 TCA 循环中间体减少、谷氨酰胺依赖性回补减少以及与神经保护机制有关的通路的错误调节，包括谷胱甘肽、叶酸和胱硫醚。杂合子小鼠在前额叶皮层、纹状体、海马和小脑的颗粒细胞层显示 Gpt2 免疫染色。

▼ 等位基因变体（ 9个精选示例）：

.0001 伴有痉挛性截瘫和小头畸形的神经发育障碍
GPT2、SER153ARG
Celis 等人在来自远近血缘 Mizrahi 犹太家庭的 3 名受影响的同胞中，患有神经发育障碍伴痉挛性截瘫和小头畸形（NEDSPM; 616281 ）（2015）鉴定了 GPT2 基因中的纯合错义突变，导致 ser153-to-arg（S153R）取代。细胞裂解物的功能研究未检测到酶活性，而蛋白质印迹分析显示蛋白质的野生型水平。在 Exome Variant Server 数据库或超过 6,000 个外显子组的本地数据库中未发现该突变。父母和 5 个未受影响的同胞都是该突变的杂合子。

欧阳等人（2016）发现用 S153R 突变转染的 HeLa 细胞显示出约 38% 的残留蛋白质水平，反映了蛋白质的不稳定性。酶活性几乎检测不到，与功能丧失效应一致。

.0002 伴有痉挛性截瘫和小头畸形的神经发育障碍
GPT2、ARG404TER
在一个近亲巴基斯坦家庭（MI1000）的 5 名成员中，患有神经发育障碍伴痉挛性截瘫和小头畸形（NEDSPM; 616281 ），Ouyang 等人（2016）鉴定了 GPT2 基因中的纯合 c.1210C-T 转换（c.1210C-T，NM_133443.3），导致 arg404 到 ter（R404X）取代。该突变是通过连锁分析和全外显子组测序相结合发现并通过 Sanger 测序确认的，与家族中的疾病分离，在 Exome Variant Server 或 dbSNP 数据库中未发现。用该突变转染的 HeLa 细胞的蛋白质印迹分析显示截短的蛋白质数量很少，这表明该突变导致无义介导的 mRNA 衰减。酶活性几乎检测不到，与功能丧失效应一致。

在 3 个同胞中，由近亲巴基斯坦父母（家庭 3）出生，与 NEDSPM，Ouyang 等（2019）确定了 GPT2 基因中 R404X 突变的纯合性。该突变是通过连锁分析和全外显子组测序相结合发现并经Sanger测序证实的，与家族中的疾病分离。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但注意到该变体会导致功能丧失。患者有整体发育迟缓，智力发育严重受损、言语迟缓、口腔运动功能障碍、生长不良伴小头畸形、下肢反射亢进和运动不协调。

.0003 伴有痉挛性截瘫和小头畸形的神经发育障碍
GPT2、PRO272LEU
Ouyang 等人在 9 名患有神经发育障碍伴痉挛性截瘫和小头畸形的近亲阿曼家族（MC9400）的受影响成员中（NEDSPM; 616281 ）（2016 年）在 GPT2 基因中发现了一个纯合的 c.815C-T 转换（c.815C-T，NM_133443.3），导致 pro272-to-leu（P272L）取代。该突变是通过连锁分析和全外显子组测序结合发现并通过Sanger测序确认的，与家族中的疾病分离，在Exome Variant Server或dbSNP数据库中未发现。用该突变转染的 HeLa 细胞的蛋白质印迹分析显示约 10% 的残留蛋白质水平，反映了蛋白质的不稳定性。酶活性几乎检测不到，与功能丧失效应一致。

.0004 伴有痉挛性截瘫和小头畸形的神经发育障碍
GPT2，ARG134CYS
Kaymakcalan 等人在来自一个大型、部分近亲的土耳其家庭的 6 名患有神经发育障碍、痉挛性截瘫和小头畸形（NEDSPM; 616281 ）的患者中（2018）鉴定了 GPT2 基因中的复合杂合错义突变：c.400C-T 转换（c.400C-T，NM_133443），导致 arg134 到 cys（R134C）取代和 c.1435G-A过渡，导致 val479-to-met（V479M; 138210.0005）替代。通过全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。在 dbSNP 或 ExAC 数据库中均未发现任何变体。两种突变都发生在天冬氨酸氨基转移酶家族结构域的高度保守残基上，预计具有致病性，尽管未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。受累最严重的 2 名家庭成员有发育迟缓，伴有言语障碍、口腔运动功能障碍、小头畸形和痉挛性截瘫，而其他 4 名受影响的家庭成员有发育迟缓和小头畸形，但没有痉挛或口腔运动功能障碍。该报告证明了与该疾病相关的临床变异性，即使在同一个家庭中也是如此。

