棕榈酰蛋白硫酯酶 1; PPT1

棕榈酰蛋白硫酯酶；PPT

HGNC 批准的基因符号：PPT1

细胞遗传学定位：1p34.2 基因组坐标（GRCh38）：1:40,071,460-40,097,251（来自 NCBI）

▼ 描述

棕榈酰蛋白硫酯酶（PPT；EC 3.1.2.22）是一种小糖蛋白，可去除脂质修饰蛋白中半胱氨酸残基上的棕榈酸酯基团。PPT被认为参与脂质修饰蛋白的分解代谢（Camp等人，1994）。

▼ 克隆和表达

Schriner 等人（1996）报道了人类PPT cDNA的序列和人类PPT基因的结构。cDNA 预测为 306 个氨基酸的多肽，其中包含 25 个氨基酸的信号肽、3 个 N 连接糖基化位点和硫酯酶特征的共有基序。Northern 印迹分析显示单个 2.5 kb mRNA 普遍表达，在肺、脑和心脏中表达最高。

▼ 基因结构

Schriner 等人（1996）确定人类 PPT 基因跨度为 27 kb，包含 8 个编码外显子和一个大的第九个外显子，其中包含 1,388 bp 的整个 3 素非翻译区。在转录起始位点上游 1,060 个核苷酸中鉴定出与几种通用转录因子的推定结合位点相对应的 Alu 重复序列和启动子元件。

▼ 基因功能

海诺宁等人（2000）分析了小鼠原代神经元和神经生长因子（参见 162030）诱导的 PC12 细胞中腺病毒介导的 Ppt 的细胞内加工和定位。研究发现，Ppt 的神经元加工过程与在外周细胞中观察到的相似，并且初级神经元中分泌了大量的 PPT 酶。对感染野生型 Ppt 的神经元细胞进行免疫荧光分析，显示细胞体和神经元轴中存在颗粒状染色模式。有趣的是，在神经元细胞的突触末端也发现了 Ppt，并且该酶的染色模式在很大程度上与突触标记物 SV2（185860）和突触素（313475）共定位。海诺宁等人（2000）发现他们的体外数据与小鼠大脑中内源性 Ppt 的分布相对应，并表明 Ppt 可能不仅仅是一种溶酶体水解酶。海诺宁等人（2000）表明Ppt特异性靶向神经轴和神经末梢表明Ppt可能与突触功能的维持有关，并推测该酶也可能具有细胞外底物。

莱赫托维尔塔等人（2001）通过共聚焦显微镜、冷冻免疫电子显微镜和细胞分级确定了 PPT 的神经元定位。在小鼠原代神经元和脑组织中，PPT 定位于突触体和突触小泡，但不定位于溶酶体。此外，在极化的上皮 Caco-2 细胞中，PPT 只定位于基底外侧位点，而经典的溶酶体酶天冬氨葡萄糖胺酶（AGA；613228）则定位于顶端位点。作者假设 PPT 在大脑溶酶体之外发挥作用，并且可能与突触功能有关。

基因 PPT1 和 CLN2（607998）分别在神经元蜡样质脂褐素沉积-1（CLN1; 256730）和 CLN2（204500）中突变，编码溶酶体酶；CLN3（607042）和 CLN5（608102）基因分别在 CLN3（204200）和 CLN5 中突变，编码跨膜蛋白。钟等人（2000）解决了为什么溶酶体酶和跨膜蛋白的缺陷会产生相似的临床表型和病理变化的问题。他们假设 CLN 编码的蛋白质可能包含一个功能性致病途径，其中蛋白质关联发挥重要作用。为了检验这一假设，他们使用酵母 2 杂交系统研究了 PPT1、CLN2 和 CLN3 编码蛋白质之间的蛋白质相互作用。结果没有证据表明 CLN 编码的蛋白质彼此相互作用。

