异柠檬酸脱氢酶2； IDH2

异柠檬酸脱氢酶，NADP（+）特异性，线粒体；IDPM

HGNC 批准的基因符号：IDH2

细胞遗传学位置：15q26.1 基因组坐标（GRCh38）：15:90,083,045-90,102,468（来自 NCBI）

▼ 说明

IDH2 是一种线粒体 NADP 依赖性异柠檬酸脱氢酶（EC 1.1.1.42），可催化异柠檬酸氧化脱羧为 α-酮戊二酸，产生 NADPH。通过为 NADPH 依赖性抗氧化酶提供 NADPH，IDH2 在控制线粒体氧化还原平衡和减轻细胞氧化损伤方面发挥着重要作用（Park et al., 2008）。

▼ 克隆与表达

Luo 等人使用扣除方法来鉴定激活 B 细胞中上调的基因，然后筛选心脏 cDNA 文库（1996）克隆了 IDH2，他们将其称为 mNADP-IDH。推导的 419 个氨基酸的蛋白质含有 7 个保守的半胱氨酸，其中 1 个位于假定的 NADP 结合袋中，7 个涉及异柠檬酸和 Mg（2+）结合的残基，以及 2 个保守的 N-糖基化位点。Northern印迹分析检测到心脏和骨骼肌中有非常高的表达，而在其他检查组织中几乎没有表达。

▼ 测绘

胡等人（1996）引用荧光原位杂交的初步观察表明IDH2基因定位于染色体15q26.1；参见 Oh 等人的报告（1996）。

▼ 基因功能

罗等人（1996）表明，从几种人体组织中制备的线粒体中的基础 IDH2 活性与这些组织中的 IDH2 mRNA 水平相关。IDH2 mRNA 表达和酶活性在静息人扁桃体 T 和 B 淋巴细胞中较低，但在有丝分裂原刺激后被诱导。IDH2的诱导在激活后的G1期晚期被检测到，但它与细胞周期无关。胞质 IDH1（147700）活性不受淋巴细胞激活的影响。免疫抑制剂雷帕霉素和环孢菌素 A 抑制 T 细胞和 B 细胞中丝裂原诱导的 IDH2 表达。

髓过氧化物酶（MPO；606989）催化次氯酸（HOCl）的形成，次氯酸（HOCl）通过杀死细菌和其他入侵病原体而在免疫系统中发挥重要作用。然而，过量产生次氯酸会导致组织损伤。帕克等人（2008）表明 HOCl 在体外引起小鼠 Idpm 活性的浓度依赖性损失。通过与硫醇共处理或添加底物 NADP+ 和异柠檬酸盐，可以保护 Idpm 活性免受 HOCl 诱导的损伤。用针对 IDPM 的小干扰 RNA 处理 HeLa 细胞会加剧 HOCl 诱导的活性氧的产生、细胞氧化损伤和线粒体功能障碍。帕克等人（2008）得出结论，HOCl 通过氧化 IDPM 活性位点中的关键半胱氨酸残基造成细胞氧化损伤，导致 IDPM 失活并扰乱细胞抗氧化防御系统。

卢等人（2012）报道，产生 2-羟基戊二酸（2HG）的 IDH 突变体可以阻止谱系特异性祖细胞分化为终末分化细胞所需的组蛋白去甲基化。在神经胶质瘤患者的肿瘤样本中，IDH 突变与富含神经祖细胞表达基因的独特基因表达谱相关，并且这与组蛋白甲基化增加相关。为了测试 IDH 突变体促进组蛋白甲基化的能力是否有助于阻止非转化细胞中的细胞分化，Lu 等人（2012）测试了新形态 IDH 突变体对体外脂肪细胞分化的影响。突变IDH或细胞渗透性2HG的引入与谱系特异性分化基因的诱导表达的抑制和分化的阻断相关。这与抑制性组蛋白甲基化标记的显着增加相关，而启动子 DNA 甲基化没有观察到变化。发现神经胶质瘤具有升高水平的类似组蛋白抑制标记。将产生 2HG 的突变 IDH 稳定转染至永生化星形胶质细胞中，导致组蛋白甲基化逐渐积累。在检查的标记中，当细胞在培养物中传代时，H3K9 甲基化的增加可重复地先于 DNA 甲基化的增加。此外，卢等人（2012）发现 2HG 可抑制的 H3K9 去甲基酶 KDM4C（605469）在脂肪细胞分化过程中被诱导，并且 KDM4C 的 RNA 干扰抑制足以阻止分化。卢等人（2012）得出的结论是，综合起来，他们的数据表明 2HG 可以抑制组蛋白去甲基化，并且组蛋白去甲基化的抑制足以阻止非转化细胞的分化。

科伊武宁等人（2012）表明，由癌症相关突变体 IDH1 或 IDH2 而不是 S-2HG 产生的 2HG R 对映体（R-2HG）会刺激 EGLN（例如 EGLN1；606425）活性，导致 HIF 减弱（参见603348）水平，增强人星形胶质细胞的增殖和软琼脂生长。科伊武宁等人（2012）得出的结论是，他们的发现定义了一种对映体特异性机制，IDH 突变脑肿瘤中积累的 R-2HG 通过该机制促进转化。

