磷酸甘油激酶1； PGK1

• 3-磷酸​​甘油激酶
• PGKA

此条目中代表的其他实体：

• 包含磷酸甘油酸激酶 1 假基因 1；PGK1P1，包含
• 磷酸甘油酸激酶 1 伪基因 2；PGK1P2，包含

HGNC 批准的基因符号：PGK1

细胞遗传学位置：Xq21.1 基因组坐标（GRCh38）：X:78,104,248-78,129,295（来自 NCBI）

▼ 描述

PGK1基因编码磷酸甘油酸激酶-1，又称ATP:3-磷酸甘油酸1-磷酸转移酶（EC 2.7.2.3），在糖酵解过程中催化1,3-二磷酸甘油酸可逆转化为3-磷酸甘油酸，产生一分子ATP。

PGK1 与睾丸 PGK2（172270） 不同，后者对应到染色体 6p21。

▼ 克隆和表达

Michelson 等人（1983） 使用合成寡核苷酸混合物作为杂交探针，从人胎肝 cDNA 文库中分离出 PGK 的全长 cDNA 克隆。推导的蛋白质含有417个氨基酸残基。人类基因组 DNA 的 Southern 印迹分析显示出复杂的杂交片段模式，其中 2 个片段的来源为非 X。结果被解释为反映了一小群分散的 PGK 或 PGK 样基因的存在。

Singer-Sam 等人使用合成寡脱氧核糖核苷酸的混合物（1983）分离出编码PGK氨基酸291-296的cDNA。

▼ 基因结构

人类 PGK1 基因包含 11 个外显子，跨度约为 23 kilobase（Michelson et al., 1985）。

▼ 基因功能

由于细胞外环境的氧化性质，分泌蛋白中的二硫键被认为是惰性的。该规则的一个例外是肿瘤细胞分泌的还原酶，它可以还原丝氨酸蛋白酶纤溶酶中的二硫键。纤溶酶的减少引发 kringle 5 结构域中的蛋白水解裂解并释放肿瘤血管抑制剂血管抑制素。新血管形成或血管生成对于肿瘤扩张和转移至关重要。莱等人（2000）表明从纤维肉瘤细胞的条件培养基中分离的纤溶酶还原酶是糖酵解酶磷酸甘油酸激酶。重组磷酸甘油酸激酶具有与纤维肉瘤衍生蛋白相同的比活性。患有纤维肉瘤肿瘤的小鼠血浆中含有数倍以上的磷酸甘油酸激酶，与没有肿瘤的小鼠相比。给荷瘤小鼠施用磷酸甘油酸激酶导致血浆血管抑制素水平增加，肿瘤血管分布和肿瘤生长速度降低。莱等人（2000）得出结论，磷酸甘油酸激酶不仅在糖酵解中起作用，而且由肿瘤细胞分泌，并作为二硫键还原酶参与血管生成过程。

▼ 测绘

Grzeschik 等人通过体细胞杂交（1972） 得出结论，PGK 基因座位于 X 染色体的长臂上。Ricciuti和Ruddle（1973）通过对细胞杂交系统中染色体畸变的研究，得出X染色体上的顺序为着丝粒--PGK--HPRT（308000）--G6PD（305900）。该结论基于他们自己对 KOP 14-X 易位的研究，以及 Park Gerald 对 19-X 易位的研究和 Bootsma 对 3-X 易位的研究。所有 3 条染色体都有涉及 X 染色体长臂的断裂，每个断裂位点都不同。Goss 和 Harris（1977） 通过对辐射诱导分离子的研究（其中受辐射的人类细胞通过与仓鼠细胞融合而被拯救）表明，4 个基因座的顺序是 PGK：α-GAL（300644）：HPRT：G6PD，并且这 4 个基因座之间的 3 个间隔是，

威拉德等人（1985） 使用人类 PGK 的 cDNA 将功能性 PGK1 基因定位到 Xq13。Verga 等人报告的证据（1991） 表明位于门克斯病基因（309400） 远端的 PGK1 可能位于 Xq13.3。

PGK 在袋鼠中是 X 连锁的（Cooper 等，1971）。根据小鼠-兔子杂交细胞研究，α-GALA、HPRT、PGK 和 G6PD 在兔子中是 X 连锁的（Cianfriglia 等，1979；Echard 和 Gillois，1979）。通过类似的方法，Hors-Cayla 等人（1979） 发现它们在牛中也存在 X 连锁。根据细胞杂交研究，HPRT、G6PD 和 PGK 在猪（Gellin 等，1979）和羊（Saidi 等，1979）中是 X 连锁的。

