肌苷三磷酸酶

三磷酸肌苷焦磷酸水解酶（ITPase；EC 3.6.1.19）催化三磷酸肌苷（ITP）焦磷酸水解为单磷酸肌苷（IMP）（Sumi等人，2002）。

▼ 克隆与表达

林等人（2001）分离并表达了编码人类 ITPase 的全长 cDNA 克隆。1,085 个碱基对的 cDNA 包含一个 585 个核苷酸的开放解读码组，编码 194 个氨基酸的蛋白质。林等人（2001）表明 ITPase 不仅存在于红细胞中，而且存在于许多组织中。

▼ 基因结构

苏米等人（2002）表明 ITPA 基因包含 8 个外显子。

▼ 测绘

细胞杂交研究表明，ITPA 结构基因位于 20 号染色体上（Meera Khan 等人，1976 年；Hopkinson 等人，1976 年）。腺苷脱氨酶（ADA; 608958 ）和 ITPA的基因剂量研究证实了细胞遗传学诊断的部分 20 三体性（ Rudd et al., 1979 ）。

人类ITPA基因在20p；ADA（一种功能相关的酶）的基因位于 20q 上（Mohandas 等人，1980）。使用链接方法，Taylor 等人（1987）将小鼠 Itp 基因座分配给 2 号染色体。

Stumpf（2020）基于 ITPA 序列（GenBank BC010138 ）与基因组序列（GRCh38）的比对，将 ITPA 基因对应到染色体 20p13。

▼ 基因功能

苏米等人（2002）指出，ITPase 的推定作用是回收以 ITP 形式捕获的嘌呤，并保护细胞免受“流氓”核苷酸如 ITP、dITP 或三磷酸黄苷（XTP）的积累，这些核苷酸可能掺入RNA和DNA。

▼ 分子遗传学

哈里斯等人（1974）通过电泳方法在肌苷三磷酸酶基因座上没有发现遗传变异。

ITPA 缺陷

苏米等人（2002）确定了 ITPA 基因（ 147520.0001 , 147520.0002 ）中的 2 个突变与 ITPase 酶活性不足（ 613850 ）相关。苏米等人（2002）认为 ITPase 缺乏引起的硫嘌呤药物毒性的可能性值得进一步研究。

丙型肝炎对利巴韦林治疗的反应

慢性丙型肝炎病毒感染用聚乙二醇化干扰素-α（ 147660 ）和利巴韦林的组合治疗。最重要的副作用之一是利巴韦林诱导的溶血性贫血，它影响大多数患者并且严重到需要对多达 15% 的患者进行剂量调整（见609532）。费莱等人（2010 年）表明，导致三磷酸肌苷缺乏症的基因变异（一种被认为在临床上不重要的疾病）可以预防接受利巴韦林的丙型肝炎感染患者的溶血性贫血。通过 SNP rs6051702之间的关联确定了 ITPA 基因变体与贫血保护之间的关联在欧洲裔美国人中，全基因组 P 值为 1.1 x 10（-45）。该 SNP 与 ITPA 内的 2 个不太常见的等位基因、P32T突变（rs1127354、147520.0001）和剪接位点变体（rs7270101、147520.0002）处于连锁不平衡状态。

在接受利巴韦林治疗的 304 名丙型肝炎患者中，Thompson 等人（2010）发现 ITPA SNPs rs1127354和rs7270101的次要等位基因与第 4 周的血红蛋白（Hb）降低保护显着相关（p = 3.1 x 10（-13）和 p = 1.3 x 10（-3），分别）。根据酶缺乏的严重程度将变体组合到 ITPase 缺乏变量中加强了关联（p = 2.4 x 10（-18））。在整个治疗期间（48 周），ITPase 缺乏变量与较低的贫血率相关；然而，没有观察到与持续病毒学反应的关联。研究结果复制了费莱等人的研究结果（2010）在一个孤立的队列中。

