尿卟啉原 III 合酶; UROS

UROIIIS

HGNC 批准的基因符号：UROS

细胞遗传学位置：10q26.2 基因组坐标（GRCh38）：10:125,784,979-125,823,279（来自 NCBI）

▼ 描述

尿卟啉原 III 合酶也称为羟甲基联烷水解酶（环化酶）（EC 4.2.1.75）。它是将甘氨酸和琥珀酰辅酶 A 转化为血红素的 8 酶途径中的第四种酶。它负责将线性四吡咯（羟甲基联苯）转化为环状四吡咯（尿卟啉原 III）（Tsai 等人，1988）。

▼ 克隆与表达

Tsai 等人（1988）通过筛选人类成人肝脏 cDNA 文库，克隆了编码尿卟啉原 III 合酶的全长 cDNA。该序列编码一个 265 个氨基酸的蛋白质，分子量为 28,607 Da。Aizencang 等人通过 Northern blot、5-prime RACE 和多组织阵列分析（2000）证明了 2 个 UROS 转录本的存在：一个红细胞特异性转录本和一个管家转录本，在所有 76 个测试的组织中都以低水平存在，在骨骼和心肌以及尾状核和杏仁核中丰度最高。

▼ 基因结构

Aizencang 等（2000）确定了 34-kb UROS 基因的结构。它含有替代的红细胞特异性和管家启动子以及包含 9 个外显子的编码序列。

孟等人（2003）确定 UROS 基因的 5-prime 末端以头对头的方式邻接相反链上的 BCCIP 基因（611883）。BCCIP 和 UROS 共享一个功能性基因间双向启动子，其中包含各种转录因子的结合位点。

▼

使用克隆的 cDNA 进行绘图，Astrin 等人（1991）将 UROS 基因定位到 10q25.2-q26.3。当通过 PCR 从人类-啮齿类体细胞杂交孤立组的基因组 DNA 中特异性扩增 UROS 序列时，也发现了 10 号染色体的归属；人类 UROS PCR 产物与人类 10 号染色体的存在具有 100% 的一致性。

徐等人（1995）克隆了小鼠基因，并将其定位到与人类 10 号染色体保守同线性区域的 7 号染色体上。

▼ 分子遗传学

在一名患有 Gunther 病（CEP; 263700）的患者中，Deybach 等人（1990）和华纳等人（1990）发现了尿卟啉原 III 合酶基因（606938.0001）密码子 73 的突变。徐等人（1995）使用快速测序技术分析了 20 名无关的先天性红细胞生成性卟啉症患者的 UROS 基因的所有 10 个外显子。在已识别的 14 个突变中，有 10 个是新突变。新突变包括6个错义突变、1个无义突变、1个移码突变和2个剪接突变。

徐等人（1996）指出 UROS 基因中的 17 个突变已被报道为 CEP 的基础：11 个错义、1 个无义、2 个 mRNA 剪接缺陷、1 个缺失和 2 个编码区插入。除了 C73R（606938.0001）和 L4F（606938.0006）分别出现在所研究的 54 个突变等位基因的 29.6% 和 9.3% 之外，大多数突变在 1 个或几个不相关的家族中被鉴定。分析仅揭示了 83% 的致病突变。V82F（606938.0009）突变是由外显子 4 最后一个核苷酸的 G 到 T 颠换引起的，导致错义突变和异常剪接的 RNA 转录本。突变 UROS 等位基因的原核表达鉴定出具有显着残留活性的那些，从而允许对这种临床异质性疾病进行基因型/表型预测。

沙迪等人（2002）在 CEP 病例中发现了 UROS 基因中的 8 个新突变。大肠杆菌中的表达研究表明，在 4 个新的错义突变中，只有 1 个（从 glu81 到 asp（E81D；606938.0011））表达了显着的酶活性（表达的野生型活性的 30%），且不耐热。此外，RT-PCR 研究表明，E81D 改变了外显子 4 中的倒数第二个核苷酸，损害了剪接并导致大约 85% 的外显子 4 跳跃。研究的7名先证者的表型各不相同，从轻度、仅皮肤表型到重度、输血依赖性。