.0005 伴有痉挛性截瘫和小头症的神经发育障碍
GPT2、VAL479MET
讨论 GPT2 基因中的 c.1435G-A 转换（c.1435G-A，NM_133443），导致 val479-to-met（V479M）取代，在受影响的家庭成员中发现复合杂合状态Kaymakcalan 等人的神经发育障碍伴痉挛性截瘫和小头畸形（NEDSPM; 616281 ）（2018），见138210.0004。

.0006 伴有痉挛性截瘫和小头症的神经发育障碍
GPT2、GLN24TER
在来自 2 个近亲巴勒斯坦家庭的 5 名患有痉挛性截瘫和小头畸形的神经发育障碍（NEDSPM; 616281 ）的患者中，Hengel 等人（2018）鉴定了 GPT2 基因中的纯合 c.70C-T 转换（c.70C-T，NM_133443），导致gln24-to-ter（Q24X）取代。通过全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。在 gnomAD 数据库中，该变体仅在杂合状态下被发现一次（频率为 7.3 x 10（-6））。预计无义突变仅影响 2 个已知 GPT2 转录本中较长的一个，可能导致该转录本的功能丧失，尽管未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。单倍型分析表明这两个家族有共同的祖先。患者有整体发育迟缓，智力发育严重受损、语言缺失、小头畸形和痉挛性截瘫。亨格尔等人（2018）指出，该表型与遗传性痉挛性截瘫的复杂形式一致，可能具有神经退行性特征。

.0007 伴有痉挛性截瘫和小头畸形的神经发育障碍
GPT2、ASN271THR
Ouyang 等人的 2 个同胞，其父母为无血缘关系的白种人（家庭 1），患有神经发育障碍伴痉挛性截瘫和小头畸形（NEDSPM；616281）（2019）鉴定了 GPT2 基因中的复合杂合突变：c.812A-C 颠换（c.812A-C，NM_133443.3），导致 asn271-to-thr（N271T）取代和 2-bp 缺失（c.1432_1433delGT; 138210.0008），导致 C 末端的移码和延伸 26 个氨基酸（Val478ArgfsTer73）。通过临床外显子组测序发现并通过 Sanger 测序证实的突变与家族中的疾病分离。HeLa 细胞中突变的表达表明，与用空载体转染的细胞相比，与对照相比，两者都导致蛋白质表达降低、GPT2 定位于线粒体的降低以及酶活性显着降低。这些发现与功能丧失一致。患者有整体发育迟缓、整体发育不良、小头畸形、构音障碍、痉挛性双瘫和儿童期癫痫发作。

.0008 伴有痉挛性截瘫和小头畸形的神经发育障碍
GPT2、2-BP DEL、1432GT
讨论 GPT2 基因（c.1432_1433delGT, NM_133443.3）中的 2 bp 缺失，导致 C 末端移码和延伸 26 个氨基酸（Val478ArgfsTer73），在受影响的成员中以复合杂合状态发现欧阳等人的神经发育障碍伴有痉挛性截瘫和小头畸形的家庭（NEDSPM; 616281 ）（2019），见138210.0007。

.0009 伴有痉挛性截瘫和小头症的神经发育障碍
GPT2，CYS259ARG
在一个 17 岁男孩，父母无关（家庭 2）出生，患有神经发育障碍伴痉挛性截瘫和小头畸形（NEDSPM；616281），Ouyang 等人（2019）鉴定了 GPT2 基因中的纯合 c.775T-C 转换（c.775T-C，NM_133443.3），导致 cys259-to-arg（C259R）取代。通过基因组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变与家族中的疾病分离。HeLa 细胞中突变的表达表明，与用空载体转染的细胞相比，与对照相比，它导致蛋白质表达降低，GPT2 对线粒体的定位降低，酶活性显着降低。这些发现与功能丧失一致。患者有发育迟缓、小头畸形、言语迟缓和步态异常，但没有明显的痉挛性截瘫。