硫嘌呤 S-甲基转移酶

硫嘌呤 S-甲基转移酶（TPMT; S-adenosyl-L-methionine:thiopurine S-methyltransferase; EC 2.1.1.67 ） 催化芳族和杂环巯基化合物的 S-甲基化，包括抗肿瘤剂 6-巯基嘌呤（6MP） 和 6-硫鸟嘌呤（6TG） 和免疫抑制剂硫唑嘌呤（AZA）（ Tai et al., 1996 ）。

▼ 克隆与表达

洪切尔等人（1993）从 T84 人结肠癌细胞 cDNA 文库中分离出对应于 TPMT 基因的 cDNA。推导出的 245 个氨基酸的蛋白质的分子量为 35 kD。用 cDNA 转染的 COS-1 细胞表达高水平的 TPMT 酶活性。

▼ 基因结构

Szumlanski 等人（1996）确定 TPMT 基因长 34 kb，包含 10 个外显子。

通过筛选噬菌体人工染色体文库，Krynetski 等人（1997）分离出对应于人类 TPMT 的克隆，他们确定其跨越 25 kb 并包含 9 个外显子。与先前报道的基因结构的差异包括转录起始位点上游的 17 个额外核苷酸和更短的内含子 8。

关等人（2000）确定 TPMT 基因跨越 27 kb 并包含 9 个外显子；他们没有发现Szumlanski 等人报道的内含子 2（1996 年）。

▼ 测绘

Szumlanski 等人（1996）通过分析人/啮齿动物体细胞杂交体将 TPMT 基因定位到 6 号染色体，并通过荧光原位杂交将其亚定位到 6p22.3。

假基因

李等人（1995）鉴定了位于染色体 18q21.1 上的经过加工的 TPMT 假基因。

▼ 分子遗传学

由于 TPMT 基因的多态性，TPMT 活性表现出遗传异质性。Weinshilboum 和 Sladek（1980）在 298 名随机选择的受试者中发现了红细胞 TPMT 活性的三峰：88.6% 具有高酶活性，11.1% 具有中等活性，0.3% 具有无法检测到的活性。这种分布符合 Hardy-Weinberg 对一对低活性和高活性的常染色体共显性等位基因 TPMT-L 和 TPMT-H 的预期，频率分别为 0.059 和 0.941。通过具有不可检测活动的先证者确定的家庭隔离与这一假设一致。

克莱梅茨达尔等人（1993）发现，与女性相比，健康男性的红细胞 TPMT 活性高 8.3%。

程等人（2005）使用编码 TPMT、γ-谷氨酰水解酶（GGH; 601509 ） 和还原叶酸载体（SLC19A1; 600424 ） 的基因中的多态性） 评估染色体获得的性质及其对癌细胞中基因型-表型一致性的影响。体细胞中 TPMT 和 GGH 活性与种系基因型一致，而白血病细胞中的活性取决于染色体数目以及获得的染色体是否含有野生型或变异等位基因。获得含有野生型 TPMT 或 GGH 等位基因的额外染色体的白血病细胞分别具有显着降低的硫鸟嘌呤核苷酸或甲氨蝶呤聚谷氨酸的积累。在这些基因中，有相当数量的具有野生型和变异等位基因的后天染色体。程等人（2005）得出结论，染色体增加可以改变种系基因型和癌细胞表型的一致性，表明可能需要等位基因特异性定量基因分型来明确定义癌症药物基因组学。

TPMT活性与硫嘌呤药物代谢的关系

硫嘌呤是前体药物，需要大量代谢才能发挥其细胞毒作用。硫唑嘌呤被非酶还原至 6MP。6MP 和 6TG 被 HPRT（ 308000 ） 和随后的步骤激活以形成细胞毒性硫鸟嘌呤核苷酸（TGN），它们被掺入 DNA 和/或 RNA 中，导致 DNA-蛋白质交联、单链断裂、链间交联和姐妹染色单体交换。TPMT 的作用主要是使这些药物失活；因此，TPMT 的缺乏会导致向有毒 TGN 的转化增加（Coulthard 和 Hogarth，2005）。此外，6MP 的独特之处在于它还可以通过 TPMT 转化为甲基硫代肌苷 5-prime monophosphate（MeTIMP），这是一种抑制嘌呤从头合成的代谢物，可能有助于 6MP 的细胞毒性作用（Vogt 等人。 ，1993 年；Krynetski 等人，1995 年；Coulthard 和 Hogarth，2005 年）。

