谷氨酰胺：6-磷酸果糖转氨酶 1

GFPT1 基因编码谷氨酰胺的同工型：6-磷酸果糖氨基转移酶（GFAT），它催化氨基从谷氨酰胺转移到 6-磷酸果糖上，产生 6-磷酸葡萄糖胺和谷氨酸。它是己糖胺生物合成途径的第一个和限速酶。己糖胺是合成糖蛋白、糖脂和蛋白聚糖的必需氨基糖的必需来源。GFPT1 是一种同源二聚体细胞质酶（Senderek 等人总结，2011）。

另见GFPT2（ 603865 ）。

▼ 克隆与表达

麦克奈特等人（1992）克隆了 GFAT 基因。他们分离出一个 3.1-kb 的 cDNA，其中包含 681 个氨基酸的完整编码区。这些 cDNA 在大肠杆菌中的表达产生了大约 77 kD 的蛋白质，并且 GFAT 活性比内源性细菌水平增加了 4.5 倍。在所有测试的大鼠组织中，Zhou 等人（1995）发现一种 8-kb 的 GFPT mRNA 在睾丸和平滑肌中表达相对较高；仅在睾丸中发现了一种独特的 3-kb mRNA 种类。

Niimi 等人使用 RT-PCR（2001）分析了 GFAT1 mRNA 在各种人体组织中的表达谱。他们鉴定了一种在骨骼肌和心脏中大量表达的新型 cDNA GFAT1 剪接变体。这种称为 GFAT1L 的亚型在 GFAT1 编码序列中包含一个 54 bp 的插入。重组GFAT1L蛋白具有与GFAT1相似的功能性GFAT活性和生化特征。以前，GFAT1 被认为是一种单纯性酶。

GFPT1 是肾脏、胰腺和肝脏中唯一或主要的同工型（ Senderek et al., 2011 ）。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Whitmore 等人（1995）将 GFPT 基因对应到 2p13。周等人（1995）同样通过荧光原位杂交将他们象征 GFA 的 GFPT 基因对应到 2p13。

通过分析种间回交，Oki 等人（1999）将小鼠 Gfat1 基因对应到第 6 号染色体，该区域与人类 2p14-p13 具有同源性。

▼ 分子遗传学

在 13 个不相关的常染色体隐性先天性肌无力综合征 12（CMS12; 610542 ）家族中，Senderek 等人（2011）鉴定了 GFPT1 基因中的 18 种不同突变（参见，例如，138292.0001 - 138292.0006）。在受影响的个体中，所有突变均处于纯合或复合杂合状态。HEK293 细胞的体外表达研究表明，错义突变并不总是导致酶活性显着降低，但对患者肌肉活检和培养的成肌细胞的研究显示 GFPT1 蛋白的量减少，表明转换增加或翻译缺陷。此外，对 1 名患者肌肉样本的研究显示乙酰胆碱受体（AChR）的数量显着减少，并且来自几名患者的肌肉样本显示蛋白质糖基化减少。森德雷克等人（2011）注意到神经肌肉接头处的许多关键蛋白质是糖基化的，包括 AChR 的亚基，并且糖基化参与细胞内信号传导，这些因素可能在由于 GFPT1 突变引起的肌无力发病机制中发挥作用。

通过对来自 2 个分离 CMS12 的不相关家庭的 4 名患者进行基因组测序，Helman 等人（2019）鉴定了 GFPT1 基因中的纯合错义突变（ 138292.0007 - 138292.0008 ）。所有患者都有白质脑病和其他提示线粒体疾病的特征。

▼ 动物模型

森德雷克等人（2011）发现斑马鱼胚胎中的 Gfpt1 敲低诱导了神经肌肉表型，并导致肌肉组织学改变和神经肌肉接头成熟延迟。突变斑马鱼表现出卷曲和缩短的尾巴，以及运动缺陷。组织学研究显示形态学异常，从波浪状纤维到从垂直肌中隔脱落的严重受损纤维。

伊索普等人（2018）发现 Gfpt1 肌肉特异性缺失的纯合小鼠没有表现出严重的表型和形态学缺陷。然而，突变小鼠表现出肌肉无力和疲劳的迹象，收缩特性存在缺陷。骨骼肌组织学改变，神经肌肉接头（NMJ）和肌肉的突触前和突触后分子结构发生改变。与caveolin-3（CAV3; 601253 ）相对应的免疫荧光细胞质点的定量分析显示，与对照组相比，突变比目鱼肌和胫骨前肌中的点明显更大。定量质谱揭示了 Gfpt1 缺乏对肋间肌蛋白质组的影响，包括 glypican-1（GPC1; 600395 ）的差异表达）、肌肉特异性激酶（MUSK; 601296 ）和 Fnta（ 134635 ）。

