丙氨酸-乙醛酸氨基转移酶； AGXT

AGXT1
AGT
丝氨酸丙酮酸氨基转移酶；特殊能力测试；SPAT

HGNC 批准的基因符号：AGXT

细胞遗传学位置：2q37.3 基因组坐标（GRCh38）：2:240,868,824-240,880,500（来自 NCBI）

▼ 描述

AGXT 基因编码丙氨酸：乙醛酸转氨酶（AGT；EC 2.6.1.44），其活性主要局限于肝脏中的过氧化物酶体。AGT 还显示丝氨酸：丙酮酸转氨酶活性（EC 2.6.1.51）（Noguchi 等人，1978）。

▼ 克隆和表达

Takada 等人（1990）从人肝脏 cDNA 文库中分离出与 AGT 基因相对应的克隆。推导的 392 个残基蛋白质的计算分子量为 43 kD。人过氧化物酶体 AGT 与大鼠线粒体 AGT 具有约 78% 的氨基酸序列同一性。209 位的推定吡哆醛磷酸结合赖氨酸残基是保守的。5-prime 序列的比较表明，大鼠翻译产物的 N 端 22 个氨基酸在人蛋白中不存在。进化过程中线粒体靶向序列（MTS）信号的丢失可能部分解释了 AGT 细胞内定位的物种差异。

普渡大学等人（1990）分离出编码人肝脏特异性过氧化物酶体 AGT 的克隆，也称为 AGXT。核苷酸序列对应于 Takada 等人表征的 AGT cDNA 的序列（1990）。基因组Southern印迹结果表明，人类AGT基因可能是单拷贝。

切利尼等人（2009）指出，AGT 作为二聚体发挥作用，每个 AGT 单体由参与二聚体形成的 N 端臂、包含活性位点 lys209 的大催化结构域和较小的 C 端结构域组成。每个亚基结合一个吡哆醛 5-prime-磷酸（PLP）辅因子，并存在于与 lys209 的席夫碱连接中。

▼ 基因结构

Purdue 等人（1990）确定AGXT基因的编码序列跨度10kb并包含11个外显子。

▼

通过对啮齿动物/人类体细胞杂交体进行原位杂交和 PCR 分析，Purdue 等人进行了绘图（1991）将 AGXT 基因定位到染色体 2q36-q37。

森等人（1992）通过原位杂交表明，大鼠中这种酶的单个基因（符号为 SPT/AGT）位于染色体 9q34-q36 上。

▼ 分子遗传学

原发性高草酸尿症 1 型（259900）是一种由丙氨酸：乙醛酸转氨酶（AGT）缺乏引起的常染色体隐性遗传疾病，其特征是由于草酸钙在肾脏沉积而导致进行性肾衰竭。在大约三分之一的患者中，残余酶活性高达平均正常值的 60%，但在大多数患者中，AGT 错误地靶向线粒体而不是过氧化物酶体。误定位突变 gly170-to-arg（G170R; 604285.0013）是白种人患者中最常见的突变，频率为 23% 至 27%。G170R 突变总是发生在次要等位基因的背景上（参见 604285.0002），并与之协同相互作用（Coulter-Mackie 和 Rumsby 总结，2004 年）。

Danpure 和 Jennings（1986）证明，2 名 I 型原发性高草酸尿症患者（259900）的总 AGXT 水平降低。

Nishiyama 等人在一名原发性高草酸尿症 I 型（HP1; 259900）患者中（1991）发现了 AGXT 基因的突变（S205P; 604285.0001）。SPT 活性约为对照肝脏的 1%。

中间代谢酶 AGT 含有 pro11-to-leu（P11L; 604285.0002）多态性，使其催化活性降低 3 倍，并导致一小部分从过氧化物酶体中的正常细胞内位置错误定位到线粒体。预计这些变化会对代谢终产物草酸盐的合成和排泄以及不溶性草酸钙在肾脏和泌尿道中的沉积产生显着影响（Danpure 总结，1997 年）。

