5,10-亚甲基四氢叶酸合成酶; MTHFS

5-甲酰四氢叶酸环连接酶

HGNC 批准的基因符号：MTHFS

细胞遗传学位置：15q25.1 基因组坐标（GRCh38）：15:79,843,547-79,897,285（来自 NCBI）

▼ 描述

5,10-次甲基四氢叶酸合成酶（MTHFS; EC 6.3.3.2）催化 ATP 和 Mg（2+）依赖的 5-甲酰四氢叶酸（5-FTHF）转化为 5,10-次甲基四氢叶酸（5,10-MTHF）），随后相互转化为参与 1-碳代谢的其他还原叶酸（Dayan 等人总结，1995）。

▼ 克隆与表达

伯特兰等人（1987）从人肝脏中纯化了 MTHFS 蛋白。它是一种 27 kD 单体蛋白，pI 为 7.0。达扬等人（1995）对 MTHFS 的 6 个氨基酸片段进行了测序。通过使用基于肽序列的简并寡核苷酸进行 PCR，然后用 PCR 产物筛选人肝脏 cDNA 文库，他们分离出了编码 MTHFS 的 cDNA。推导的 203 个氨基酸蛋白包含一个共有 ATP 结合位点、一个潜在的 Mg（2+）结合位点、与几乎所有使用 10-FTHF 作为底物的酶中存在的保守序列相似的序列，以及几个共有磷酸化位点。人类和兔子的 MHTFS 蛋白有 77% 相同。人体组织的 Northern 印迹分析检测到约 0.9 kb 的 MTHFS 转录物，该转录物优先在肝脏中表达。

▼ Mapping

Gross（2014）根据 MTHFS 序列（GenBank BC019921）与基因组序列（GRCh37）的比对，将 MTHFS 基因对应到染色体 15q25.1。

▼

使用荧光显微镜观察基因功能，Field 等人（2011）表明人类 MTHFS 与嘌呤从头合成酶共定位并形成多酶“嘌呤体”复合物。嘌呤体主要在细胞周期的G1期形成，并且可以通过添加腺苷或鸟苷来消除。重组小鼠 Mthfs 在体外进行了 sumoylated，免疫沉淀分析表明，人 MTHFS 在 lys140 和/或 lys190 上的 sumoylation 对于其在嘌呤缺乏条件下与嘌呤体的共定位至关重要。

▼ 分子遗传学

Rodan 等人在 2 名患有小头畸形、癫痫和髓鞘形成不足等神经发育障碍的不相关男孩中进行了研究（NEDMEHM; 618367）（2018）鉴定了 MTHFS 基因中的复合杂合突变（604197.0001-604197.0003）。通过外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分开。来自患者 1 的成纤维细胞没有表现出 MTHFS 酶活性，并且 MTHFS 底物 5-甲酰基-THF（亚叶酸）增加了 30 倍。罗丹等人（2018）的结论是，亚叶酸的积累可能是一种有毒代谢物，但也指出表型，特别是髓鞘形成异常，与脑叶酸缺乏综合征一致。

▼ 动物模型

Field 等（2011）发现纯合子 Mthfs 缺失会导致小鼠胚胎死亡。Mthfs +/- 小鼠能够存活并具有生育能力，与野生型相比，Mthfs 蛋白水平没有显着差异。Mthfs +/- 小鼠胚胎成纤维细胞显示从头嘌呤生物合成效率较低，但从头胸苷酸生物合成未改变。Mthfs 敲除改变了小鼠血浆中的叶酸水平，但并没有改变肠道癌发生模型中的肿瘤发展。

▼ 等位基因变异体（3 个选定示例）：.

0001 伴有小头畸形、癫痫和髓鞘形成低下的神经发育
障碍 MTHFS、ARG145GLN
Rodan 等人在 2 名患有神经发育障碍（伴有小头畸形、癫痫和髓鞘形成不足）的无关男孩中（NEDMEHM; 618367）（2018）鉴定了 MTHFS 基因中的复合杂合突变。两名患者均携带 c.434G-A 转变，导致 1 个等位基因上 ATP 结合域中高度保守的残基发生 arg145 至 gln（R145Q）取代，以及另一个等位基因上的不同突变。患者 1 携带 c.107T-C 转换，导致另一个等位基因上的 leu36 到 pro（L36P；604197.0002）替换，患者 2 携带 c.484C-T 转换，导致 gln162 到 ter（Q162X; 604197.0003）另一个等位基因的替换。错义突变发生在高度保守的等位基因处。通过外显子组测序发现的突变在两个家族中都与疾病分离。外显子组测序项目数据库中未发现任何变体。在gnomAD数据库中未发现L36P，但在gnomAD数据库中以低频率（0.00002-0.00003）发现了杂合状态的R145Q和Q162X变体。

.0002 伴有小头畸形、癫痫和髓鞘形成低下的神经发育障碍
MTHFS、LEU36PRO
讨论 MTHFS 基因中的 c.107T-C 转变，导致 leu36 到 pro（L36P）取代，这种取代在复合杂合状态中被发现Rodan 等人的一位患有小头畸形、癫痫和髓鞘形成不足的神经发育障碍患者（NEDMEHM; 618367）（2018），参见 604197.0001。

.0003 伴有小头畸形、癫痫和髓鞘形成低下的神经发育障碍
MTHFS，GLN162TER
用于讨论 MTHFS 基因中的 c.484C-T 转变，导致 gln162-to-ter（Q162X）取代，该取代在复合杂合状态中发现Rodan 等人的一位患有小头畸形、癫痫和髓鞘形成不足的神经发育障碍患者（NEDMEHM; 618367）（2018），参见 604197.0001。