▼ 生化特征

晶体结构

贝利齐等人（2000）通过使用多波长反常衍射相位测定了具有和不具有结合棕榈酸酯的 PPT1 的晶体结构。该结构揭示了具有由ser115-his289-asp233组成的催化三联体的α/β-水解酶折叠，并提供了对与PPT1突变相关的表型的结构基础的深入了解。

▼ 测绘

Vesa 等人的地图（1995）通过荧光原位杂交将 PPT1 基因定位到染色体 1p32，并表明它位于重排的 LMYC 基因（164850） 5 素端 70 kb 端粒处。根据这些结果和脉冲场凝胶电泳的发现，作者将 PPT1 基因分配到在关键区域中确定的 CpG 岛位点，神经元蜡质脂褐素沉积症 1 的基因座已定位到该区域。

▼ 分子遗传学

Vesa 等人通过对 2 名芬兰婴儿期发病 CLN1 患者的大脑 RNA 中的 PPT1 cDNA 进行直接测序（1995）鉴定了 PPT1 基因中的纯合突变（R122W; 600722.0001）。在 42 个芬兰家庭中的 40 个家庭的所有患者中都发现了纯合突变，这与创始人效应一致。

米奇森等人（1998）在 11 名青少年发病的 CLN1 患者中鉴定出 PPT1 基因（600722.0002-600722.0006）的纯合或复合杂合突变，并具有颗粒状嗜锇沉积物的超微结构发现。T75P 突变（600722.0002）占分析的 22 条疾病染色体中的 9 条；R151X（600722.0006）占7。

摩尔等人（1999）将报告的与 CLN1 相关的 PPT1 基因突变制成表格。

▼ 基因型/表型相关性

Das 等人（1998）在 32 个不相关的美国和加拿大 PPT1 缺陷家庭中，有 29 个发现了 PPT1 基因突变。R151X 取代占等位基因的 40%，并且与纯合状态下的严重疾病相关。T75P 替换占等位基因的 13%，与发病较晚和临床病程延长有关。总共发现了 19 种不同的突变，导致芬兰人群的临床表现比以前更广泛。症状首次出现的年龄为三个月至九，大约一半的受试者活到了第二个甚至第三个十年。

达斯等人（2001）通过研究源自患者的细胞以及 COS 和 Sf9 细胞中重组 PPT 酶的表达，评估了 PPT 突变的生化影响。所有与婴儿期发病 CLN1 相关的错义突变均未显示残留酶活性，而与晚发表型相关的突变则显示高达 2% 的残留酶活性。两个突变增加了酶对棕榈酰化底物的 Km，并且位于会扭曲棕榈酸酯结合袋的位置。2 名晚发型患者的起始蛋氨酸突变在 COS 细胞中以显着水平表达，表明突变密码子可能在体内发挥重要的临床作用。最常见的 PPT 无义突变 R151X 与 PPT mRNA 的缺失有关。野生型和突变型 PPT 酶的甘露糖 6-磷酸修饰在磷酸转移酶反应水平上基本正常。然而，在印迹测定中，突变型 PPT 酶不与 6-磷酸甘露糖受体结合（参见 154540）。这一观察结果与突变体表达的酶未能获得“发现酶”（N-乙酰氨基葡萄糖-1-磷酸二酯α-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶）有关，可能是由于内质网转运受阻，突变酶在内质网中被降解。

▼ 动物模型

古普塔等人（2001）对 Ppt1 和 Ppt2（603298）基因进行工程破坏，以产生缺乏任一酶的基因敲除小鼠。两个品系的小鼠均能存活并具有生育能力；然而，这两个品系分别在中位年龄 21 周和 29 周时出现痉挛（一种“紧缩”表型）。Ppt1 基因敲除小鼠的运动异常进展，导致 10 个月大时死亡。相比之下，大多数 Ppt2 小鼠在 12 个月时仍存活。Ppt1 小鼠的肌阵挛性抽搐和癫痫发作很明显。自发荧光存储材料在两种小鼠的大脑中都很引人注目。神经元丢失和细胞凋亡在 Ppt1 缺陷的大脑中尤为突出。