Pirulli 等人在 15 名不相关的意大利 I 型原发性高草酸尿症患者中进行了研究（1999） AGXT 基因中的 8 个新突变（参见，例如，G158R，604285.0012）。最常见的突变是 G170R（604285.0013），占等位基因的 30%，其次是 G158R，频率为 13%。15 名患者中有 10 名是纯合子；只有一例父母被确定为表兄弟姐妹。

在 AGXT 基因的突变更新中，Williams 等人（2009）指出已鉴定出 146 个突变，代表了 AGXT 基因的所有外显子。作者在 HP1 患者中发现了 50 个新突变。没有明显的基因型/表型相关性。

法格等人（2013）表明，3 个致病错义突变，I244T（604285.0007）、F152I（604285.0006）和 G41R（604285.0005），发生在以 P11L 多态性为特征的次要等位基因背景上，可以像 G170R 一样，揭示神秘的 P11L 生成的线粒体靶向序列，导致 AGT 蛋白被错误定位到线粒体。这 4 个错义突变共同构成 HP1 等位基因的 40%。

▼ 群体遗传学

基于哺乳动物中 AGT 靶向的进化，Danpure（1997）假设常见的 P11L 多态性对于那些富含肉类饮食的个体来说是有利的，但对于那些不富含肉类的人来说是不利的。如果这是真的，P11L在不同现存人群中的分布频率应该是由他们的饮食史决定的，因此它在祖先饮食以肉食为主的人群中比在祖先饮食以肉食为主的人群中更常见。素食主义者。Caldwell 等人在一项针对 11 个具有不同祖先饮食生活方式的不同人群中 P11L 频率的研究中（2004）发现了支持这一假设的证据：在萨米人中发现了最高的等位基因频率，27.9%，这是一个祖先饮食中肉类非常丰富的人群；最低，2.3%，在中国人中发现，他们的祖先饮食可能更加混合。与中性基因座相比，某些人群（特别是萨米人和中国人）之间的 P11L 频率差异非常高，这表明其频率可能是由饮食选择压力决定的。

法格等人（2013）指出，以 P11L 多态性为特征的次要等位基因存在于 15% 至 20% 的欧洲和北美人群中。

▼ 动物模型

Salido 等人（2006）发现Agt1缺失小鼠生长发育正常；然而，他们出现了高草酸尿症和结晶尿症。混合遗传背景的雄性小鼠中约有一半出现草酸钙尿结石。药物增加草酸产生后出现严重肾钙质沉着症和肾功能衰竭。通过腺病毒载体介导的基因转移在 Agt1 -/- 小鼠中肝脏表达人 AGT1，使尿草酸排泄正常化并预防草酸结晶尿。亚细胞分级分离和免疫荧光研究表明，与人肝脏一样，转基因 AGT1 的表达主要集中在肝细胞过氧化物酶体中。

▼ 等位基因变异体（15 个选定示例）：.

0001 高草酸尿症、原发性、I 型
AGXT、SER205PRO
Nishiyama 等人（1991）从原发性高草酸尿症 I 型患者（HP1; 259900）的肝脏构建的 cDNA 文库中获得了丝氨酸：丙酮酸转氨酶的 cDNA 克隆，其中 SPT 活性约为对照肝脏的 1%。遗传分析鉴定出 AGXT 基因中的 634T-C 转变，导致 ser205 到 pro（S205P）的取代。T 到 C 的转换创建了一个新的 SmaI 站点。

.0002 重新分类 - 丙氨酸-乙醛酸氨基转移酶多态性
AGXT，PRO11LEU（rs34116584）
该变体以前的标题为 HYPEROXALURIA，PRIMARY，I 型，已被重新分类为多态性。

pro11-to-leu 取代（P11L）是定义 AGXT 次要等位基因的主要多态性，在欧洲和北美人群中以及 50% 的原发性高草酸尿症 I 型（HP1 ；259900）。这些多态性的缺失定义了主要等位基因。P11L 替换创建了一个隐藏的 N 端线粒体靶向序列，该序列可以通过顺式中的额外氨基酸替换来暴露，从而导致疾病（Fargue 等人的总结，2013）。

