半乳糖神经酰胺酶； GALC
半乳糖脑苷脂酶
HGNC 批准的基因符号：GALC
细胞遗传学位置：14q31.3 基因组坐标（GRCh38）：14:87,933,014-87,993,665（来自 NCBI）
▼ 说明
半乳糖神经酰胺酶（EC 3.2.1.46） 是一种溶酶体酶，参与半乳糖神经酰胺的分解代谢，半乳糖神经酰胺是髓磷脂、肾脏以及小肠和结肠上皮细胞中的主要脂质（Chen 等，1993）。
▼ 克隆与表达
陈等人（1993） 通过使用源自先前从人尿液和大脑中分离的 GALC 片段的简并引物筛选人睾丸和人脑 cDNA 文库，克隆了人 GALC cDNA（Chen 和 Wenger，1993）。获得了两个含有总蛋白编码区的重叠克隆。开放解读码组编码 669 个氨基酸，代表分子量约为 73 kD 的蛋白质。
酒井等人（1994）从人淋巴细胞中纯化了半乳糖脑苷脂酶并克隆了相应的cDNA。该 cDNA 编码具有 26 个氨基酸 N 端信号肽和 6 个潜在天冬酰胺连接糖基化位点的单链肽。
维多利亚等人（1996） 克隆了犬 GALC cDNA，并证明推导的氨基酸序列与人类蛋白质的氨基酸序列大约 90% 相同。
卢子等人（1997） 描述了从恒河猴中克隆 GALC cDNA 和基因。其基因组织与人类基因几乎相同，并且推导的猴GALC的氨基酸序列与人类、狗和小鼠的氨基酸序列分别约为97%、87%和83%。
塔皮诺等人（2010） 指出，GALC 中替代 ATG 密码子的翻译起始分别产生具有 42 个残基和 26 个残基前导序列的蛋白质前体。两种前体均被加工成具有 669 个残基的成熟酶。
▼ 基因结构
卢子等人（1995） 确定人类 GALC 基因包含 17 个外显子，横跨约 60 kb 的基因组 DNA。GALC 具有与其他溶酶体蛋白的基因相似的富含 GC 的启动子区域。
▼ 测绘
通过同位素原位杂交，Cannizzaro 等人（1994） 将 GALC 基因定位到染色体 14q31。
▼ 基因功能
通过将鞘脂代谢的遗传扰动与 TLR（参见 601194）信号传导步骤的量化和小鼠细胞中基于质谱的脂质组学相结合，Koberlin 等人（2015） 发现了鞘脂和甘油磷脂共同调节的循环网络。对 GBA（606463）、GALC、ASAH1（613468） 或 LYST（606897） 突变患者的成纤维细胞进行定量脂质组学分析，揭示了跨物种、细胞类型和遗传扰动的脂质共调节循环组织的保守性。功能注释根据患者细胞中脂质丰度和脂质种类的变化准确预测了 TLR 介导的炎症反应。
▼ 分子遗传学
酒井等人（1994） 在患有典型克拉伯病（KRB; 245200） 的患者中鉴定出无义突变（E385X; 606890.0001） 的纯合性。
拉菲等人（1995） 分析了 2 名婴儿 Krabbe 病患者的 GALC 基因，并鉴定了 30 kb 缺失（606890.0002） 的纯合性，发现该缺失与同一等位基因上的 502C-T 转变相关，他们将其命名为“502/del” .' 该转变被确定为多态性。COS-1 细胞中 502/del 突变的表达导致没有可测量的 GALC 活性高于模拟转染细胞中的活性。拉菲等人（1995） 研究了另外 46 名婴儿 Krabbe 病患者，并鉴定了 8 名 502/del 等位基因纯合子和 5 名 502/del 等位基因和第二个突变等位基因的复合杂合子，后者包括 3 个错义突变和 1 个突变等位基因。尚未通过表达研究证实的单核苷酸插入。作者指出，11名患者不具有502多态性，但没有发现不携带502多态性的缺失患者。
德加斯佩里等人（1996） 分析了 9 个晚发性球状细胞白质脑病（GLD） 家族和 1 名典型克拉伯病患者的半乳糖脑苷酶基因。他们报告称，其中 5 名患者是 Rafi 等人首次报告的 30 kb 缺失（606890.0002） 的复合杂合子（1995） 以及 GALC 基因的另一个突变。德加斯佩里等人（1996） 鉴定了 6 个错义突变：R63H、G95S、M101L、G268S、Y298C 和 I234T。他们还鉴定了一个无义突变（S7X）、一个 1 bp 缺失突变（805delG）、一种干扰内含子 1 剪接的突变，以及由内含子 6 异常剪接引起的 RNA 中的 34 个核苷酸插入。发现的新突变似乎是私人家庭突变。在勘误表中，De Gasperi 等人（1996） 指出，GLD 家族 2 和 3 中 GALC 基因外显子 8 限制性位点的丢失不是由于 805delG 取代，而是由于 809G-A 转换导致 G270D 错义突变；在家族 2 的 1 名成员中发现的 805delG 取代导致相同限制性位点的丢失，但这种变化的意义尚不确定。