张等人（2006）报道称，Ppt1 缺失小鼠的大脑积累了自发荧光物质、神经元内质网（ER）异常，并表现出与神经运动损伤相关的进行性细胞凋亡。内质网中棕榈酰化 GAP43（162060）异常积累。该蛋白和其他 S-酰化蛋白水平的增加与未折叠蛋白反应的激活同时发生，其特征是 EIF2A（609234）磷酸化增加和半胱天冬酶激活，最终导致细胞凋亡。张等人（2006）得出的结论是，由于棕榈酰化蛋白的异常积累，PPT1 缺陷会激活未折叠蛋白反应，从而导致神经变性。

张等人（2007）指出，Ppt1 缺失小鼠的大脑显示出增加的吞噬细胞募集以清除凋亡细胞。这些小鼠表现出年龄依赖性的溶血磷脂酰胆碱（LPC）产量增加，这是由胞质磷脂酶 A2（PLA2G4A; 600522）的激活催化的。LPC 充当吞噬细胞募集的脂质信号。这些发现阐明了吞噬细胞浸润的机制，可能有助于神经病理学。

神经通讯依赖于神经末梢质膜上含有神经递质的突触小泡的外吞和内吞作用的重复循环。Kim 等人在小鼠大脑中（2008）发现Ppt1在生理条件下定位于突触前室的突触体和突触小泡中。Ppt1 缺陷导致棕榈酰化突触小泡相关蛋白异常且持续地膜保留，包括神经元脂褐质沉着症和 Ppt1 缺陷患者脑组织中的 VAMP2（185881）、SNAP25（600322）、突触融合蛋白-1（STX1A; 186590）、SYTI（185605）和 GAD65（138275）老鼠。由于这些 S-酰化蛋白必须经历去棕榈酰化才能从膜上分离，这是回收所必需的，Ppt1 缺陷可能会导致这些蛋白保持与膜结合。金等人。

基拉尔等人（2009）报道了两种不同 NCL 小鼠模型大脑中轴突和突触的进行性破坏：婴儿期 NCL 的 Ppt1 缺失小鼠模型和晚期婴儿 NCL（CLN6; 601780）的 Cln6（606725）缺陷小鼠模型（nclf）。突触病理学在这些小鼠的丘脑和皮质中很明显，但在丘脑内发生得更早。对先前与轴突和突触脆弱性调节有关的蛋白质子集的表达水平进行定量比较，揭示了两种 NCL 小鼠品系中与突触功能/稳定性和细胞周期调节有关的蛋白质的变化。蛋白质表达变化出现在症状前/早期阶段，发生在形态学可检测的突触或轴突病理之前，并再次显示出区域选择性，首先发生在丘脑内，随后才发生在皮质内。尽管所研究的 2 个 NCL 模型之间的个体蛋白表达谱存在显着差异，但检查的 15 个蛋白中的 2 个 Vdac1（604492）和 Pttg1（604147）在这两种 NCL 小鼠品系的症状前/早期时间点显示出稳健且显着的变化。基拉尔等人（2009）得出结论，突触和轴突是 NCL 中重要的早期病理目标。

桑德斯等人（2010）报道了一只 9 个月大的迷你腊肠犬出现类似 NCL 的症状，包括定向障碍、共济失调、虚弱、视力障碍和行为改变。由于神经系统症状严重，这只狗在 14 个月大时被安乐死。对视网膜、小脑和大脑皮层神经元的显微镜分析揭示了经典婴儿 NCL 的超微结构变化特征。对受影响狗的 Ppt1 基因进行测序显示，在活性位点 his289 密码子上游的外显子 8 中的核苷酸 736 之后有一个纯合的 1 个核苷酸插入（C）。这只狗的脑组织缺乏 Ppt1 活性。雄性腊肠犬的父亲和母亲的突变是杂合的，而 127 只不相关的腊肠犬的野生型等位基因是纯合的。

米勒等人（2015）生成了常见 R151X PPT1 突变纯合的转基因小鼠模型（600722.0006）。突变小鼠的表型重现了在人类中观察到的表型，包括运动功能受损、探索行为减少、大脑中自发荧光物质的积累以及整个大脑中广泛的星形胶质细胞增生和小胶质细胞激活。在一项原理验证研究中，给予通读化合物 ataluren（PTC124）可以增加突变小鼠的 PPT1 酶活性和蛋白质水平。

▼ 等位基因变体（10 个选定示例）：.

