谷胱甘肽过氧化物酶

谷胱甘肽过氧化物酶（ EC 1.11.1.9 ）催化谷胱甘肽还原有机氢过氧化物和过氧化氢，从而防止氧化损伤（Cohen 等人，1989 年总结）。

▼ 克隆与表达

Paglia 和Valentine（1967）表征了红细胞谷胱甘肽过氧化物酶。

Sukenaga 等人（1987）介绍了 GPX cDNA 的序列。GPX 是少数在高等脊椎动物中已知的含有硒代半胱氨酸的蛋白质之一。这种不寻常的氨基酸出现在 GPX 的活性位点，由无义（终止）密码子 TGA 编码。cDNA 克隆的序列分析证实了先前的发现，即不寻常的氨基酸硒代半胱氨酸由蛋白石终止密码子 UGA 编码（Le Beau，1989）（请注意，TGA = UGA；它们分别代表 cDNA 和 mRNA 代码。）似乎有一种硒代半胱氨酸-tRNA 将硒代半胱氨酸提供给不断增长的 GPX 多肽链，因此，硒代半胱氨酸成为第 21 个天然存在的氨基酸. 携带硒代半胱氨酸的 tRNA 分子有其自身的翻译因子，可将其递送至翻译核糖体（Bock 等人，1991）。细菌甲酸脱氢酶也含有硒代半胱氨酸。

▼ 测绘

Wijnen 等人（1978）提供了 GPX1 位于 3 号染色体上的证据。Johannsmann 等人（1979）得出结论，GPX 轨迹在 3p 上。原位杂交将基因定位于 3p13-q12（ Johannsmann et al., 1981 ）。麦克布莱德等人（1988）使用 cDNA 探针研究从人类-啮齿动物体细胞杂交体中分离的 DNA。包含与人类染色体 3、21 和 Xp 杂交的整个编码区的 609 bp 探针。内含子探针仅检测到 3 号染色体上的基因。X 号和 21 号染色体上的序列显示 3 素非翻译序列和编码序列的保守性相同，但不含内含子，这表明它们代表加工过的假基因。

通过荧光原位杂交和 PCR 分析，Kiss 等人（1997）将 GPX1 基因对应到 3p21.3。他们的结果与 GPX1 假基因在 3q11-q12 上的存在相符（Chada 等，1990）。

Mehdizadeh 等人（1996）将 Gpx1 基因对应到小鼠 9 号染色体上，该区域位于小鼠 9 号染色体和人类 3 号染色体之间已知的保守同源区域。

▼ 基因功能

Takahashi 等人对 GSHPx 使用放射免疫测定法（1986）表明 GPX 酶活性和酶蛋白浓度之间存在直接关系。因此，硒是蛋白质合成所必需的。硒缺乏（见614164）不仅会导致谷胱甘肽过氧化物酶活性降低，还会导致 GSHPx 蛋白降低。只有在硒存在下形成的红细胞才含有 GSHPx 活性。指出了混淆遗传和环境因素的可能性。高桥等人（1987）在人血浆中观察到一种与在红细胞中发现的不同的硒依赖性 GPX。

▼ 分子遗传学

通过电泳方法，Beutler 和 West（1974）证明了美国黑人红细胞谷胱甘肽过氧化物酶的多态性。Beutler 等人描述了谷胱甘肽过氧化物酶的电泳多态性（1974 年）。

Beutler 和 Matsumoto（1975）发现犹太血统的人和其他地中海血统的人红细胞 GPX 活性降低，但白细胞或成纤维细胞活性不降低。与西方人群相比，东方人群的红细胞酶水平分散显着降低。作者建议存在低 GPX 等位基因，在犹太人口中的频率约为 0.556，在美国-北欧人口中的频率约为 0.181。他们建议谨慎分配与 GPX 缺乏（ 614164 ）和溶血性贫血的因果关系。

米拉汗等人（1986）研究了苏里南 Djuka 的红细胞 GPX1 的遗传学。这个群体包括 17 世纪被带到苏里南的非洲黄金海岸（加纳）俘虏的后裔，以及可能在 18 世纪从更广泛的西非地区运来的其他俘虏的后裔。在连续的起义浪潮和废除奴隶制之后，朱卡人逃到苏里南内陆，并将自己组织成从那时起作为永久森林居民生活的群体，很少或根本没有外族混血。米拉汗等人（1986）发现 Djuka 的 GPX12 等位基因的频率为 0.054，表明 GPX12 等位基因是非洲标记。目前发现它的唯一非非洲人是居住在美国的德系犹太人和印度次大陆的旁遮普人。有人提出，两组都通过古老的非洲混合物孤立获得变异等位基因。参见Meera Khan 等人（1984 年）。