萨哈等人（2014）表明，突变的 IDH1 和 IDH2 通过产生 2-羟基戊二酸（2HG）和抑制 HNF4A（600281）（肝细胞身份和静止的主要调节因子）来阻止肝祖细胞进行肝细胞分化。相应地，在成年肝脏中表达突变 Idh 的基因工程小鼠模型表现出对肝损伤的异常反应，其特征是 Hnf4a 沉默、肝细胞分化受损以及细胞增殖水平显着升高。此外，IDH 和 KRAS（190070）突变（共存于人类肝内胆管癌（IHCC）亚型中的基因改变）共同驱动肝祖细胞的扩增、癌前胆管病变的发展以及进展为转移性 IHCC。萨哈等人（2014）得出的结论是，他们的研究提供了 IDH 突变、肝细胞命运和 IHCC 发病机制之间的功能联系，并提出了一种新的 IDH 驱动的恶性肿瘤的基因工程小鼠模型。

弗拉瓦汉等人（2016）表明，人类 IDH1 和 IDH2 突变神经胶质瘤在粘连蛋白（见 606462）和 CTCF（604167）结合位点表现出高度甲基化，从而损害了这种甲基化敏感绝缘体蛋白的结合。CTCF 结合减少与拓扑结构域之间绝缘的丧失和异常基因激活有关。弗拉瓦汉等人（2016）特别证明，结构域边界处 CTCF 的缺失会导致组成型增强子与受体酪氨酸激酶基因 PDGFRA（173490）（一种重要的神经胶质瘤癌基因）异常相互作用。用去甲基化剂处理 IDH 突变神经胶质瘤球可部分恢复绝缘体功能并下调 PDGFRA。相反，CRISPR 介导的 IDH 野生型神经胶质瘤球中 CTCF 基序的破坏上调了 PDGFRA 并增加了增殖。

吉美等人（2019）对 982 名急性髓系白血病（AML; 601626）患者的转录组进行分析，以确定 IDH2 和 SRSF2（600813）突变的频繁重叠，这些突变通过对表观基因组和 RNA 剪接的协调作用共同促进白血病的发生。尽管 IDH2 或 SRSF2 中的突变会产生不同的剪接变化，但突变体 IDH2 的共表达改变了突变体 SRSF2 的剪接效应，并导致比单独突变更深刻的剪接变化。与此一致的是，突变体 IDH2 和 SRSF2 的共表达导致致命性骨髓增生异常，具有体内增殖特征，并以单独使用任一突变时未观察到的方式增强自我更新。IDH2 和 SRSF2 双突变细胞表现出异常剪接和 INTS3（611347）（整合复合体成员）的表达减少，与 RNA 聚合酶 II 的停滞增加一致。异常的 INTS3 剪接与突变体 IDH2 共同导致白血病发生，并且依赖于突变体 SRSF2 与 INTS3 mRNA 中顺式元件的结合以及 INTS3 的 DNA 甲基化增加。吉美等人（2019）得出的结论是，他们的数据确定了白血病子集中表观遗传状态改变与剪接之间的致病性串扰，提供了剪接因子突变驱动骨髓恶性肿瘤发展的功能证据，并确定剪接体变化是 IDH2 突变白血病发生的介质。

▼ 分子遗传学

D-2-羟基戊二酸尿症2

Kranendijk 等人在 17 例 D-2-羟基戊二酸尿症病例中的 15 例中（参见 D2HGA2，613657），D2HGDH 基因（609186）没有突变（2010）发现了 IDH2 基因的杂合突变。15 名患者中，14 名患者有 arg140 至 gln 突变（R140Q；147650.0001），1 名患者有 arg140 至 gly 突变（R140G；147650.0002）。在 9 组父母中的 8 组中未能检测到这种突变，表明是新生突变，并且 D2HGA2 是常染色体显性性状。1 名患者的母亲表现出种系嵌合。

体细胞突变

严等人（2009）确定了 445 个中枢神经系统（CNS）肿瘤和 494 个非 CNS 肿瘤中 IDH1（147700）基因和相关 IDH2 基因的序列。在转染正常和突变 IDH1 和 IDH2 基因的培养神经胶质瘤细胞中测定了这些基因产生的蛋白质的酶活性。严等人（2009）在世界卫生组织（WHO） 70% 以上的 II 级和 III 级星形细胞瘤和少突胶质细胞瘤以及由这些低级别病变发展而来的胶质母细胞瘤中发现了影响 IDH1 氨基酸 132 的突变。IDH1 没有突变的肿瘤通常具有影响 IDH2 基因的类似氨基酸（R172）的突变。具有IDH1或IDH2突变的肿瘤具有独特的遗传和临床特征，并且具有此类肿瘤的患者比具有野生型IDH基因的患者具有更好的结果。4 个测试的 IDH1 和 IDH2 突变均降低了编码蛋白的酶活性。严等人（2009）得出结论，由 IDH1 和 IDH2 编码的 NADP（+）依赖性异柠檬酸脱氢酶突变发生在大多数几种类型的恶性神经胶质瘤中。