Coulter-Mackie 和 Rumsby（2004）指出 P11L 取代是 AGXT 外显子 1 中 32C-T 转变的结果。

普渡大学等人（1990）发现大约三分之一的 I 型原发性高草酸尿症患者具有携带 3 个点突变的等位基因，每个点突变指定一个氨基酸取代：P11L、gly170-to-arg（G170R; 604285.0013）和 ile340-满足（I340M；604285.0014）。少数此类患者的该等位基因是纯合的；大多数看起来是杂合子，即复合杂合子。对照中未发现 G170R 替代；然而，其他 2 个突变在正常人群中以 5% 至 10% 的等位基因频率共分离。研究表明，残基 11 处的取代产生了两亲性 α 螺旋，其特征与公认的线粒体靶向序列相似，其完整功能表达取决于残基 170 处取代的共表达，

普渡大学等人（1991）表明 P11L 变体对于在 AGT 蛋白中生成线粒体靶向序列（MTS）是必要且充分的。具有这种取代的 AGT N 端 19 个氨基酸足以将小鼠胞质二氢叶酸还原酶引导至线粒体。尽管 P11L 突变产生了 MTS，但 G170R 突变似乎是 AGT 重定向至线粒体所必需的，可能是通过干扰靶向过氧化物酶体的机制。普渡大学等人（1991）还研究了正常人 AGT cDNA 编码区直接上游的区域。他们发现该序列似乎对应于通过起始密码子处的点突变从人类编码区删除的祖先 MTS。该起始密码子的重建产生了与在高草酸尿症患者中观察到的不同的活性 MTS。在大约三分之一的 I 型原发性高草酸尿症患者中发现的蛋白质分选缺陷是独特的。AGT 的亚细胞分布具有物种特异性。例如，大鼠是 AGT 是天然存在的线粒体蛋白的众多物种之一。在人 AGT cDNA 中，与编码大鼠 AGT MTS 的区域同源的区域位于 5 引物非翻译区域内，由于与大鼠等价物的编码差异（大鼠中的 ATG，人类中的 ATA）而被排除在开放解读码组之外。翻译起始站点。该 ATG 密码子的进化丢失似乎解释了人类 AGT 的独特过氧化物酶体定位。该密码子的重建可能代表了人类 AGT 线粒体误定位的另一种机制。人类、兔子和豚鼠不会将 AGT 靶向线粒体，而大鼠、猫和狨猴则属于此类。

萨利多等人（2006）表明转基因小鼠主要在肝细胞过氧化物酶体中表达野生型人 AGT1，而具有 G170R 突变的 AGT1 定位于线粒体。

P11L 和 G170R 变体与次要等位基因单倍型上的其他 AGXT 多态性一起出现，这是群体依赖性的。这种次要等位基因单倍型的频率在白种人中为 10% 至 20%，但在日本人中仅为 2%。在 I 型原发性高草酸尿症中，发生率约为 46%（Williams 等，2009）。

Lumb 和 Danpure（2000）使用在大肠杆菌中表达的重组表位标记蛋白确定了最常见的正常和致病取代对 AGT 特性的影响。主要等位基因表达的重组 AGT 在最适 pH 条件下结合丙氨酸、乙醛酸和磷酸吡哆醛以及二聚化能力方面与人肝脏 AGT 功能相似。然而，携带与次要等位基因相关的 P11L 和 I340M 变体（AGT（L11,M340））的重组 AGT 仅具有野生型丙氨酸：乙醛酸转氨酶活性的 46% 至 50%。AGT（L11,M340）较低的比活性似乎完全是由于P11L多态性而不是I340M多态性的存在，因为AGT（L11）的活性约为野生型的25%，并且AGT的活性（M340）与野生型相当或更高。其他几乎完全与次要等位基因 G41R（604285.0005）、F152I（604285.0006）和 I244T（604285.0007）分离的突变与免疫反应性 AGT 蛋白和催化活性的缺失或接近缺失有关。当AGT（R41）在主要AGT等位基因的背景上单独表达时，它显示出7%的残余活性；然而，其他替代物显示出 44% 至 59% 的残余活性，并且预计在缺乏 P11L 的情况下是无害的。与次要等位基因分离的 G170R 取代导致 AGT 错误定位至线粒体。当AGT（R41）在主要AGT等位基因的背景上单独表达时，它显示出7%的残余活性；然而，其他替代物显示出 44% 至 59% 的残余活性，并且预计在缺乏 P11L 的情况下是无害的。与次要等位基因分离的 G170R 取代导致 AGT 错误定位至线粒体。当AGT（R41）在主要AGT等位基因的背景上单独表达时，它显示出7%的残余活性；然而，其他替代物显示出 44% 至 59% 的残余活性，并且预计在缺乏 P11L 的情况下是无害的。与次要等位基因分离的 G170R 取代导致 AGT 错误定位至线粒体。

