酰基辅酶A脱氢酶家族，成员9; ACAD9

HGNC 批准的基因符号：ACAD9

细胞遗传学位置：3q21.3 基因组坐标（GRCh38）：3:128,879,595-128,913,113（来自 NCBI）

线粒体脂肪酸β-氧化是真核生物中主要的产生能量的代谢途径之一。酰基辅酶A脱氢酶（ACAD；EC 1.3.99.13）是线粒体酶，可催化脂肪酰基辅酶A β-氧化的初始限速步骤。ACAD9 属于一组作用于含有 14 至 20 个碳的脂肪酸的 ACAD（Zhang 等，2002）。ACAD9 基因还作为线粒体呼吸链复合物 I 的组装因子发挥作用，孤立于其在脂肪酸氧化中的作用（Schiff 等人总结，2015）。

▼ 克隆和表达

通过对从树突状细胞 cDNA 文库中获得的 cDNA 进行大规模随机测序，Zhang 等人（2002）克隆 ACAD9。推导的 621 个氨基酸蛋白质的计算分子量为 68.8 kD。它具有一个 N 末端前导序列、所有 ACAD 家族成员共有的 2 个保守基序以及一个潜在的 N 糖基化位点。Northern 印迹分析在除外周血白细胞外的所有检查组织中检测到 2.6-kb 转录物。

恩森瑙尔等人（2005）证明表位标记的 ACAD9 定位于转染的人肝细胞的线粒体。

Oey 等人利用原位杂交和酶学研究（2006）表明ACAD9是人类胚胎和胎儿大脑和中枢神经组织中的长链酰基辅酶A脱氢酶。

▼ 基因结构

张等人（2002）确定ACAD9基因包含18个外显子。

▼

通过基因组序列分析，Zhang 等人（2002）将 ACAD9 基因定位到染色体 3q26。

▼ 基因功能

张等人（2002）证明，在转染的 COS-7 细胞中表达的人 ADAC9 催化硬脂酰辅酶 A（C18:0）和棕榈酰辅酶 A（C16:0）的氧化，但不催化正辛酰辅酶 A（C8:0）、正丁酰辅酶 A（C4:0）或异戊酰辅酶 A（C5:0）。

恩森瑙尔等人（2005）证明 ACAD9 经历了 2 步线粒体加工，导致前体蛋白的前 37 个氨基酸被裂解，留下 ala38 作为酶成熟形式的 N 端氨基酸。凝胶过滤分析表明，ACAD9 是二聚体，而其他 ACAD 是四聚体。纯化的重组成熟ACAD9在大肠杆菌中表达，以长链不饱和酰基辅酶A为底物（包括C16:1-、C18:1-、C18:2-和C22:6-CoA）具有最大活性。

希夫等人（2015）发现 ACAD9 在 HEK293 细胞中高表达，该细胞源自胚胎肾并与神经元具有相同的特征。HEK293 细胞中 ACAD9 的敲低会破坏长链脂肪酸氧化和线粒体复合物 I 组装。

▼ 分子遗传学

他等人（2007）报道了 3 名患有线粒体复合物 I 缺陷核型 20 的患者（MC1DN20; 611126）。前 2 名患者发现 ACAD9 mRNA 缺陷，所有患者均表现出 ACAD9 蛋白明显缺陷。尽管底物特异性存在显着重叠，但 ACAD9 和极长链酰基辅酶 A 脱氢酶（ACADVL；609575）似乎无法在存在任一缺陷的患者中相互补偿。对 ACAD9 和 ACADVL 的组织分布和基因调控的研究发现，长链脂肪代谢存在 2 条孤立调控的功能途径，表明这 2 种酶可能参与不同的生理功能。He 等人报道了第一例 ACAD9 缺陷患者（2007），他们证明了 1 个等位基因（611103.0001）上第一个 ATG 上游 44 bp 处有 4 bp 插入。当直接对由患者肝脏 mRNA 制成的 cDNA 扩增的片段进行测序时，只能看到与此插入相对应的最小信号，这表明该等位基因存在转录缺陷。尽管在患者 1 的样本中检测到极少量的 ACAD9 抗原，但人们认为它可能没有酶活性，因为没有一种抗原能够适当地靶向线粒体。相反，患者 1 中残留的 ACAD9 蛋白主要存在于细胞质中。尽管在患者 1 的样本中检测到极少量的 ACAD9 抗原，但人们认为它可能没有酶活性，因为没有一种抗原能够适当地靶向线粒体。相反，患者 1 中残留的 ACAD9 蛋白主要存在于细胞质中。尽管在患者 1 的样本中检测到极少量的 ACAD9 抗原，但人们认为它可能没有酶活性，因为没有一种抗原能够适当地靶向线粒体。相反，患者 1 中残留的 ACAD9 蛋白主要存在于细胞质中。

Haack 等人在 4 名患有线粒体复合物 I 缺陷核型 20 的患者中，包括 2 名同胞（2010）鉴定了 ACAD9 基因突变的复合杂合性（分别为 611103.0002-611103.0006）。