0001 Ceroid 脂褐质沉积症、神经元、1
PPT1、ARG122TRP
Vesa 等人在来自 42 个芬兰家庭中的 40 个家庭的经典婴儿期发病 CLN1（256730）患者中（1995）鉴定出 PPT1 基因中的纯合 364A-T 颠换，导致 arg122 至 trp（R122W）取代。未受影响的父母为突变杂合子。arg122 残基紧邻脂肪酶共有序列，该序列包含推定的蛋白质活性位点丝氨酸。在 200 名芬兰对照个体中，有 3 名发现了杂合 R122W 取代，携带者频率为 70 分之一。研究结果与芬兰人群中由奠基者效应导致的 1 个主要致病突变一致。在其余 2 个芬兰家庭中，患者为 R122W 复合杂合子和未表征的无效等位基因。17 名非芬兰患者中的 2 名，1 名德国人和 1 名爱沙尼亚人，R122W 也是纯合的。体外功能表达研究表明，R122W突变蛋白保留在内质网中，不被分泌，并且具有不可检测的酶活性。

.0002 Ceroid 脂褐质沉积症，神经元，1
PPT1，THR75PRO
Mitchison 等人（1998）发现 PPT1 基因中的 thr75-to-pro（T75P）错义突变占 11 名青少年发病的 CLN1 患者 22 条疾病染色体中的 9 条（256730）。11 名患者中有 1 名 T75P 为纯合子；在另外 7 个中，它以复合杂合状态存在，并带有无义突变，即 arg151-to-ter（R151X; 600722.0006）或 leu10-to-ter（L10X; 600722.0005）。

Das 等人在 29 个患有 PPT1 缺陷的美国和加拿大家庭中进行了研究（1998）发现 T75P 突变占等位基因的 13%，并且与迟发和迁延的临床病程相关。

.0003 Ceroid 脂褐质沉着症，神经元，1
PPT1，ASP79GLY
在 11 名青少年发病的 CLN1（256730）患者的 22 条疾病染色体中的 1 条中，Mitchison 等人（1998）在 PPT1 基因中发现了一个 asp79-to-gly（D79G）错义突变。它以带有 R151X 突变的复合杂合状态存在（600722.0006）。

.0004 Ceroid LIPOFUSCINOSIS，神经元，1
PPT1，LEU219GLN
在 11 名青少年发病的 CLN1（256730）患者的 22 条疾病染色体中的 1 条中，Mitchison 等人（1998）发现了 PPT 基因的 leu219-to-gln（L219Q）取代。它被发现处于具有 R151X 突变的复合杂合状态（600722.0006）。

.0005 Ceroid LIPOFUSCINOSIS，神经元，1
PPT1，LEU10TER
在 11 名青少年发病 CLN1 患者的 22 条疾病染色体中的 2 条（256730），Mitchison 等人（1998）在 PPT1 基因中发现了 leu10-to-ter（L10X）无义突变。在每种情况下，它都以具有错义突变的复合杂合状态存在。

.0006 CEROID 脂褐质沉着症，神经元，1
PPT1，ARG151TER
在来自 11 名青少年发病 CLN1 患者的 22 条疾病染色体中的 7 条（256730），Mitchison 等人（1998）在 PPT1 基因中发现了 arg151-to-ter（R151X）无义突变。在每种情况下，都发现其处于具有错义突变的复合杂合状态。