在一名 TPMT 缺乏症（THPM1; 610460 ）的 8 岁女孩中，她在使用常规口服剂量 6MP 治疗急性淋巴细胞白血病（ALL） 时出现了严重的造血毒性（Evans 等人，1991 年），Krynetski 等人（1995）鉴定了 TPMT 基因中的突变，称为变体 TPMT*2（A80P; 187680.0001 ）。该突变在proposita和她的母亲中都是杂合的，而在父亲中则不存在。作者得出结论，该患者有第二个失活突变。Krynetski 等人（1995）评论说，确定 TPMT 基因型的可靠方法很重要，因为当给予 TPMT 缺陷患者全剂量的巯基嘌呤或硫唑嘌呤时，造血毒性可能致命。

在 4 名 TPMT 活动减少的个体中，Szumlanski 等人（1996）确定了复杂 TPMT 等位基因的纯合性，称为 TPMT3A（A154T 和 Y240C；187680.0002）。TPMT3A 是白种人中最常见的突变 TPMT 等位基因（Tai et al., 1996）。泰等人（1997）表明，由 TPMT2（ 187680.0001 ） 和 TPMT3A 等位基因编码的 TPMT 蛋白的降解增强是这些突变体降低 TPMT 蛋白和催化活性的机制。

Leipold 等人对一名 14 岁女孩在开始 AZA 治疗 HLA-B27 相关的幼年脊柱关节炎（ 106300 ）后出现严重的全血细胞减少症（1997）确定了 TPMT3A 等位基因的纯合性。家庭研究表明，母亲也是该缺陷的纯合子，而其他家庭成员是杂合子。Kurzawski 等人在肾移植后出现 AZA 诱导的骨髓抑制的患者中（2005）确定了 TPMT 基因中 2 个变体的复合杂合性（TPMT3A 和 TPMT*3C；187680.0005）。

斯塔努拉等人（2005）指出，已鉴定出 20 个与酶活性降低相关的 TPMT 变异等位基因 TPMT2-TPMT18。超过 95% 的 TPMT 活性降低可以用最常见的突变等位基因 TPMT2 和 TPMT3（AD） 来解释。

▼ 种群遗传学

奥特内斯等人（1997）描述了 TPMT 的 8 个变异等位基因及其频率的种族差异。

在 248 名非裔美国人和 282 名高加索裔美国人中，Hon 等人（1999）发现总体 TPMT 突变等位基因频率相似，分别为 4.6% 和 3.7%。TPMT3C 是非洲裔美国人中最普遍的突变等位基因（占突变等位基因的 52.2%），但在白种人中仅占突变等位基因的 4.8%。TPMT3A 是白种人中最普遍的突变等位基因（占突变等位基因的 85.7%），但在非裔美国人中仅占突变等位基因的 17.4%。洪等人（1999）在一名具有中等活性的非裔美国人身上 发现了一个新的等位基因，命名为 TPMT*8（R215H; 187680.0006 ）。

Ameyaw 等人（1999）在 217 名加纳人中的 32 名（14.8%） 和 199 名英国高加索人中的 18 名（10%） 中发现了突变的 TPMT 等位基因。所有具有突变等位基因的加纳人都具有 TPMT3C（等位基因频率为 7.6%），而只有 1 个英国高加索人具有 TPMT3C 等位基因（频率为 0.3%）。在所分析的任何加纳样本中均未检测到其他 3 个变异等位基因。17 名英国受试者患有 TPMT3A（频率为 4.5%）。系统发育分析估计非洲人和非非洲人的分歧至少发生在 10 万年前。从基因进化研究来看，认为所有人群中最常见的等位基因通常是祖先等位基因。然后突变和重组产生其他基因型。Ameyaw 等人（1999）得出结论，TPMT3C 突变可能是祖先的 TPMT 突变等位基因，因为它存在于高加索人和非洲受试者中，并且已在西南亚和中国人群中描述（Collie-Duguid 等，1999）。然后获取并添加 TPMT3B 等位基因以形成 TPMT3A。由于 TPMT*2 等位基因似乎仅限于白种人，它可能是这种多态性酶的更新等位基因。