发育性和癫痫性脑病 35

Kevelam 等人在来自 4 个无关家庭的 7 名患有发育性和癫痫性脑病 35（DEE35; 616647 ）的患者中（2015）确定了 ITPA 基因中的 4 种不同的纯合突变（ 147520.0003 - 147520.0006 ）。在 3 个家族中，突变是通过纯合子作图和/或全外显子组测序发现的。1名先证者的红细胞显示ITPase活性严重降低和ITP积累，而其他3名先证者的成纤维细胞显示ITPase活性严重降低且没有ITP积累。凯夫拉姆等人（2015）假设 ITP 的异常积累可能对神经元和其他细胞有毒，如果它被整合到 DNA 和 RNA 中而不是规范核苷酸中。ITP 也可能干扰细胞内正常的 ATP 和 GTP 相关信号转导。

▼ 动物模型

贝马内什等人（2009）发现超过一半的 Itpa -/- 小鼠在出生前死亡。幸存者生长迟缓，并在出生后约 14 天死亡。Itpa -/- 小鼠表现出共济失调、呼吸异常和心脏异常。进一步检查发现毛囊未成熟，前胃角化过度，肝脾髓外造血减少，睾丸生殖细胞发育不全。与野生型相比，Itpa -/- 小鼠心脏的心室壁较薄，超声心动图显示不同步收缩。Itpa -/- 心脏还显示出杂乱无章的心肌纤维，Z 盘缺失，以及肌节结构破碎和杂乱无章。Itpa -/- 心脏，但不是野生型心脏，显示出 RNA 中肌苷核苷酸的积累。贝马内什等人（2009）注意到 ATP 是肌节中肌动球蛋白功能所必需的，他们假设 ITP 可能与 ATP 竞争与 Itpa -/- 心脏中的肌节蛋白结合，并且 ITPA 的功能是将 ITP 从 ATP 池中排除。

▼ 等位基因变体（ 6个精选示例）：

.0001 肌苷三磷酸酶缺乏症
ITPA，PRO32THR（rs1127354）
在 ITPase 缺乏症患者（ 613850 ）中，Sumi 等人（2002）在 ITPA 基因的外显子 2 中发现了一个 94C-A 颠换，导致 pro32 到 thr（P32T）取代。脯氨酸残基在小鼠和果蝇中是保守的。94C-A 突变纯合子的所有 6 名个体都完全缺乏红细胞 ITPase 活性，并伴有 ITP 和红细胞的异常积累。此外，所有 13 个杂合子的 ITPase 活性均降低，进一步证明了 94C-A 突变与 ITPase 缺陷表型之间的关联。杂合子的平均 ITPase 活性为对照值的 22.5%，与 ITPase 的二聚体结构一致。在杂合子中，4 个可能的二聚体中只有 1 个由野生型亚基组成。

Cao 和 Hegele（2002）对一名完全缺乏 ITPase 的白种人受试者的 ITPA 基因进行了基因组 DNA 测序，发现了 P32T 突变的纯合性。作者将颠换称为 198C-A，因为它们包括 104 bp 的非翻译区和 66 bp 的翻译区。白种人的 P32T 等位基因频率为 0.07，与早期生化研究得出的估计值相似（0.05）。P32T 被发现在其他种族中以不同的频率存在。曹和黑格尔（2002）得出结论，P32T 等位基因似乎在中国和东印度血统的受试者中更为普遍。因此，这些人群中的纯合 ITPase 缺乏症可能高于白种人。他们还指出，P32T 在从人类到小鼠的物种中是进化上保守的（Lin 等人，2001 年），支持该残基的功能。

Stepchenkova 等人使用体外研究（2009）发现 P32T 变体与野生型一样，在溶液中是二聚体，具有正常的 ITPA 活性，尽管其熔点比野生型低 5 摄氏度。P32T 变体还能够补充细菌和酵母 Itpa 缺陷。具有 P32T 变体的人成纤维细胞的免疫反应性 ITPA 减少了近 10 倍。Stepchenkova 等人（2009）提出 P32T 变体通过转录物不稳定、蛋白质稳定性和可用性的累积效应在某些人体组织中发挥作用。