Das 等人在 29 个患有 PPT1 缺陷的美国和加拿大家庭中进行了研究（1998）证明R151X突变占等位基因的40%，并且与纯合状态下的严重疾病相关。

另请参见 600722.0009 和 van Diggelen 等人（2001）、600722.0010 和 Ramadan 等人（2007）。

米勒等人（2015）生成了常见 R151X PPT1 突变纯合的转基因小鼠模型。突变体 PPT1 在多个组织中显着降低，与无义介导的 mRNA 衰减一致，纯合小鼠的 PPT1 酶活性是对照小鼠的 1.7% 至 3.1%。突变小鼠的表型重现了在人类中观察到的表型，包括运动功能受损、探索行为减少、大脑中自发荧光物质的积累以及整个大脑中广泛的星形胶质细胞增生和小胶质细胞激活。腹腔注射通读药物 ataluren（PTC124）会增加肝脏中的 PPT1 酶活性和蛋白质水平，但不会增加大脑中的蛋白质水平。较高剂量的 ataluren 导致大脑中 PPT1 活性增加，但导致肝脏中 PPT1 活性相反降低。

.0007 Ceroid 脂褐质沉积症，神经元，1
PPT1，1-BP INS，169A
Santorelli 等人在一名患有婴儿期发病 CLN1（256730）的 4 岁男孩中（1998）在 PPT 基因的核苷酸位置 169（160insA）处鉴定出单个腺嘌呤插入。该突变在先证者中是纯合的，在其健康父母中是杂合的，并且在对照等位基因中没有发现。该突变导致早期终止密码子，从而产生异常且截短的 PPT 蛋白。这位4岁的男孩一直发育正常，直到12个月大。他可以坐着，也可以爬行；然而，他从未实现孤立行走。随后两个月出现精神运动性退化。14 个月大时，他丧失了大部分运动能力，临床状况逐渐恶化。大约 18 个月大时，他出现肌张力低下，并出现严重的言语障碍、视力丧失和肌阵挛癫痫发作。视网膜电图和视觉诱发电位发生改变。MRI 显示严重的大脑皮质萎缩，而小脑相对不受影响。超微结构研究显示皮肤活检中的内皮细胞和成纤维细胞中反复出现颗粒状嗜锇沉积物。

.0008 Ceroid 脂褐质沉积症，神经元，1
PPT1，451C-T
De Vries 等人（1999）报告了第一个 CLN1 产前诊断（256730）。发现胎儿的 PPT1 基因中的 451C-T 替换是纯合的，导致该蛋白质在 150 个氨基酸后提前终止。该突变导致 TaqI 限制性位点丢失。

.0009 Ceroid 脂褐质沉着症，神经元，1
PPT1，GLY108ARG
在 2 名成年发病 CLN1（256730）的姐妹中，van Diggelen 等人（2001）鉴定了 PPT1 基因突变的复合杂合性：R151X（600722.0006）和外显子 3 中的 GC 变化，导致 gly108 到 arg（G108R）取代。两名患者均在三十多岁时发病，抑郁症状在五十多岁时发展为认知能力下降、小脑性共济失调、帕金森症和言语流畅性下降。两名患者的 MRI 均显示全身性脑萎缩。酶分析显示严重的 PPT 缺陷。

.0010 Ceroid 脂褐质沉着症，神经元，1
PPT1，CYS45TYR
在一名患有成人发病 CLN1（256730）的 24 岁女性中，Ramadan 等人（2007）鉴定了 PPT1 基因中 2 个突变的复合杂合性：134A-G 转变，导致 cys45-to-tyr（C45Y）取代，以及 R151X（600722.0006）。患者出现精神症状，包括情绪低落、烦躁、缺乏兴趣、行为怪异和学业下降。在接下来的 18 个月里，她的病情恶化，出现隧道视力、色素性视网膜炎、幻视和认知能力进一步下降。脑部 MRI 显示明显的全身性大脑和小脑萎缩。生化研究表明 PPT1 活性降低。