Rafi 等人在以色列 2 个患有克拉伯病的不同近交群体中（1996） 鉴定了 GALC 基因中的 2 种不同的起始突变：一种发生在穆斯林阿拉伯人群中（606890.0003），一种发生在德鲁兹人群中（606890.0004）。
Furuya 等人在 4 名成年发病的克拉伯病日本患者中进行了研究（1997） 鉴定了 GALC 基因中的 4 个新突变。
徐等人（2006） 研究了 17 名无关的日本克拉伯病患者的 GALC 基因突变，并回顾了先前报道的 11 名日本患者的突变。作者发现，迄今为止仅在日本个体中发现的 12del3ins 和 I66M + I289V 占突变等位基因的 37%；还有另外两种突变：G270D 和 T652P，它们占日本患者突变的 57%。徐等人（2006） 观察到 I66M + I289V、G270D 和 L618S 突变与轻度表型相关的趋势。
Tappino 等人在 30 名无关的意大利克拉伯病患者中（2010） 鉴定了 GALC 基因中的 33 种不同突变，其中包括 14 种新突变（参见例如 606890.0005-606890.0009）。这15个新突变包括4个高度保守残基的错义突变、7个移码突变、3个无义突变和1个剪接位点突变。因此，预计 73% 新描述的突变会影响 mRNA 加工。计算机分析预测错义突变很可能是有害的。常见的 30 kb 缺失（606890.0002） 占突变等位基因的 18%，4 名患者存在创始人突变（G553R；606890.0005）。否则，大多数突变都是私人的。没有明确的基因型-表型相关性，但一些错义突变与较温和的表型相关（参见例如G286D；606890.0008）。
▼ 动物模型
维多利亚等人（1996） 发现犬 GALC 基因中的致病突变被证明是 cDNA 位置 473（Y158S） 的 A 到 C 的颠换。
卢子等人（1997） 发现在恒河猴中引起 GLD 的突变是对应于外显子 4 中 cDNA 第 387 和 388 位的 AC 的缺失。这导致了 46 个核苷酸后的移码和终止密码子。Luzi 等人使用来自内含子 4 的工程正义引物和反义引物（1997）开发了一种快速检测GALC突变的方法。当对 1 个群体的 45 只猴子进行检测时，发现 22 只猴子是携带者。这种非人灵长类 GLD 模型的出现为评估这种严重疾病的治疗提供了独特的机会。
▼ 等位基因变异体（10 个精选示例）：
.0001 克拉伯病
GALC，GLU385TER
Sakai 等人在患有典型克拉伯病（KRB; 245200） 的患者中（1994） 鉴定了密码子 385 中 GAA 至 TAA 突变的纯合性，预测 glu385 至 ter（E385X） 取代。该突变最初报道为 GLU369TER，现已根据第一个 ATG 起始密码子重新编号为核苷酸 +1（Tappino 等人，2010）。
.0002 克拉伯病
GALC，30-KB DEL，IVS10
拉菲等人（1995） 分析了 2 名婴儿 Krabbe 病患者的 GALC 基因，并鉴定了外显子 11-17 缺失的纯合性，该缺失被发现与同一等位基因上的 502C-T 转变相关，他们将其命名为“502/del”。 ' 该转变后来被确定为多态性。COS-1 细胞中 502/del 突变的表达导致没有可测量的 GALC 活性高于模拟转染细胞中的活性。拉菲等人（1995） 研究了另外 46 名婴儿 Krabbe 病患者，并鉴定了 8 名 502/del 等位基因纯合子和 5 名 502/del 等位基因和第二个突变等位基因的复合杂合子。502多态性杂合子患者21例，纯合子患者1例，无法确认是否存在缺失，但未发现不携带502多态性的缺失患者。卢子等人（1995） 确定缺失大约为 30 kb，从内含子 10 中部附近开始，包括通过外显子 17 的所有编码区加上额外的 9 kb。
德加斯佩里等人（1996） 分析了 9 个迟发性球状细胞白质脑病家族和 1 名典型 Krabbe 病患者的 GALC 基因，发现其中 5 名患者是 Rafi 等人首次报道的 30 kb 缺失的复合杂合子（1995） 以及 GALC 基因的另一个突变。