假基因

PGK1 的一个假基因（PGK1P1） 位于 Xq 上的 Xq11-Xq13，靠近 Xq13 处表达的 PGK1 基因（Michelson 等，1985；Willard 等，1985）。在每种情况下，通过体细胞杂交细胞和原位杂交方法使用克隆的DNA探针对假基因进行定位。

威拉德等人（1985） 在人类 19 号染色体上鉴定出一个 10kb PGK 相关 DNA 序列，作者认为它可能代表一个假基因、假定的睾丸特异性 PGK 基因或一些其他相关基因。加特勒等人（1986） 将 1-kb PGK 序列对应到 19 号染色体，代表第二个假基因 PGK1P2。

▼ 分子遗传学

Chen 等人（1971） 描述了 PGK 的电泳变体，其酶活性在正常范围内。Hutz 等人使用 PGK cDNA 探针（1984） 用限制酶 PstI 鉴定了常见的 DNA 多态性。各族裔中约 48% 的女性被发现是杂合子。Roychoudhury 和 Nei（1988） 将等位基因变异的基因频率数据制成表格。

磷酸甘油酸激酶 1 缺乏症

在一名患有与 PGK1 活性缺乏相关的慢性溶血性贫血的患者（300653） 中，Fujii 和 Yoshida（1980） 使用肽图分析来鉴定 PGK1 蛋白中的 arg206 到 pro（R206P; 311800.0002） 的取代。PGK1 变体被称为“Uppsala”。

苏吉等人（1998） 描述了 PGK Hamamatsu 和 PGK1 缺乏肌病患者的 PGK 基因中的 837T-C 突变（311800.0009）。

Noel 等人发现，两名西班牙裔无血缘关系的男孩患有严重的终身慢性溶血性贫血和进行性神经功能障碍（2006） 鉴定了 PGK1 基因中的 2 个不同突变（分别为 311800.0011 和 311800.0012）。

斯皮格尔等人（2009） 报道了一名 18 岁的阿拉伯贝都因人后裔，经遗传分析证实患有 PGK1 缺陷（T378P; 311800.0015）。他患有纯粹的肌病表型，7 岁时出现肌肉痉挛和运动诱发的色素尿症。他没有溶血性贫血或神经系统受累的证据；血清肌酸激酶升高。生化研究显示肌肉（对照值的 0.9%）和红细胞（1.6%）中的 PGK1 活性降低。该患者未受影响的母亲和两个姐妹是突变杂合子。

▼ 等位基因变体（15 个选定示例）：.

0001 磷酸甘油酸激酶 1 缺陷，MUNCHEN
PGK1，ASP268ASN
通过肽图分析，Fujii 等人（1980） 在 PGK1 酶中发现了 asp268 到 asn（D268N） 的替换，该替换与轻度酶缺乏（正常活性的 21%）相关，并且热不稳定。未出现溶血性贫血或中间代谢物蓄积。克里奇等人（1977, 1980） 描述了与 PGK Munchen 的德国大血统。尽管该变体表现出活性降低，但没有携带者出现明显的临床症状。

.0002 磷酸甘油酸激酶 1 缺乏，UPPSALA
PGK1，ARG206PRO
在一名患有与 PGK 活性缺乏相关的慢性溶血性贫血的患者（300653） 中，Fujii 和 Yoshida（1980） 使用肽图分析来鉴定 arg206 到 pro（R206P） 的替代PGK1 蛋白中。

.0003 磷酸甘油酸激酶 1 缺乏症，东京
PGK1，VAL266MET
对于一名因 PGK1 缺乏症而患有慢性非球形细胞溶血性贫血和神经系统紊乱的患者（300653），Fujii 等人（1981） 使用肽图分析来鉴定 PGK1 酶中的 val266-to-met（V266M） 取代。与对照相比，变体酶的活性提高了 16%。

.0004 磷酸甘油酸激酶 1、PGK II
PGK1、THR352ASN
Chen 等人（1971） 在新几内亚人群中发现了 PGK 的电泳多态性，其中一种称为“PGK II”的变异酶的频率显示出基因频率约为 0.014。在淀粉凝胶电泳中，变异酶比正常酶更快地向阳极移动。吉田等人（1972） 发现 PGK II 变体将苏氨酸替换为天冬酰胺。在萨摩亚男性身上也发现了同样的替代现象。藤井等人（1981） 指出 thr 到 asn 的变化发生在位置 352。该变体与酶缺乏无关。