.0003 高草酸尿，原发性，I 型
AGXT，TYR66TER
Purdue 等人（1991）在 AGXT 基因的第一个内含子内发现了一个 74 bp 的重复，并表明该重复与与过氧化物酶体到线粒体误定位相关的 2 个点突变密切相关。他们表明，重复可用于识别具有所谓 mAGT（即线粒体 AGT）的高草酸尿症（259900）患者，并且还有助于识别具有 mAGT 的复合杂合子的非 mAGT 等位基因中的其他突变。他们通过鉴定由外显子 2 中的 C 至 G 变化引起的 tyr66 至 ter（Y66X）突变来说明这一事实。

.0004 高草酸尿，原发性，I 型
AGXT，GLY82GLU
Purdue 等人（1992）在 AGXT cDNA 的核苷酸 367 处发现了 G 到 A 的转变，预计这会在 AGT 蛋白的残基 82（G82Q）处引起甘氨酸到谷氨酸的取代。该突变位于外显子 2，导致 AvaI 限制性位点丢失。该患者是纯合子。在 1 名相关和 2 名无关的 I 型原发性高草酸尿症患者（259900）的纯合状态下发现了相同的突变。然而，另一名表型相似的患者缺乏这种突变。

Lumb 和 Danpure（2000）指出，携带 G82E 取代的 AGT 不会影响 AGT 的稳定性或线粒体靶向性，但会消除其催化活性。使用在大肠杆菌中表达的重组蛋白，他们表明具有这种取代的 AGT 不会结合磷酸吡哆醛辅助因子。

.0005 高草酸尿，原发性，I 型
AGXT，GLY41ARG
丹普尔等人（1993）观察了 2 名高草酸尿症患者（259900），他们是 2 个先前未识别的点突变的复合杂合子，导致 gly41 到 arg（G41R）和 phe152 到 ile（604285.0006）氨基酸取代。两者都是 pro11 至 leu 多态性的纯合子，此前在正常人群中发现该多态性具有高等位基因频率。他们认为，phe152-to-ile 取代位于 58 个氨基酸的高度保守的内部区域，可能与 pro11-to- 结合抑制过氧化物酶体靶向和/或 AGT 的输入。 leu 多态性，导致其异常的线粒体区室化。gly41 到 arg 的取代，可以与 pro11 到 leu 多态性结合使用，也可以单独使用，预计其与 AGT 蛋白的过氧化物酶体内聚集有关。与 AGT 局限于过氧化物酶体基质的正常个体不同，这些患者的免疫反应性 AGT 在过氧化物酶体和线粒体之间分布大致相等。过氧化物酶体 AGT 似乎聚集成无定形核心样结构，其中无法鉴定出其他过氧化物酶体酶。他们展示了过氧化物酶体核心的电子显微照片。过氧化物酶体 AGT 似乎聚集成无定形核心样结构，其中无法鉴定出其他过氧化物酶体酶。他们展示了过氧化物酶体核心的电子显微照片。过氧化物酶体 AGT 似乎聚集成无定形核心样结构，其中无法鉴定出其他过氧化物酶体酶。他们展示了过氧化物酶体核心的电子显微照片。

Lumb 和 Danpure（2000）使用在大肠杆菌中表达的重组表位标记蛋白确定了最常见的正常和致病取代对 AGT 特性的影响。他们发现，当 G41R 突变（AGT（R41））在主要 AGT 等位基因的背景上单独表达时，它显示出 7% 的残留活性。

