N-聚糖酶1； NGLY1
肽-N-聚糖酶 1，酿酒酵母，同源物；PNG1
HGNC 批准的基因符号：NGLY1
细胞遗传学定位：3p24.2 基因组坐标（GRCh38）：3:25,718,944-25,790,039（来自 NCBI）
▼ 说明
NGLY1 基因编码 N-聚糖酶（EC 3.5.1.52），这是一种高度保守的酶，可在蛋白质被蛋白酶体降解之前通过裂解聚糖链来催化错误折叠的 N-连接糖蛋白的去糖基化（Zhou et al., 2006）。NGLY1 是内质网相关降解（ERAD） 途径的细胞质成分，可识别和降解错误折叠的糖蛋白（Enns 等人总结，2014）。
▼ 克隆与表达
通过 EST 数据库分析，Suzuki 等人（2000） 鉴定了酵母 Png1 的几种同源物，包括人类 NGLY1。在酵母中，Png1 在细胞质和细胞核中表达。
铃木等人（2003） 克隆了小鼠 Ngly1，并通过数据库分析，他们鉴定了人类 NGLY1。推导的 654 个氨基酸的人类蛋白质包含 N 端 PUB/PUG 蛋白质-蛋白质相互作用结构域和包含活性位点催化三联体的中心转谷氨酰胺酶样基序。小鼠和人类 NGLY1 在这两个域中具有 98% 的同一性。Northern blot分析检测到Ngly1在所有检查的小鼠组织中表达，其中睾丸中表达最高。
▼ 生化特征
周等人（2006） 将小鼠 Ngly1 C 端结构域的晶体结构解析至 2 埃分辨率。C 端结构域具有 β 三明治结构，由 2 层组成，分别包含 9 条和 8 条反向平行 β 链，以及 3 个额外的短螺旋。周等人（2006） 鉴定了几个参与结合 N-连接寡糖链的甘露糖部分的暴露于溶剂的残基。生化分析表明C端结构域增强了Ngly1的催化活性。
▼ 基因结构
铃木等人（2003） 确定 NGLY1 基因包含 12 个外显子，跨度约为 70 kb。小鼠基因也有类似的组织。
▼ 测绘
通过辐射混合分析，铃木等人（2003） 将人类和小鼠 NGLY1 基因分别定位到 3 号和 14 号染色体。数据库分析表明人类基因定位于染色体 3p24。
▼ 基因功能
铃木等人（2000） 发现重组酵母 Png1 是可溶的。酵母中 Png1 的缺失延迟了羧肽酶 Y 突变体的降解。
Lehrbach 等人利用系统发育和突变分析（2019） 鉴定了秀丽隐杆线虫 Skn1a（POU2F3; 607394） 上的 4 个保守的 N-糖基化位点。从 ER 释放 N-糖基化 Skn1a 后，线虫 Skn1a 被 Png1 去糖基化，将天冬酰胺残基转化为天冬氨酸残基。随后，去糖基化的 Skn1a 被 Ddi1 天冬氨酸蛋白酶进行蛋白水解切割，生成截短且活化的 Skn1a。Ddi1 依赖性蛋白酶裂解去除了 Skn1a 的 N 端 ER 靶向结构域，从而使蛋白质能够逃脱蛋白酶体降解。莱尔巴赫等人（2019）表明，4个天冬酰胺残基转化为天冬氨酸残基可能为该结构域引入了新功能，例如对于蛋白酶体亚基基因的转录调节至关重要的辅因子的结合位点。与这些结果一致，截短和去糖基化的 Skn1a 持续增加了线虫中的蛋白酶体水平并增强了蛋白质稳态，并保护它们免受蛋白质聚集。
▼ 分子遗传学
通过对一个儿童患有先天性去糖基化障碍（CDDG1；615273）的家庭进行全外显子组测序，Need 等人（2012） 发现男孩的 NGLY1 基因有 2 个突变为复合杂合子：遗传自母亲的外显子 12（610661.0001） 中的移码突变和遗传自父亲的外显子 8（R401X; 610661.0002） 中的无义突变。需要等人（2012） 比较了从患者、其父母和 3 名对照者血液中提取的白细胞中 NGLY1 蛋白的表达。与对照组相比，父母双方的表达均减少，并且患者的 NGLY1 水平几乎无法辨别。
Enns 等人在来自 3 个患有 CDDG1 家族的 5 名患者中（2014） 鉴定了 NGLY1 基因中的纯合 R401X 突变。所有患者都是白人和欧洲血统，这表明存在创始人突变的可能性。另外两名患者被发现携带双等位基因 NGLY1 突变（610661.0003-610661.0005）。患者患有全身发育迟缓、肌张力低下和运动障碍。其他特征包括泪液减少或泪液增多、肝酶异常、小头畸形和癫痫发作。肝活检显示液泡中储存物质的细胞质积聚，与完整但错误折叠的糖蛋白的积聚一致。恩斯等人（2014） 的结论是，该疾病是由 ERAD 通路和胞质蛋白酶体功能障碍引起的。
通过全外显子组测序，Panneman 等人（2020） 在 4 名 CDDG1 患者中鉴定出 NGYL1 基因（610661.0002; 610661.0006-610661.0008） 的纯合或复合杂合突变。所有 4 名患者的肌肉组织和成纤维细胞的蛋白质印迹分析显示 NGLY1 蛋白不表达。在患者成纤维细胞和肌肉组织中发现了线粒体功能障碍的证据。与对照组相比，患者 2 和 4 中的成纤维细胞线粒体更小且分支更少，并且与对照组相比，患者 4 的成纤维细胞中的最大呼吸和基础呼吸减少。对所有 4 名患者肌肉组织的生化评估显示，丙酮酸和苹果酸氧化导致线粒体 ATP 产生减少。