Desnick 等人在对 40 名无关的 CEP 患者进行的突变分析中（1998）在 29 名患者中鉴定出两种 UROS 突变等位基因，在 11 名患者中仅鉴定出 1 种突变等位基因（80 个等位基因中有 11 个未鉴定的突变，即 13.8%）。索利斯等人（2001）对 6 名具有单个先前未定义的等位基因的患者的 UROS 基因的红系特异性启动子进行了测序，并鉴定了聚集在 20 bp 区域的 4 个新突变：推定的 GATA1 共有结合元件中的 -70T-C 转换（606938.0013）；-76G-A 过渡（606938.0014）；3 名无关患者出现 -86C-A 颠换（606938.0015）；以及推定的 CP2 结合基序中的 -90C-A 颠换（606938.0016）。他们将这些突变序列插入荧光素酶报告基因构建体中。当转染至K562红系细胞时，与野生型启动子相比，这些构建体产生大大降低的报告基因活性。电泳迁移率变动分析表明，-70T-C 转变改变了 GATA1 结合，而相邻的 -76G-A 转变则没有。类似地，-90C-A颠换改变了CP2结合，而-86C-A颠换则没有。因此，这 4 个致病性红细胞启动子突变损害了红细胞特异性转录，引起 CEP，并鉴定了对红细胞特异性血红素生物合成功能重要的 GATA1 和 CP2 转录结合元件。

▼ 动物模型

Ged 等人（2006）指出，敲除小鼠中的 Uros 基因会导致囊胚无法存活。通过基因打靶，他们开发了一种基因敲入模型，可以重现人类 pro248 到 gln（P248Q；606938.0020）突变，从而导致严重的 UROS 缺乏。杂合子小鼠表现正常，但纯合子突变小鼠在出生时营养不良，尿液呈红色，并在生命的最初几周内出现红牙。纯合突变小鼠还表现出光敏性和肝脾肿大，尿卟啉（99％I型异构体）在尿液中积累。红细胞和粪便中的总卟啉增加，而在分析的组织中 Uros 酶活性低于正常水平的 1%，与人类的 CEP 非常相似。

▼ 等位基因变异体（21 个选定示例）：

.0001 卟啉症、先天性红细胞生成
尿素、CYS73ARG
在一名患有 Gunther 病（CEP；263700）的患者中，Deybach 等人（1990）发现密码子 73 中 T 到 C 的变化（半胱氨酸到精氨酸；C73R）和密码子 53 中 C 到 T 的变化（脯氨酸到亮氨酸，或 P53L；606938.0002）的杂合性。华纳等人（1990）同样证明了C73R突变。华纳等人（1992）在 21 名不相关的 CEP 患者中的 8 名中发现了这种突变（CEP 等位基因的 21%）。布勒赫法等人（1992）得出结论，C73R 突变是 CEP 中最常见的突变。

根据谷川等人的说法（1995），C73R 突变占 CEP 中所有突变 UROS 等位基因的 40% 以上。弗兰克等人（1998）调查了来自不同种族背景的 3 个患有 CEP 的孤立家庭。使用紧邻 10q24 上 UROS 基因侧翼、跨越 4 cM 区域的 2 个微卫星标记进行的单倍型分析表明，C73R 突变发生在所研究的所有 4 条疾病染色体的不同单倍型上。结果被认为与 C73R 是 CEP 热点突变的假设一致，并不代表单个祖先突变体 C73R 等位基因的广泛分散。

福田等人（2011）发现 C73R 突变通过不可逆的解折叠和聚集以及随后的蛋白酶体降解来破坏 UROIIIS 蛋白的稳定性。在生理温度下，野生型 UROIIIS 的半衰期为 2.5 天，而 C73R 突变蛋白的半衰期为 15 分钟。用蛋白酶体抑制剂处理细胞可恢复突变蛋白水平，并且恢复的突变蛋白显示出野生型酶活性的 50%。

.0002 卟啉症、先天性红细胞生成
尿素、PRO53LEU
在一名患有 Gunther 病（CEP; 263700）的患者中，Deybach 等人（1990）发现 UROS 基因中 pro53 到 leu 突变（P53L）的纯合性，该基因在另一名患者的基因化合物中发现；参见 606938.0001。