德伍尔夫等人（2016）报道了来自 3 个不相关家庭的另外 9 名患者患有 MC1DN20 和 ACAD9 的新突变。两个具有 2 个错义突变（611103.0007-611013.0008）的复合杂合子同胞受到的影响更为轻微，在儿童中期出现，在核黄素治疗下，20 多岁时仍然表现良好。

▼ 基因型/表型相关性

通过大肠杆菌的体外功能表达测定，Schiff 等人（2015）评估了 24 名 ACAD9 缺陷患者中发现的 16 种致病性 ACAD9 突变的 ACAD 酶脱氢酶活性。所有突变均在复合物 I 缺陷患者中发现，但 ACAD 酶活性从不可检测到正常水平变化，并且与复合物 I 缺陷无关。对 ACAD 活性影响很小或没有影响的突变位于蛋白质的 C 端结构域，而失活突变则位于催化结构域。残留 ACAD 酶脱氢酶活性与 ACAD9 缺陷患者的表型严重程度之间存在显着的负相关。这些结果表明，ACAD9 在其强烈表达的细胞中的脂肪酸氧化中发挥生理作用，并表明脂肪酸氧化缺陷导致 ACAD9 缺陷患者表型的严重程度。希夫等人（2015）建议 ACAD9 缺陷患者的治疗应旨在抵消复合物 I 和脂肪酸氧化功能障碍。

▼ 等位基因变体（8 个选定示例）：.

0001 线粒体复合物 I 缺陷，核型 20
ACAD9、4-BP INS、-44TAAG、启动子
He 等人在患有线粒体复合物 I 缺陷核型 20（MC1DN20; 611126）的患者中（2007）发现 ACAD9 基因的 1 个等位基因在启动子区域（第一个 ATG 上游 44 bp）插入了 4 bp。将这个 4-bp 插入引入 p3A9 启动子构建体导致报告基因的表达减少 75%。cDNA 扩增表明肝脏和成纤维细胞中缺乏全长 ACAD9 信息。无法从患者成纤维细胞或肝脏 mRNA 制成的 cDNA 中扩增出全尺寸的 ACAD9 信息。他等人（2007）指出，ACAD9 基因及其转录本的复杂性阻碍了他们阐明该患者剩余等位基因和另一患者两个等位基因中分子缺陷的能力。

.0002 线粒体复合物 I 缺陷，核类型 20
ACAD9，PHE44ILE
Haack 等人在一名患有线粒体复合物 I 缺陷核型 20（MC1DN20; 611126）的女性先证者和她的兄弟中（2010）鉴定了 ACAD9 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 1 中的 130T-A 颠换，导致 phe44 到 ile（F44I）替换，以及外显子 7 中的 797G-A 转换，导致 arg266 到 gln（R266Q; 611103.0003）替换。两种突变都发生在高度保守的残基中。通过外显子组测序检测先证者的突变。先证者出生后不久就出现心肺抑制、肥厚性心肌病、脑病和严重乳酸性酸中毒，并于 46 天时死亡。与对照组相比，患者肌肉中的复合物 I 活性降低至 9% 至 14%，患者肝脏中降低至 1%，患者成纤维细胞中降低至 32% 至 39%。患者肌肉中的复合 V 活性降低至 52%，患者肝脏中的复合 V 活性降低至 38%。突变细胞中复合物 I 全酶减少了 35%，表明复合物 I 不稳定或组装受损。在患者成纤维细胞中转导野生型 ACAD9 可纠正复合物 I 缺陷，并将复合物 I 全酶的量恢复至正常水平。突变细胞补充核黄素导致复合物 I 活性增加。先证者的弟弟出生时就出现肌张力低下、心脏肥大和乳酸性酸中毒，但核黄素的大力治疗产生了良好的临床反应；他 5 岁时没有认知障碍，精神运动发育正常。两名同胞都没有证据表明脂肪酸β-氧化存在缺陷。突变细胞中复合物 I 全酶减少了 35%，表明复合物 I 不稳定或组装受损。在患者成纤维细胞中转导野生型 ACAD9 可纠正复合物 I 缺陷，并将复合物 I 全酶的量恢复至正常水平。突变细胞补充核黄素导致复合物 I 活性增加。先证者的弟弟出生时就出现肌张力低下、心脏肥大和乳酸性酸中毒，但核黄素的大力治疗产生了良好的临床反应；他 5 岁时没有认知障碍，精神运动发育正常。两名同胞都没有证据表明脂肪酸β-氧化存在缺陷。突变细胞中复合物 I 全酶减少了 35%，表明复合物 I 不稳定或组装受损。在患者成纤维细胞中转导野生型 ACAD9 可纠正复合物 I 缺陷，并将复合物 I 全酶的量恢复至正常水平。突变细胞补充核黄素导致复合物 I 活性增加。先证者的弟弟出生时就出现肌张力低下、心脏肥大和乳酸性酸中毒，但核黄素的大力治疗产生了良好的临床反应；他 5 岁时没有认知障碍，精神运动发育正常。两名同胞都没有证据表明脂肪酸β-氧化存在缺陷。在患者成纤维细胞中转导野生型 ACAD9 可纠正复合物 I 缺陷，并将复合物 I 全酶的量恢复至正常水平。突变细胞补充核黄素导致复合物 I 活性增加。先证者的弟弟出生时就出现肌张力低下、心脏肥大和乳酸性酸中毒，但核黄素的大力治疗产生了良好的临床反应；他 5 岁时没有认知障碍，精神运动发育正常。两名同胞都没有证据表明脂肪酸β-氧化存在缺陷。在患者成纤维细胞中转导野生型 ACAD9 可纠正复合物 I 缺陷，并将复合物 I 全酶的量恢复至正常水平。突变细胞补充核黄素导致复合物 I 活性增加。先证者的弟弟出生时就出现肌张力低下、心脏肥大和乳酸性酸中毒，但核黄素的大力治疗产生了良好的临床反应；他 5 岁时没有认知障碍，精神运动发育正常。两名同胞都没有证据表明脂肪酸β-氧化存在缺陷。先证者的弟弟出生时就出现肌张力低下、心脏肥大和乳酸性酸中毒，但核黄素的大力治疗产生了良好的临床反应；他 5 岁时没有认知障碍，精神运动发育正常。两名同胞都没有证据表明脂肪酸β-氧化存在缺陷。先证者的弟弟出生时就出现肌张力低下、心脏肥大和乳酸性酸中毒，但核黄素的大力治疗产生了良好的临床反应；他 5 岁时没有认知障碍，精神运动发育正常。两名同胞都没有证据表明脂肪酸β-氧化存在缺陷。