.0002 肌苷三磷酸酶缺乏症
ITPA，IVS2DS，AC，+21（rs7270101）
在 ITPase 缺乏症患者中，Sumi 等人（2002）在内含子 2 中发现了一个 SNP，IVS2+21A-C。杂合子的ITPase活性是正常对照平均值的60%；在 IVS2+21A-C 和 P32T（ 147520.0001 ）复合杂合的个体中，活性为 10%。

.0003 发展性和癫痫性脑病 35
ITPA，1,874-BP DEL
Kevelam 等人的 3 名同胞（I 家庭）由近亲摩洛哥父母所生，患有发育性和癫痫性脑病 35（DEE35; 616647 ）（2015）鉴定了 ITPA 基因中的纯合 1,874-bp 缺失（c.264-607_295+1267del，NM_033453.3）。预测跨越外显子 5 并延伸到内含子 4 和 5 的缺失将导致框外转录本。通过 SNP 阵列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。在 dbSNP（build 137）、1000 Genomes Project、Exome Variant Server 或内部控制外显子组数据库中找不到它。患者成纤维细胞显示 0.3% 的残余 ITPA 活性，而没有 ITP 的积累。患者在 3 至 5 个月大时出现小头畸形、严重癫痫发作和发育迟缓。所有人都在生命的头几年死去。

.0004 发展性和癫痫性脑病 35
ITPA, TRP151TER
Kevelam 等人在 2 个同胞（家族 II）中，由近亲巴基斯坦父母所生，患有发育性和癫痫性脑病 35（DEE35; 616647 ）（2015）鉴定了 ITPA 基因外显子 7 中的纯合 c.452G-A 转换（c.452G-A，NM_033453.3），导致底物结合位点发生 trp151-to-ter（W151X）取代。通过 SNP 阵列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。在 dbSNP（build 137）、1000 Genomes Project 或内部对照外显子组数据库中未发现该突变，但在 Exome Variant Server 数据库中的一个杂合个体中报告过一次（频率为 0.009%）。1 名受试患者的红细胞 ITPA 活性严重下降，相当于约 0.4% 的残留活性，这与在具有纯合 P32T（ 147520.0001 ）的个体的红细胞中观察到的相似。） ITPA 变体。Kevelam 等人报告的患者的红细胞（2015）也显示了 ITP 的积累。患者在 2 至 3 岁之间出现严重的难治性癫痫发作和发育迟缓。两人都在童年早期去世。

.0005 发展性和癫痫性脑病 35
ITPA，ARG178CYS
在一名患有发育性和癫痫性脑病 35（DEE35; 616647 ）的加拿大患者（家族 III）中，Kevelam 等人（2015 年）在 ITPA 基因的第 8 外显子中发现了一个纯合的 c.532C-T 转换（c.532C-T，NM_033453.3），导致在底物结合位点。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（build 137）、1000 Genomes Project、Exome Variant Server 或内部对照外显子组中未发现数据库。患者成纤维细胞显示 5.3% 的残余 ITPA 活性，而没有 ITP 的积累。患者在 4.5 个月大时出现严重癫痫发作。

.0006 发展性和癫痫性脑病 35
ITPA，8-BP DUP，NT359
Kevelam 等人在一名患有发育性和癫痫性脑病 35（DEE35; 616647）的罗姆人（家族 IV）患者中（2015）在 ITPA 基因的外显子 6 中鉴定出纯合 8-bp 重复（c.359_366dupTCAGCACC，NM_033453.3），导致移码（Gly123SerfsTer104），这将导致 225 个氨基酸而不是 194 个氨基酸的扩展蛋白质。该突变与家族中的疾病分离，在 dbSNP（build 137）、1000 Genomes Project、Exome Variant Server 或内部对照外显子组数据库中未发现，但在 1 个保加利亚对照个体中以杂合状态报告。患者成纤维细胞显示出 2.9% 的残余 ITPA 活性，而没有 ITP 的积累。患者出生时表现为肌张力减退和易怒。她在 5 个月大时出现难治性癫痫发作。