.0003 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，ALA66VAL
在患有先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）的患者中，Warner 等人（1990, 1992）证明了 UROS 基因中的 197C-T 转变，导致第 66 位的丙氨酸被缬氨酸取代。该患者是这种突变和 cys73 至 arg 突变的复合杂合子（C73R; 606938.0001）。

.0004 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，THR62ALA
在患有先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）的患者中，Warner 等人（1992）在 UROS 基因中发现了 184A-G 转变，预测了 thr62 到 ala（T62A）的取代。

.0005 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，THR228MET
在患有先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）的患者中，Warner 等人（1992）证明了 UROS 基因中的 683C-T 转变，导致 thr228-to-met（T228M）取代。华纳等人（1992）进行了基因型-表型相关性：A66V/C73R、T228M/C73R 和 C73R/C73R 基因型分别与轻度、中重度和重度疾病相关。布勒赫法等人（1992）也发现了这种突变。

.0006 卟啉症、先天性红细胞生成性
UROS、LEU4PHE
在患有先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）的患者中，Boulechfar 等人（1992）在 UROS 基因的核苷酸 10 处发现了 C 到 T 的转变，导致苯丙氨酸取代亮氨酸 4（L4F）。

.0007 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，98-BP DEL，NT148
对于先天性红细胞生成性卟啉症（CEP；263700）患者，Boulechfar 等人（1992）证明了 UROS 基因中核苷酸 148-245 的缺失。删除的片段包括 2 个先前描述的点突变位点：pro53-to-leu（P53L; 606938.0002）和 cys73-to-arg（C73R; 606938.0001）。

.0008 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，80-BP INS
在患有先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）的患者中，Boulechfar 等人（1992）在 UROS 基因中发现了一个 80 bp 的插入，该插入在密码子 221 处产生了移码，从而在蛋白质的 C 末端部分产生了 45 个氨基酸的新序列。

.0009 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，VAL82PHE
在患有先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）的患者中，Xu 等人（1995）在 UROS 基因中发现了 val82-to-phe（V82F）错义突变。该突变发生在内含子 4 的 5 素供体位点附近，导致大约 54% 的转录本出现异常剪接，且外显子 4 被删除。因此，这种新的外显子单碱基取代导致了 2 个损伤：氨基酸取代和异常剪接转录本。导致 V82F 的突变是外显子 4 最后一个核苷酸的 G 到 T 颠换。

.0010 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，GLY188ARG
在一名患有先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）的 18 个月大女性中，Tezcan 等人（1998）在 UROS 基因中的核苷酸 562 处发现了 G 到 A 的转变，预测了 gly188 到 arg（G188R）的取代。父母双方均被发现是该突变的携带者。

.0011 卟啉症，先天性红细胞生成性
尿素，GLU81ASP
在一名患有轻度、仅皮肤先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）的印度患者中，他是非近亲结婚父母的后代，Shady 等人（2002）发现 UROS 基因中 glu81-to-asp（E81D）和 gly188-to-trp（G188W; 606938.0012）突变的复合杂合性。E81D 突变是由 243A-T 颠换引起的。G188W 突变是由外显子 9 中的 562G-T 颠换引起的，这预示着更大的疏水性色氨酸将取代不带电荷的甘氨酸。G188R 突变（606938.0010）涉及相同的密码子。

.0012 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，GLY188TRP
用于讨论 Shady 等人在一名患有轻度、仅皮肤先天性红细胞生成性卟啉症（CEP；263700）的患者中发现的 UROS 基因中的 gly188-to-trp（G188W）突变（2002），参见 606938.0011。

.0013 卟啉症，先天性红细胞生成性
尿素，-70T-C，启动子
在患有先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）和非免疫性胎儿水肿（CEP; 236750）的法国男性胎儿中，Solis 等人（2001）鉴定了 UROS 基因中 2 个突变的复合杂合性：红细胞启动子和 C73R 中的 -70T-C 转变（606938.0001）。此外，他们还确定了 -224T-C 转变的杂合性，该转变存在于 200 个不相关的白种人等位基因中约 4%。健康父亲的-70T-C 突变为杂合子，-224C 多态性为纯合子。