Cellini 等人通过在大肠杆菌中表达携带 G41R 取代的 AGT 主要等位基因（2009）表明 G41R 取代导致 AGT 活性显着降低，且与 P11L 取代无关。单独的 G41R 取代导致约 7% 的残余活性。

法格等人（2013）发现，小等位基因背景下的 G41R 突变可以揭示 P11L 生成的神秘线粒体靶向序列，并导致 AGT 蛋白错误定位到线粒体。他们还发现，虽然他们测试的其他错义突变能够形成二聚体并且具有催化活性，但 G41R 突变体聚集并且没有活性。

.0006 高草酸尿，原发性，I 型
AGXT，PHE152ILE
参见 604285.0005 和 Danpure 等人（1993）。

AGT 以 2 个多态性变体形式存在，一个主要等位基因（AGT-Ma）和一个次要等位基因（AGT-Mi）（参见 604285.0002），与 AGT-Ma 相比，AGT 活性较低。仅当与包括 F152I 在内的特定突变结合时，AGT-Mi 也会引起 PH1。切利尼等人（2009）表明F152I取代不影响AGT-Mi的转氨酶活性，但在稳定L-丙氨酸半转氨反应过程中产生的胺化辅因子吡哆胺5-磷酸（PMP）方面发挥作用。AGT-Mi 和 AGT-Ma 中的 F152I 取代导致 PMP 过早释放，从而导致两种亚型中脱辅基酶的形成。然而，在 AGT-Mi 的背景下，F152I 还会导致酶在生理温度下不稳定，并伴随蛋白质聚集和酶活性丧失。

法格等人（2013）发现，小等位基因背景下的 F152I 突变可以揭示 P11L 生成的神秘线粒体靶向序列，并导致 AGT 蛋白错误定位到线粒体。

.0007 高草酸尿，原发性，I 型
AGXT，ILE244THR
von Schnakenburg 和 Rumsby（1997）在对 79 名 I 型原发性高草酸尿症（PH1; 259900）患者的研究中发现，AGXT 基因外显子 7 中聚集的突变之一是 853T -C 转换导致预测的 ile244 到 thr（I244T）替换。在 9% 的患者中发现了纯合或杂合状态，使其成为当时发现的第二常见突变。

桑塔纳等人（2003）报道称，在加那利群岛 PH1 患者中检测到的大多数 AGXT 等位基因都携带 I244T 突变；他们研究的 16 名患者中，有 14 名患者的这种突变是纯合的，并且其单倍型具有 AGXT 和区域微卫星（AGXTLTM）内的 4 个多态性，这与创始人效应一致。桑塔纳等人（2003）研究了这些氨基酸变化的后果，发现虽然单独的 I244T 不会影响 AGXT 活性或亚细胞定位（即线粒体与过氧化物酶体），但当与 L11P 存在于同一蛋白质分子中时（参见 604285.0002），它会导致可溶性细胞提取物中酶活性的丧失。与其正常对应物一样，AGXTLTM 蛋白存在于过氧化物酶体中，但不溶于无去污剂的缓冲液中。L11P 多态性充当 I244T 突变的基因内修饰剂，所得蛋白质与分子伴侣和温度敏感聚集发生稳定的相互作用。在细胞培养物中测试的各种化学伴侣中，甜菜碱显着提高了突变蛋白的溶解度和细胞裂解物中的酶活性。桑塔纳等人（2003）得出结论，P11L 与 I244T 的协同作用导致 PH1，一种蛋白质构象疾病。

法格等人（2013）发现，在小等位基因背景下的 I244T 突变可以揭示 P11L 生成的神秘线粒体靶向序列，并导致 AGT 蛋白被错误定位到线粒体。

.0008 原发性高草酸尿症，I 型
AGXT，ARG233CYS
在一名 I 型原发性高草酸尿症患者（259900）中，von Schnakenburg 和 Rumsby（1997）发现 AGXT 基因中存在纯合 819C-T 转变，该转变将密码子 233 从精氨酸突变为半胱氨酸（ R233C）。相邻核苷酸 820G-A 中的突变将相同的密码子从精氨酸突变为组氨酸（604285.0009）。