.0005 磷酸甘油酸激酶 1 缺乏症，MATSUE
PGK1、LEU88PRO
PGK Matsue 是一种与严重酶缺乏、先天性非球形细胞性贫血和精神障碍相关的电泳变异体（300653）（Miwa 等人，1972）。Maeda 和 Yoshida（1991） 在一名 9 岁时死于肺炎并发症的患者的细胞系中，发现 PGK 基因的外显子 3 中存在 T/A 到 C/G 的转变，从而产生 leu88- to-pro（L88P） 替代。核苷酸变化产生了额外的 NciI 切割位点。由于预计取代会引起蛋白质结构的严重扰动和不稳定，Maeda 和 Yoshida（1991） 怀疑严重的酶缺乏主要是由于变体酶在体内更快的变性和降解造成的。

塔尼等人（1985） 发现 PGK Matsue 酶活性约为对照值的 5%。PGK Matsue mRNA 在成纤维细胞中以正常量存在，表明酶缺乏是由于突变酶的降解增加了 7 至 10 倍。

.0006 磷酸甘油酸激酶 1 缺乏症，静冈
PGK1，GLY157VAL
在一名患有 PGK1 缺乏症的 27 岁日本男性（300653） 中，Fujii 等人（1992） 鉴定出 PGK1 基因中的 473G-T 颠换，导致 gly157 替换为 val（G157V）。该突变在外显子 5 中产生了新的 BstXI 切割位点。该患者患有慢性溶血性贫血和肌红蛋白尿，表现为恶心、厌食、运动后肌无力，从10岁开始。无贫血或神经肌肉疾病家族史。

.0007 磷酸甘油酸激酶 1 缺乏症，密歇根州
PGK1，CYS315ARG
Maeda 等人发现，一名 14 岁男孩因 PGK1 缺乏症而患有智力低下、行为障碍和阵发性溶血性贫血（300653）（1992） 在 PGK1 基因的外显子 9 中发现了 T 到 C 的转变，导致 cys315 到 arg（C315R） 的取代。核苷酸取代在变异基因中产生了额外的 AvaII 切割位点。由于在先证者的母亲和同胞中没有检测到变异基因，因此它一定是由卵子发生过程中的从头突变产生的。由于该变种是在密歇根州发现的，因此被指定为“PGK 密歇根州”。

.0008 磷酸甘油酸激酶 1 缺乏症，阿拉巴马州
PGK1，3-BP DEL，LYS191DEL
对于一名患有 PGK1 缺乏症的 37 岁白人男性学校教师（300653），Yoshida 等人（1995） 在 PGK 基因的外显子 7 中发现了 3 bp 的缺失，导致蛋白质 α 螺旋 7 内高度保守区域的 lys191 缺失。该患者偶尔出现黄疸，提示诊断为肝炎。作者指出，赖氨酸的缺失可能会导致分子不稳定，正如该患者体内变体 PGK 体外快速失活所表明的那样。

.0009 磷酸甘油酸激酶 1 缺乏症，HAMAMATSU
PGK1，ILE252THR
在一名患有 PGK1 缺乏症（300653） 的 11 岁男孩中，Sugie 等人（1998） 鉴定了 PGK1 基因中的 837T-C 转换，导致 ile252 到 thr（I252T） 取代。该男孩智力低下，反复抽搐，随后出现全身肌痛、肌无力和色素尿。

比绍夫等人（2006） 证明 I252T 突变源自加工假基因的基因转换。PGK1 假基因（PGK1P1） 携带 837T-C 转变，产生与磷酸甘油酸激酶缺陷相关的 I252T 取代。

.0010 磷酸甘油酸激酶 1 缺乏症，HERLEV
PGK1，ASP285VAL
在一名患有 PGK1 缺乏症的丹麦患者（300653） 中，Valentin 等人（1998） 鉴定了 PGK1 基因中的 asp285 至 val（D285V） 替换。患者患有孤立性溶血性贫血，没有神经或肌肉疾病。突变基因仅部分表达；在同一位置发现正常和取代的核苷酸，比例约为 1:9。瓦伦丁等人（1998）推测具有嵌合体的体细胞突变是相对温和的表型的可能解释。