柯利-杜吉德等人（1999）发现，TPMT 变异个体的频率在高加索人中为 10%（199 人中的 20 人），在西南亚人中为 2%（99 人中的 2 人），在中国人中为 4.7%（192 人中的 9 人）。TPMT3A 是唯一在西南亚人中发现的突变等位基因（2 个杂合子），是白种人中最常见的等位基因（16 个杂合子和 1 个纯合子），但在中国人中没有发现。中国人所有突变等位基因均为TPMT3C（9个杂合子）。研究结果进一步表明 TPMT3C 是最古老的突变，TPMT3B 后来在高加索和西南亚人群中形成 TPMT*3A。

使用 PCR-SSCP 技术对来自葡萄牙北部的 310 名个体进行基因分型。阿尔维斯等人（1999）鉴定了 15 个 TPMT3A 杂合子；相应的基因频率估计值为 0.024。阿尔维斯等人（1999）还确定了该人群中的无声 474T-C 转换（TPMT1S = 0.215）。

麦克劳德等人（1999）发现高加索人（10.1%） 和肯尼亚（10.9%） 人群中突变 TPMT 等位基因的频率相似；然而，肯尼亚人群中的所有突变等位基因均为 TPMT3C，而高加索人为 4.8%。相反，TPMT3A 是白种人个体中最常见的突变等位基因。

平冢等人（2000）在 192 名日本人的 0.8% 中发现了 TPMT3C 等位基因；有3个杂合子。TPMT2、TPMT3A 和 TPMT3B 等位基因在任何样品中均未发现。

卢等人（2006）发现 TPMT3C 等位基因在台湾原住民和台湾人中的频率分别为 0.12% 和 1.28%。其他变体 TPMT2 到 TPMT*8 未发现。

▼ 等位基因变体（ 7个精选示例）：

.0001 硫嘌呤，代谢不良，1
TPMT, ALA80PRO
这种 TPMT 变体被称为 TPMT*2 等位基因（ Tai et al., 1996 ）。

在最初由Evans 等人报道的一名 8 岁女孩中，患有硫嘌呤 S-甲基转移酶缺乏症（THPM1; 610460 ）（1991），Krynetski 等人（1995）鉴定了 TPMT 基因中的 238G-C 颠换，导致 ala80-to-pro（A80P） 取代。该患者在口服巯基嘌呤对急性淋巴细胞白血病进行常规治疗后出现严重的血液学毒性。酵母异源表达系统中的功能表达研究表明，与野生型酶相比，A80P 突变酶的 TPMT 催化活性降低了 100 倍，尽管 mRNA 表达水平相当。开发了一种突变特异性 PCR 扩增方法，用于检测母体及其母亲基因组 DNA 中的相同突变。Krynetski 等人（1995）得出结论，该患者有第二个失活突变。

泰等人（1997）表明 TPMT2 和 TPMT3A（ 187680.0002 ） 突变蛋白表现出增强的降解，从而导致 TPMT 蛋白和催化活性降低。

Ameyaw 等人（1999）在 199 名英国高加索人中的 2 名（等位基因频率为 0.5%）和 217 名加纳人中没有发现 TPMT*2 等位基因，这表明它仅限于高加索人。

.0002 硫嘌呤，代谢不良，1
TPMT、ALA154THR 和 TYR240CYS
这种 TPMT 变体被称为 TPMT3A（ Tai et al., 1997 ）。另见 TPMT3B（A154T; 187680.0004 ） 和 TPMT*3C（Y240C; 187680.0005 ）。