.0009 高草酸尿，原发性，I 型
AGXT，ARG233HIS
参见 604285.0008 以及 von Schnakenburg 和 Rumsby（1997）。

.0010 高草酸尿症，原发性，I 型
AGXT，TRP246TER
在一名 I 型原发性高草酸尿症（259900）患者中，von Schnakenburg 和 Rumsby（1997）发现 AGXT 基因外显子 7 中的 860G-A 转变具有杂合性，引入了终止密码子在氨基酸残基246处。

.0011 移至 604285.0002

.0012 原发性高草酸尿症，I 型
AGXT，GLY158ARG
在一项针对 15 名不相关的意大利 I 型原发性高草酸尿症患者（259900）的研究中，Pirulli 等人（1999）发现第二常见的 AGXT 等位基因携带 gly158 到 arg（G158R）突变，患病率为 13%。该突变是由 588G-A 转变引起的。

.0013 高草酸尿，原发性，I 型
AGXT，GLY170ARG
Coulter-Mackie 和 Rumsby（2004）指出，gly170-to-arg（G170R）突变是由外显子中 508G-A（位置 1 是第一个编码核苷酸）转变引起的AGXT 4。

普渡大学等人（1990）发现大约三分之一的 I 型原发性高草酸尿症患者具有携带 3 个点突变的等位基因，每个点突变指定一个氨基酸取代：pro11-to-leu（P11L; 604285.0002）、G170R 和 ile340-满足（I340M；604285.0014）。少数此类患者的该等位基因是纯合的；大多数看起来是杂合子，即复合杂合子。对照中未发现 G170R 替代；然而，其他 2 个突变在正常人群中以 5% 至 10% 的等位基因频率共分离。研究表明，残基 11 处的取代产生了两亲性 α 螺旋，其特征与公认的线粒体靶向序列相似，其完整功能表达取决于残基 170 处取代的共表达，

普渡大学等人（1991）表明，虽然 P11L 突变产生了线粒体靶向序列（MTS），但 G170R 突变似乎是 AGT 重定向至线粒体所必需的，可能是通过干扰过氧化物酶体的靶向机制。

萨利多等人（2006）表明转基因小鼠主要在肝细胞过氧化物酶体中表达野生型人 AGT1，而具有 G170R 突变的 AGT1 定位于线粒体。

Pirulli 等人对 15 名无亲属关系的意大利 I 型原发性高草酸尿症患者进行了一项研究（1999）发现最常见的 AGXT 等位基因携带 G170R 突变，患病率为 30%。该突变是 630G-A 转变的结果。该突变是在次要等位基因的背景下发现的。

Lumb 和 Danpure（2000）发现与次要等位基因分离的 G170R 取代导致 AGT 错误定位到线粒体。

.0014 重新分类 - 丙氨酸-乙醛酸氨基转移酶多态性
AGXT，ILE340MET
该变体以前的标题为 HYPEROXALURIA，PRIMARY，I 型，现已重新分类为多态性。

Coulter-Mackie 和 Rumsby（2004）指出，ile340 到 met（I340M）的取代是由 AGXT 的 1020A-G 过渡外显子 10 产生的。

Lumb 和 Danpure（2000）发现，携带与次要等位基因相关的 P11L（604285.0002）和 I340M 变体（AGT（L11,M340））的重组 AGT 仅具有野生型丙氨酸：乙醛酸转氨酶活性的 46% 至 50%。AGT（L11,M340）较低的比活性似乎完全是由于P11L多态性而不是I340M多态性的存在，因为AGT（L11）的活性约为野生型的25%，并且AGT的活性（M340）与野生型相当或更高。

.0015 高草酸尿，原发性，I 型
AGXT，1-BP INS，33C
Coulter-Mackie 和 Rumsby（2004）指出，AGXT 基因外显子 1 中的 33_34insC 突变发生在主要等位基因的背景上，发现于受影响个体的频率为 12%。