.0011 磷酸甘油酸激酶 1 缺乏症，巴塞罗那
PGK1，ILE46ASN
Noel 等人在一名患有 PGK1 缺乏症的西班牙男孩（300653） 中进行了研究（2006） 鉴定了 PGK1 基因中的 140T-A 颠换，导致 ile46 到 asn（I46N） 的取代。他有长期的慢性溶血性贫血病史和导致精神恶化的进行性神经功能障碍。没有证明肌肉萎缩症。该突变以杂合状态存在于患者的母亲中。根据猪PGK的晶体结构，I46N突变没有改变任何PGK与ATP或3PG的结合位点，因此其后果一定与酶稳定性的丧失有关，而不是酶催化功能的降低。诺埃尔等人（2006） 指出 PGK 巴塞罗那的第一份报告以摘要形式发表（Ramirez 等人, 2002）。

.0012 磷酸甘油酸激酶 1 缺乏症，穆尔西亚
PGK1，SER319ASN
对于一名患有 PGK1 缺乏症的穆尔西亚男孩（300653），Noel 等人（2006） 鉴定了 PGK1 基因中的 958G-A 转变，导致 ser319 到 asn（S319N） 的取代。他患有严重的溶血性贫血、脑病和癫痫，并于 7 岁时去世。他的母亲和妹妹的突变是杂合的。根据猪PGK的晶体结构，S319N突变没有改变任何PGK与ATP或3PG的结合位点，因此其后果一定与酶稳定性的丧失有关，而不是酶催化功能的降低。

.0013 磷酸甘油激酶 1 缺陷，AMIENS
PGK1，ASP164VAL
Flanagan 等人在美国白人家庭的 2 名患有 PGK1 缺乏症（300653） 的男孩中进行了研究（2006） 在 PGK1 基因的外显子 5 中发现了 491A-T 颠换，导致 asp164 到 val（D164V） 的替换。2 名男孩出现溶血性贫血、癫痫发作和发育迟缓。PGK 缺乏症的诊断基于红细胞 PGK 酶活性水平低于正常值的 5% 以及 D164V 突变的鉴定。这种突变以前被命名为 PGK-Amiens，并在一名法国 PGK 患者（Cohen-Solal 等人，1994 年）和居住在纽约的一个中国血统大家庭（Valentine 等人，1969 年；Turner 等人，1994 年）中得到描述。 ，1995）。Flanagan 等人报道的家族中的先证者（2006） 还患有偏瘫性偏头痛、视网膜营养不良和肌肉疲劳。

此变体也被称为 PGK NEW YORK。

.0014 磷酸甘油酸激酶 1 缺乏症，FUKUROI
PGK1，IVS7DS，GA，+5
在一名患有 PGK1 缺乏症的 33 岁日本男性（300653） 中，Shirakawa 等人（2006） 在 PGK1 基因的内含子 7 中发现了 G 到 A 的转变，导致异常剪接和催化失活的蛋白质。患者有智力低下和劳力性肌红蛋白尿，但没有溶血性贫血的证据。肌肉和红细胞中 PGK1 酶活性分别为对照值的 8.9% 和 13.6%。

.0015 磷酸甘油激酶 1 缺陷、AFULA
PGK1、THR378PRO
Spiegel 等人在一名患有 PGK1 缺乏症的 18 岁阿拉伯贝都因人后裔男子中（300653）（2009） 鉴定了 PGK1 基因外显子 10 中的 1132A-C 颠换，导致高度保守残基中的 thr378 变为 pro（T378P）。该患者具有肌病表型，7 岁时出现肌肉痉挛和运动诱发的色素尿症。他没有溶血性贫血或神经系统受累的证据；血清肌酸激酶升高。蛋白质结构分析预测，该突变会破坏α螺旋的稳定性，并干扰负责与磷酸核苷酸进行适当催化相互作用的结构域的接触。生化研究显示肌肉（对照值的 0.9%）和红细胞（1.6%）中的 PGK1 活性降低。

▼ 另请参阅：

Cooper 等人（1975）；戴斯等人（1972）；慧晶等人（1973）；康拉德等人（1973）；科扎克等人（1974）；米拉·汗等人（1971）；施瓦布和克里奇（1977）；秀与布朗（1975）；苏吉等人（1989）；苏吉等人（1994）；吉田与美轮（1974）