.0014 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，-76G-A，启动子
在一名 49 岁的美国男性中，患有轻度、仅限皮肤的先天性红细胞生成性卟啉症（CEP；263700），Solis 等人（2001）鉴定了 UROS 基因中 2 个突变的复合杂合性：红系启动子和 C73R 中的 -76G-A 转变（606938.0001）。

.0015 卟啉症，先天性红细胞生成性
尿素，-86C-A，启动子
在 3 名无关的轻度、仅皮肤先天性红细胞生成性卟啉症患者（263700）中，Solis 等人（2001）鉴定了 UROS 基因中 2 个突变的复合杂合性：红细胞启动子中的 -86C-A 颠换和第二个等位基因，每个患者的情况都不同。第二个等位基因是一名 19 岁斯堪的纳维亚女性的 C73R 突变（606938.0001），是一名 60 岁斯堪的纳维亚女性的内含子 2（606938.0018）的供体剪接位点，最初由 Xu 等人研究（1995），以及一名 44 岁英国男性的 1-bp 插入，398insG（606938.0019）。

.0016 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，-90C-A，启动子
在一名 33 岁的英国男性中，患有中度严重的输血依赖性先天性红细胞生成性卟啉症（CEP；263700），Solis 等人（2001）鉴定了 UROS 基因中 2 个突变的复合杂合性：红细胞启动子和 G225S 中的 -90C-A 颠换（606938.0017）。

.0017 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，GLY225SER
用于讨论 Solis 等人在先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）患者中以复合杂合状态发现的 UROS 基因中的 gly225-to-ser（G225S）突变（2001），参见 606938.0016。

.0018 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，IVS2DS，GA，+1
用于讨论 Xu 等人在先天性红细胞生成性卟啉症（CEP；263700）患者中以复合杂合状态发现的 UROS 基因剪接位点突变（1995）和索利斯等人（2001），参见 606938.0015。

.0019 卟啉症，先天性红细胞生成性
UROS，1-BP INS，398G
用于讨论 Solis 等人在先天性红细胞生成性卟啉症（CEP；263700）患者中以复合杂合状态发现的 UROS 基因（398insG）中的 1-bp 插入（2001），参见 606938.0015。

.0020 卟啉症、先天性红细胞生成
尿素、PRO248GLN
Fontanellas 等人（1996）在来自 2 个患有严重先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）的西班牙 2 个家庭的 3 名患者中，发现 UROS 基因外显子 10 的核苷酸 743 处存在 C 到 A 的转换，导致 pro248 到 gln（P248Q）的替换。所有 3 名患者均携带 cys73 至 arg 突变（C73R；606938.0001）。

.0021 卟啉症，先天性红细胞生成
UROS，IVS9，TG，-31
Bishop 等人在 3 名无关的先天性红细胞生成性卟啉症（CEP; 263700）患者中进行了研究（2010）在 UROS 基因内含子 9 外显子 10（661-31T-G）上游 31 bp 处发现纯合 T 至 G 颠换。在 100 个对照等位基因中未发现该突变。该突变导致生成多个选择性剪接的较长转录物，其中包含来自内含子 9 的过量核苷酸，包括一个或多个 81、165 或 277 bp 的序列。81 bp 的插入符合读框，产生的功能性转录本仅贡献约 0.2% 的残余活性，而其他替代转录本则导致过早终止。患者淋巴母细胞的 RT-PCR 显示约 10% 为正常 1.5-kb 转录物，27% 为异常转录物，残余 UROS 活性约为 14%。其中两名患者是德系犹太人后裔。一名患者从出生起就受到严重影响，出现明显的光过敏、肝脾肿大和贫血。另一种需要输注红细胞，但在青春期有很长一段时间没有接受治疗。由于未采取保护措施暴露在阳光下，他的皮肤明显受累。第三名患者是一名44岁的黎巴嫩裔男子，其父母是近亲结婚。他从青春期起就患有慢性进行性皮肤溃疡，最终使他暴露在阳光下的脸和手毁容。他还患有贫血症。所有患者尿液中的尿卟啉 I 水平均显着升高。