Szumlanski 等人在 4 个 TPMT 活性降低的个体（THPM1; 610460 ） 中（1996）确定了 TPMT 基因中 2 个突变的纯合性：外显子 7 中的 460G-A 转换导致 ala154 到 thr（A154T） 取代，以及外显子 10 中的 719A-G 转换导致 tyr240 到-半胱氨酸（Y240C） 取代。来自具有中等 TPMT 活性的个体的三个肝脏样本对于 2 个突变是杂合的。体外功能表达研究表明，每个突变孤立以及两者一起导致 TPMT 酶活性和免疫反应蛋白的表达降低。

孤立地，Tai 等人（1996）在 TPMT 缺陷患者中鉴定了携带 A154T 和 Y240C 替代的突变等位基因的纯合性。定点诱变和异源表达证实，任一突变单独导致催化活性降低（A154T，降低 9 倍；Y240C，降低 1.4 倍），而两种突变的存在导致酶活性完全丧失。

通过突变特异性 PCR-RFLP 分析，Tai 等人（1996）从大约 75% 的具有杂合 TPMT 表型的无关白人受试者的基因组 DNA 中鉴定出 TPMT*3A 突变，表明它是与 TPMT 缺乏相关的最常见的突变等位基因。

泰等人（1997）表明 TPMT2（ 187680.0001 ） 和 TPMT3A 突变蛋白表现出增强的降解，从而导致 TPMT 蛋白和催化活性降低。

Ameyaw 等人（1999 年）在 199 名英国高加索人中的 17 名（等位基因频率为 4.5%）中发现了 TPMT*3A 等位基因，而在 217 名Guanaian 人中则没有。

洪等人（1999）在 248 名非裔美国人中的 4 名（等位基因频率为 0.8%）和 282 名高加索美国人中的 18 名（等位基因频率为 3.2%）中鉴定了 TPMT*3A 等位基因。

柯利-杜吉德等人（1999）发现 TPMT3A 等位基因是 199 个高加索个体（16 个杂合子和 1 个纯合子）中最常见的突变变体。在 192 名中国人中未发现该突变。TPMT3A 是在西南亚人中发现的唯一突变等位基因（99 个人中有 2 个杂合子）。研究结果表明，TPMT3C 是最古老的突变，TPMT3B 后来在高加索和西南亚人群中形成 TPMT*3A。

莱波尔德等人（1997）报道了一名 14 岁女孩在开始使用硫唑嘌呤治疗 HLA-B27 相关的幼年脊柱关节炎 7 周后出现严重的全血细胞减少症（见106300）。她被发现有毒性水平的 6-硫鸟嘌呤核苷酸，并且缺乏 TPMT。停用硫唑嘌呤后 8 周后恢复。分子分析确定了 TPMT*3A 等位基因的纯合性。家庭研究表明，母亲也是该缺陷的纯合子，而其他家庭成员是杂合子。

在肾移植后硫唑嘌呤诱导的骨髓抑制患者中，Kurzawski 等人（2005）确定了 TPMT 基因 TPMT3A 和 TPMT3C 中 2 个变体的复合杂合性。

王等人（2005）发现 TPMT3A 蛋白在 COS-1 细胞中泛素化并形成聚集体。进一步分析表明，TPMT3A中的2个突变破坏了蛋白质结构，导致错误折叠和聚集。

.0003 硫嘌呤，代谢不良，1
TPMT，IVS9AS，乔治亚州，-1
这种 TPMT 变体被称为 TPMT*4A（ Otterness et al., 1998 ）。

在硫嘌呤 S-甲基转移酶缺乏症（THPM1; 610460 ） 的个体中，Otterness 等人（1998）鉴定了 TPMT 基因中 2 个突变的复合杂合性：TPMT3A（ 187680.0002） 和一个新的变体等位基因 TPMT4A，它是由 G 到 A 的转变引起的，该转变破坏了内含子 9 的最后一个 3 主核苷酸处的受体剪接点。发现新的等位基因在一个 TPMT 活性降低的情况下共分离。扩展亲属。发现该突变导致产生至少 2 个异常 mRNA 种类。第一个是由于使用了位于原始剪接点下游 1 个核苷酸 3-prime 的新型剪接位点。这种 mRNA 种类在外显子 10（该基因的末端外显子）中包含一个单核苷酸缺失和一个移码。第二个新的 mRNA 种类是由于激活了位于内含子 9 内的一个神秘的剪接位点，导致包含 330 个内含子序列的核苷酸。该序列包含一个过早的翻译终止密码子。