GPX1酶在2-1杂合子中的催化活性大于在1-1纯合子中的催化活性。可能是具有较高过氧化物酶活性的个体具有不利于恶性疟原虫存活的红细胞内环境，因此2-1杂合子在疟疾环境中享有选择性优势。米拉汗等人（1986）将电泳变体称为电型。

沉等人（1994）报道了 GPX1 基因中框内 GCG 三核苷酸重复的体内变异和体外不稳定性。在对来自 55 名无关人员的 110 个等位基因进行的人口研究中，4、5 和 6 个 GCG 重复的等位基因频率分别为 0.40、0.35 和 0.25。没有等位基因与酶活性降低有关。人类髓性白血病细胞系 HL-60 细胞的当前库存被发现是 6 重复等位基因的纯合子。重复的扩增似乎是在快速增殖细胞系的多次传代过程中发展起来的，因为 1976 年冷冻的细胞显示出 4/6 基因型，而 1985 年冷冻的“中间”传代细胞包含 4/6 和 5/6基因型。

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

▼ 动物模型

德哈恩等人（1998）通过显示 Gpx1 -/- 小鼠对氧化剂百草枯高度敏感，证明了 GPX1 在防止氧化应激方面的作用。百草枯浓度为 10 mg/kg（-1）的小鼠在 24 小时内检测到致死率，约为野生型对照 LD50 的 1/7。百草枯的作用与剂量有关。德哈恩等人（1998）进一步证明百草枯在正常细胞中转录上调 Gpx1，增强了 GPX1 在防止百草枯毒性方面的作用。Gpx1 -/- 小鼠的皮层神经元对过氧化物更敏感；来自 Gpx1 缺陷小鼠的 30% 的神经元在暴露于 65 微摩尔过氧化物时被杀死，而野生型对照不受影响。德哈恩等人（1998）表示他们的数据确立了 GPX1 在保护免受某些氧化应激源和保护神经元免受过氧化物侵害方面的功能。

雷迪等人（2001）通过比较 Gpx1 基因敲除小鼠与年龄匹配的对照动物的晶状体变化，研究了 GPX1 活性在体内晶状体抗氧化机制中的功能作用。裂隙灯图像显示与对照动物相比，Gpx1 敲除小鼠的核光散射（NLS）增加。透射电子显微镜显示，早在 3 周龄时，细胞核就会发生变化，表现为纤维膜的波纹。Gpx1 基因敲除小鼠在 15 个月后出现成熟的白内障。雷迪等人（2001）得出的结论是，他们的结果证明了 GPX1 在晶状体核的抗氧化防御机制中的关键作用。NLS 的增加似乎与核纤维膜的损伤有关，这可能是由于脂质过氧化物的形成，而脂质过氧化物可作为 GPX1 的底物。白内障的形成似乎从早期明显的局灶性混浊发展到 6 到 10 个月之间的层状白内障，最后在 15 个月以上的动物中完全混浊。

Shiomi 等人（2004 年）通过结扎左冠状动脉在心脏和野生型小鼠中过度表达 Gpx1 的小鼠造成心肌梗塞。尽管梗塞面积相当，但与野生型小鼠相比，转基因小鼠的存活率增加，左心室扩张、功能障碍和舒张末期压力降低。左心室功能的改善伴随着非梗死左心室肌细胞肥大、细胞凋亡和间质纤维化的减少。Shiomi 等人（2004）得出结论，Gpx1 的过表达可保护心脏免受小鼠心肌梗死后重塑和心力衰竭的影响。

▼ 等位基因变体（ 1 示例）：

.0001 谷胱甘肽过氧化物酶多态性
GPX1、PRO197LEU
福斯伯格等人（1999）搜索人类 EST 数据库以确定抗氧化酶超氧化物歧化酶（见147450）、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶（ 115500 ）和微粒体谷胱甘肽转移酶-1（ 138330 ）中的新多态性。当搜索表明任何突变导致非保守氨基酸变化时，他们对来自人类受试者的基因组 DNA 进行 PCR 限制性分析和/或序列分析，以验证这些潜在的多态性。通过这种方式，他们在 GPX1 基因中发现了 pro197 到 leu 的替换，这是由核苷酸 593 处的 C 到 T 转换引起的。pro197 的相应等位基因频率约为 70%，leu197 为 30%。