克莱杰等人（1997） 发现 41 名克拉伯病荷兰患者的 52% 突变等位基因中存在 30 kb 缺失。
塔皮诺等人（2010） 在他们的 30 名意大利患者队列中发现 18% 的疾病等位基因存在 30 kb 缺失。他们表示，基于第一个 ATG 起始密码子为核苷酸 +1，502C-T 转变已被重新编号为 550C-T。
.0003 克拉伯病
GALC，ASP544ASN
在患有婴儿克拉伯病（KRB；245200）的近交阿拉伯以色列人群中，Rafi 等人（1996） 在 GALC 基因的外显子 14 中鉴定出纯合的 1630G-A 转换，导致 30 kD 亚基中由 asp544 到 asn（D544N） 取代。研究结果与创始人效应一致。体外功能表达研究表明突变蛋白不具有酶活性。该突变最初报道为 ASP528ASN，现已根据第一个 ATG 起始密码子作为核苷酸 +1 重新编号（Tappino 等人，2010）。
.0004 克拉伯病
GALC，ILE599SER
在来自以色列北部近交德鲁兹人群的患有婴儿克拉伯病（KRB；245200）的受影响个体中，Rafi 等人（1996） 在 GALC 基因的外显子 15 中鉴定出纯合的 1796T-G 颠换，导致 30 kD 亚基中的 ile599 到 Ser（I599S） 取代。研究结果与创始人效应一致。体外功能表达研究表明突变蛋白不具有酶活性。该突变最初报道为 ILE583SER，现已根据第一个 ATG 起始密码子重新编号为核苷酸 +1（Tappino 等人，2010）。
.0005 克拉伯病
GALC，GLY553ARG
在克拉伯病（KRB; 245200） 患者中，Tappino 等人（2010） 在 GALC 基因的外显子 14 中发现了 1657G-A 转变，导致 gly553 到 arg（G553R） 的取代。在来自意大利南部的 7 名意大利患者中发现了 G553R 突变，单倍型分析表明存在创始人效应。
.0006 克拉伯病
GALC，IVS13DS，GA，+1
Tappino 等人在一名患有经典克拉伯病（KRB; 245200） 的意大利患者中（2010） 鉴定了 GALC 基因中 2 个突变的复合杂合性：内含子 13 中的 G 到 A 转变（1489+1G-A），被证明会导致外显子 13 部分跳跃和过早终止，以及 1-bp 缺失（1901delT; 606890.0007），也预测会导致提前终止。患者在 5 个月大时出现躯干肌张力低下、肌张力过高、痉挛和白质改变。残余 GALC 活性为对照水平的 9.7%。
.0007 克拉伯病
GALC，1-BP DEL，1901T
讨论 Tappino 等人在克拉伯病（KRB; 245200） 患者的复合杂合状态下鉴定出的 GALC 基因中的 1-bp 缺失（1901delT）（2010），参见 606890.0006。
.0008 克拉伯病
GALC，GLY286ASP
Tappino 等人在一名 4 岁时患有青少年克拉伯病（KRB; 245200） 的意大利患者中（2010） 鉴定了 GALC 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 8 中的 857G-A 转换，导致高度保守残基中的 gly286 到 asp（G286D） 取代，以及常见的 30 kb 缺失（606890.0002） ）。一名 26 岁时患克拉伯病的无关患者是 G286D 突变和外显子 9 中 953C-G 颠换的复合杂合子，导致高度保守的残基中 pro318 替换为 arg（P318R；606890.0009）。塔皮诺等人（2010）推测G286D突变可能是一种轻度病变，导致不太严重的表型。
.0009 克拉伯病
GALC，PRO318ARG
参见 606890.0008 和 Tappino 等人（2010）
.0010 克拉伯病
GALC，GLY41SER
菲乌马拉等人（2011） 在卡塔尼亚地区的西西里意大利人中，鉴定出 GALC 基因中的 121G-A 转变，导致 gly41 到丝氨酸（G41S） 替换，这是克拉伯病（KRB; 245200） 的始祖突变。该突变在 17 名 6 个月后发病的患者中得到丰富。在 4 名突变纯合患者中，酶活性范围为对照的 1% 至 6%，但酶活性与发病年龄或病程之间没有相关性。然而，菲乌马拉等人（2011） 得出的结论是，G41S 突变与该疾病的长期病程有关，尽管患者明显残疾。