.0003 线粒体复合物 I 缺陷，核类型 20
ACAD9，ARG266GLN
用于讨论 Haack 等人在线粒体复合物 I 缺陷核类型 20（MC1DN20; 611126）同胞中以复合杂合状态发现的 ACAD9 基因中的 arg266-to-gln（R266Q）突变（2010），参见 611103.0002。

.0004 线粒体复合物 I 缺陷，核型 20
ACAD9，ARG417CYS
在一名患有线粒体复合物 I 缺陷核型 20（MC1DN20；611126）的女孩中，Haack 等人（2010）鉴定了 ACAD9 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 12 中的 1249C-T 转换，导致 arg417 到 cys（R417C）取代，以及 R266Q 突变（611103.0003）。两种突变都发生在高度保守的残基中。该患者患有肥厚型心肌病、脑肌病和乳酸性酸中毒，并于 12 岁时死亡。肌肉中复合物 I 的活性降低至正常值的 13%。

.0005 线粒体复合物 I 缺陷，核型 20
ACAD9，ALA326PRO
在一名患有线粒体复合物 I 缺陷核型 20（MC1DN20；611126）的女孩中，Haack 等人（2010）鉴定了 ACAD9 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 10 中的 976G-A 转变，导致 ala326-to-pro（A326P）取代，以及外显子 16 中的 1594C-T 转变，导致 arg532-to-trp（R532W; 611103.0006）取代。两种突变都发生在高度保守的残基中。该患者患有肥厚型心肌病、脑肌病和乳酸性酸中毒，并于 2 岁时死亡。肌肉中复合物 I 的活性降低至正常值的 26%。

.0006 线粒体复合物 I 缺陷，核类型 20
ACAD9，ARG532TRP
用于讨论 Haack 等人在线粒体复合物 I 缺陷核类型 20（MC1DN20；611126）患者中以复合杂合状态发现的 arg532-to-trp（R532W）突变（2010），参见 611103.0005。

Haack 等人在 MC1DN20 家族的 3 名成员中（2012）鉴定出 ACAD9 基因中的纯合 1594C-T 转变，导致 arg532 至 trp（R532W）取代。患者患有肥厚型心肌病、乳酸性酸中毒、肌张力低下和运动不耐受。其中 1 名患者的肌肉活检显示复合物 I 活性为正常值的 3%。

.0007 线粒体复合物 I 缺陷，核 20 型
ACAD9，ALA170VAL（rs762521317）
Dewulf 等人（2016）报道了 2 名同胞，一名 12 岁男孩和一名 8 岁女孩，患有线粒体复合物 I 缺陷核型 20（MC1D20; 611126），他们表现出运动不耐受。男孩还患有发育迟缓，而他的妹妹则“教育落后”。两名同胞在 20 多岁时患有轻度肥厚性心肌病，接受核黄素治疗，临床情况稳定。两者都是 c.509C-T 转换（c.509C-T，NM_0104049.4）的复合杂合子，导致 ala170-to-val 取代（A170V）和另一个错义突变（H563D；611013.0008）。

.0008 线粒体复合物 I 缺陷，核型 20
ACAD9，HIS563ASP
用于讨论 ACAD9 基因中的 c.1687C-G 颠换（c.1687C-G，NM_0104049.4），导致 his563 到 asp（H563D）取代，在 2 同胞中以复合杂合状态发现线粒体复合物 I 缺陷核型 20（MC1DN20; 611126），Dewulf 等人（2016），参见（611013.0007）。