.0004 硫嘌呤，代谢不良，1
TPMT, ALA154THR
这种 TPMT 变体被称为 TPMT3B 等位基因。与 TPMT3C（Y240C; 187680.0005 ） 一起形成 TPMT*3A（ 187680.0002 ）。

Szumlanski 等人（1996）在 TPMT 活性降低的个体中发现了 TPMT3B 多态性变体（THPM1; 610460 ）。TPMT3B 多态性变体等位基因由 TPMT 基因外显子 7 中的 460G-A 转换产生，导致 ala154 到 thr（A154T） 取代（Szumlanski 等人，1996 年）。

Ameyaw 等人（1999）没有在 217 名加纳人或 199 名英国高加索人中发现 TPMT*3B 等位基因，这表明它是一种罕见的变异。

.0005 硫嘌呤，代谢不良，1
TPMT, TYR240CYS
这种 TPMT 变体被称为 TPMT3C（ Ameyaw et al., 1999 ）。与 TPMT3B（A154T; 187680.0004 ） 一起形成 TPMT*3A（ 187680.0002 ）。

Szumlanski 等人（1996）在 TPMT 活性降低的个体中发现了 TPMT3C 多态性变体（THPM1; 610460 ）。TPMT3C 多态性变体等位基因由 TPMT 基因外显子 10 中的 719A-G 转换产生，导致 tyr240 到 cys（Y240C） 取代（ Szumlanski et al., 1996 ）

Ameyaw 等人（1999）在 TPMT 等位基因突变的 217 名加纳人中的所有 32 人中确定了 Y240C 替代（等位基因频率为 7.6%），在 TPMT 等位基因突变的 199 名英国高加索人中只有 1 人（频率为 0.3%）确定了 Y240C 替代。

洪等人（1999）发现 TPMT3C 是 248 名非裔美国人中最普遍的突变等位基因，占突变等位基因的 52.2%。TPMT3C 等位基因在该人群中的总体频率为 2.4%，而在 282 名高加索美国人中为 0.17%。

柯利-杜吉德等人（1999）发现 TPMT3C 等位基因占了一组具有突变等位基因的中国个体中的所有变体。192 个个体中有 9 个（4.7%）是杂合子，而 199 个高加索人中只有 1 个是等位基因杂合子。研究结果表明，TPMT3C 是最古老的突变，TPMT3B 是后来获得的，形成 TPMT3A。

平冢等人（2000）和卢等人（2006）将 TPMT*3C 等位基因分别确定为日本人和台湾人中唯一的突变 TPMT 变体。

Kurzawski 等人在一名波兰患者因 TPMT 缺乏导致肾移植后发生硫唑嘌呤诱导的骨髓抑制（ 610460 ）（2005）确定了 TPMT 基因中 2 个变体的复合杂合性：TPMT3A 和 TPMT3C。

.0006 硫嘌呤，代谢不良，1
TPMT, ARG215HIS
这种 TPMT 变体称为 TPMT*8。

在一名具有中等 TPMT 活动（THPM1; 610460 ）的非裔美国人中， Hon 等人（1999）鉴定了 TPMT 基因第 10 外显子中的 644G-A 转换，导致 arg215 到他的（R215H） 取代，

.0007 硫嘌呤，代谢不良，1
TPMT, ALA167GLY
此 TPMT 变体称为 TPMT*23。

在一名患有 TPMT 缺乏症（THPM1; 610460 ） 的女性中，Lindqvist 等人（2007）确定了 TPMT 基因中 2 个变异等位基因的复合杂合性：外显子 8 中的 500C-G 颠换，导致 ala167 到甘氨酸（A167G） 取代，以及常见的 TPMT*3A 等位基因（ 187680.0002 ）。该女子的母亲和姐姐的基因型相同；所有 3 个都具有极低的 TPMT 活性。