有关多发性软骨瘤病中体细胞 IDH1 和 IDH2 突变的讨论，请参见 Ollier 病（166000）和 Maffucci 综合征（614569）。

癌症基因组图谱研究网络（2013）使用全基因组测序（50 例）或全外显子组测序（150 例）以及 RNA 和 microRNA 测序，分析了 200 例临床注释的成人新发 AML 病例的基因组。 DNA甲基化分析。癌症基因组图谱研究网络（2013）在 39/200（20%）样本中发现了 IDH1 或 IDH2 基因的反复突变。

布鲁温等人（2013）指出，癌症基因组图谱研究网络（2013）的研究没有揭示哪些突变发生在创始克隆中（正如预期的疾病引发者那样），以及哪些突变发生在次要克隆中，随后导致疾病。米勒等人（2013）回应说，在他们的研究中，基因突变几乎全部发生在创始克隆中，包括 IDH2（创始克隆中 14 个突变中的 13 个）。他们鉴定了其他几个包含他们认为可能引发突变的基因，以及其他被认为可能是协同突变的基因突变。

▼ 动物模型

已知 IDH2 中精氨酸 140 和 172 处的突变会导致该蛋白质具有将 α-酮戊二酸转化为 2-羟基戊二酸（2HG）的新变体能力。阿克拜等人（2014）创建了具有 R140Q 和 R172K 突变的敲入转基因小鼠品系。这些突变的胚胎激活导致严重的表型，包括部分胚胎致死、矮小、震颤、癫痫发作、脑积水和心脏肥大，并在 3 至 7 周内死亡。成人有条件地激活肺、脾、肾、脑和心脏中的突变会导致嗜睡、呼吸短促、心脏增大、伴有心脏疤痕和心肌细胞凋亡的心肌病，以及与心力衰竭相关的循环充血。R172K 小鼠的这些症状比 R140Q 小鼠的症状发展得更快。心脏和骨骼肌的肌节组织和线粒体出现缺陷，心脏中 TCA 循环中间体的水平也降低。在大脑中，IDH2突变导致白质和灰质中弥漫性空泡白质脑病以及神经元轴突中充满膜碎片的空泡，但不影响细胞凋亡。心脏组织中的组蛋白分析显示 H3K4me3 水平增加，但 H3K27me3 或 H3K36me3 没有变化。基因表达谱显示糖原生物合成上调、糖原降解下调以及胶原生物合成和重组上调。化学染色显示肌肉中糖原积累增加，但脂质积累没有变化。恢复野生型 IDH2 表达可挽救小鼠表型，具体表现为血清 2HG 水平降低、心脏功能增强和总生存期增加。与具有对照肿瘤的小鼠相比，异种移植表达 IDH2 R140Q 的 U87 细胞的裸鼠具有更大的心脏和增加的凋亡肌细胞，这表明具有突变 IDH2 的细胞产生的 2HG 以旁分泌方式影响心脏功能。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 D-2-羟基戊二酸尿2
IDH2，ARG140GLN

Kranendijk 等人在 15 名 D-2-羟基戊二酸尿症 2（D2HGA2; 613657）患者中的 14 名中进行了研究（2010）在 IDH2 基因的核苷酸 419 处鉴定出 G 到 A 的转变，导致密码子 140（R140Q）处的 arg 到 gln 取代。这种突变在 14 名患者中的 13 名中从头发生，但在 1 名患有体细胞和种系嵌合体的患者母亲中被发现。体细胞 R140Q 突变已在急性髓系白血病中被发现，并被证明会导致 D-2-羟基戊二酸的异常产生（Ward 等，2010）。

诺塔等人（2013）报道了一名 D-2-羟基戊二酸尿症-2 患者，其 IDH2 中的 419G-A（R140Q）突变从头发生嵌合。

抑制癌症突变

王等人（2013）开发了一种小分子 AGI-6780，它能有效、选择性地抑制肿瘤相关突变 IDH2/R140Q。AGI-6780 与 IDH2/R140Q 复合的晶体结构表明，该抑制剂以变构方式结合在二聚体界面。稳态酶学分析结果与 AGI-6780 的变构和慢紧结合一致。AGI-6780 处理可在体外诱导 TF-1 红白血病细胞和原代人急性髓性白血病细胞的分化。王等人（2013）得出的结论是，这些数据提供了概念证明，即针对突变 IDH2/R140Q 的抑制剂可能具有作为癌症分化疗法的潜在应用。

.0002 D-2-羟基戊二酸尿2
IDH2，ARG140GLY

Kranendijk 等人在 1 名 D-2-羟基戊二酸尿症（D2HGA2；613657）患者中（2010）在 IDH2 基因的核苷酸 418 处发现了 C 到 G 的颠换，导致密码子 140（R140G）处的精氨酸到甘氨酸的取代。这种突变在受影响的个体中从头出现。

Nota 等人在患有 D2HGA2 的患者中（2013）鉴定了 R140Q 突变的杂合性。这种突变遗传自她未受影响的母亲，她是一位嵌合体携带者。