▼ 等位基因变体（ 8个精选示例）：

.0001 先天性肌无力综合征，12
GFPT1、ARG111CYS
Sieb 等人报道的患有常染色体隐性遗传性先天性肌无力综合征 12（CMS12; 610542 ）的大型近亲利比亚家庭的受影响成员具有管状聚集物（1996），Senderek 等人（2011）在 GFPT1 基因的外显子 4 中发现了纯合 c.331C-T 转换，导致 arg111 到 cys（R111C）取代。一个患有该疾病的瑞典家族被发现是 R111C 的复合杂合子，并且在外显子 4（222insA; 138292.0002 ）中有 1-bp 插入），这导致了移码（Gln76fs）。分别在 240 名和 117 名对照中未观察到突变。HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，R111C 突变不会导致酶活性降低，但对患者肌肉活检和具有其他 GFPT1 突变的培养肌肉细胞的研究表明，GFPT1 蛋白的量减少，表明营业额增加或翻译缺陷。

.0002 先天性肌无力综合征，12
GFPT1，1-BP INS，222A
讨论 GFPT1 基因中的 222delA 突变，导致移码（Gln76fs），这是在Senderek 等人的先天性肌无力综合征 12（CMS12; 610542 ）患者中以复合杂合状态发现的（2011），见138292.0001。

.0003 先天性肌无力综合征，12
GFPT1、TRP240TER
在患有先天性肌无力综合征 12（CMS12; 610542 ）的土耳其家庭的受影响成员中， Senderek 等人（2011）鉴定了 GFPT1 基因外显子 8a 中的纯合 719G-A 转换，导致 trp240-to-ter（W240X）取代。据预测，该突变仅导致心脏和骨骼肌中的 GFPT1 水平降低，因为它发生在一个替代的 18 个氨基酸外显子中，专门掺入横纹肌中的主要 GFPT1 物种中。在 207 名对照中未观察到突变。

.0004 先天性肌无力综合征，12
GFPT1、ASP348TYR
在患有先天性肌无力综合征 12（CMS12; 610542 ）的伊朗家庭的受影响成员中， Senderek 等人（2011 年）在 GFPT1 基因的外显子 11 中发现了纯合 1042G-T 颠换，导致形成 GFPT1 二聚体界面的残基中的 asp348-to-tyr（D348Y）取代。在 442 名对照中未观察到突变。HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，突变酶具有约 80% 的残留活性，但对患者肌肉活检和具有其他 GFPT1 突变的培养肌肉细胞的研究显示，GFPT1 蛋白的量减少，表明转换增加或翻译缺陷。

.0005 先天性肌无力综合征，12
GFPT1、THR15ALA
在Rodolico 等人报告的患有先天性肌无力综合征 12（CMS12; 610542 ）的意大利家庭的受影响成员中（2002），Senderek 等人（2011）确定了 GFPT1 基因中 2 个突变的复合杂合性：43A-G 转换导致 thr15 到 ala（T15A）取代，以及外显子 8（ 138292.0006 ）中核苷酸 621 处的 1-bp 缺失，导致移码（Leu208fs）。分别在 443 和 103 名对照中未观察到突变。HEK293 细胞的体外功能表达研究表明，T15A 突变酶具有约 70% 的残留活性，但在患者肌肉和肌肉细胞中的研究显示蛋白质水平降低，表明营业额增加或翻译缺陷。

.0006 先天性肌无力综合征，12
GFPT1，1-BP DEL，NT621
讨论 GFPT1 基因中的 1-bp 缺失（c.621del）导致移码（Leu208fs），这是在Senderek 等人的先天性肌无力综合征 12（CMS12; 610542 ）患者中以复合杂合状态发现的.（2011），见138292.0005。

.0007 先天性肌无力综合征，12
GFPT1、ARG14LEU
Helman 等人在 2 个兄弟中，由尼泊尔血统的近亲所生，患有先天性肌无力综合征 12（CMS12; 610542 ）（2019 年）在 GFPT1 基因中鉴定出纯合 c.41G-T 颠换（c.41G-T，NM_001244710.1），导致 arg14-to-leu（R14L）取代。在 N 端谷氨酰胺氨基转移酶 2 型结构域中发现了该变体。在 dbSNP 或 gnomAD 数据库中未发现该突变。两名患者还患有白质脑病和其他提示线粒体疾病的特征。

.0008 先天性肌无力综合征，12
GFPT1、THR151LYS
Helman 等人在 2 个兄弟中，出生于阿富汗帕坦血统，患有先天性肌无力综合征 12（CMS12; 610542 ）（2019 年）在 GFPT1 基因中鉴定出纯合 c.452C-A 颠换（c.452C-A，NM_001244710.1），导致 thr151 到 lys（T151K）取代。在 N 端谷氨酰胺氨基转移酶 2 型结构域中发现了该变体。在 dbSNP 或 gnomAD 数据库中未发现该突变。两名患者还患有白质脑病和其他提示线粒体疾病的特征。