▼ 等位基因变异体（8 个精选示例）：
.0001 先天性去糖基化障碍 1
NGLY1, 1-BP DEL, 1891C
Need 等人使用全外显子组测序，对患有先天性去糖基化障碍（CDDG1; 615273） 的男孩及其父母进行了研究（2012） 发现这个男孩的 NGLY1 基因有 2 个突变，是复合杂合子：遗传自母亲的第 12 号外显子的移码突变和遗传自父亲的第 8 号外显子的无义突变。移码突变由 1 bp 缺失（c.1891delC） 引起，无义突变（R401X; 610661.0002） 由 1201A-T 颠换引起（Shashi, 2013）。
.0002 先天性去糖基化障碍 1
NGLY1、ARG401TER
Need 等人讨论了 NGLY1 基因中的 arg401-to-ter（R401X） 突变，该突变在患有先天性去糖基化障碍（CDDG1; 615273） 的患者中以复合杂合状态发现（2012），参见 610661.0001。
Enns 等人在来自 3 个患有 CDDG1 家族的 5 名患者中（2014） 在 NGLY1 基因的外显子 8 中发现了纯合的 c.1201A-T 颠换，导致 arg401 到 ter（R401X） 的取代。所有患者都是白人和欧洲血统，这表明存在创始人突变的可能性。在外显子组变异服务器数据库中，R401X 突变在欧洲血统的 8,598 条染色体中发现了 2 条，在非裔美国人染色体中也发现了一次。
R401X 突变是 Lam 等人研究的 12 名个体中最常见的突变（2017），占7个等位基因。
Panneman 等人在 3 名不相关的 CDDG1 患者中（2020） 鉴定了 NGLY1 基因中的 R401X 突变：患者 2 是该突变的纯合子，而患者 1 也有 c.849T-G 颠换，导致 cys283-to-trp（C283W; 610661.0006） 替换，并且患者3 具有 c.1067A-G 转变，导致 glu356 至甘氨酸（E356G；610661.0007）取代。通过全外显子组测序鉴定出突变，所有家庭的父母均被确认为携带者。患者肌肉组织和成纤维细胞的蛋白质印迹分析显示 NGLY1 蛋白不表达。
.0003 先天性去糖基化障碍 1
NGLY1，1-BP DUP，1370G
Enns 等人在一名患有先天性去糖基化障碍（CDDG1；615273）的意大利女孩中（2014） 在 NGLY1 基因的外显子 9 中发现了纯合 1-bp 重复（c.1370dupG），导致移码和提前终止（Arg458fsTer）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与该家族中的疾病分离，并且在外显子组变异服务器数据库中未发现。
.0004 先天性去糖基化障碍 1
NGLY1、3-BP DEL、1205TTC
Enns 等人在一名患有先天性去糖基化障碍（CDDG1；615273）的 4 岁欧洲裔白人女孩中（2014） 鉴定了 NGLY1 基因中 2 个突变的复合杂合性：3 bp 缺失（c.1205_1207delTTC），导致 1 个残基（402del） 缺失，以及 c.1570C-T 转变，导致 arg542- to-ter（R542X；610661.0005）替代。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。
.0005 先天性去糖基化障碍 1
NGLY1，ARG542TER
Enns 等人讨论了 NGLY1 基因中的 arg542-to-ter（R542X） 突变，该突变在患有先天性去糖基化障碍（CDDG1; 615273） 的患者中以复合杂合状态发现（2014），参见 610661.0004。
.0006 先天性去糖基化障碍 1
NGLY1、CYS283TRP
讨论 NGLY1 基因中的 c.849T-G 颠换，导致 cys283-to-trp（C283W） 取代，这是 Panneman 在患有先天性去糖基化障碍（CDDG1; 615273） 的患者中发现的复合杂合状态等人（2020），参见 610661.0002。
.0007 先天性去糖基化障碍 1
NGLY1、GLU356GLY
讨论 NGLY1 基因中的 c.1067A-G 转变，导致 glu356 到 gly（E356G） 取代，这种取代是由 Panneman 在先天性去糖基化障碍（CDDG1; 615273） 患者的复合杂合状态中发现的等人（2020），参见 610661.0002。
.0008 先天性去糖基化障碍 1
NGLY1、1-BP DEL、NT1837
Panneman 等人在一名患有先天性去糖基化障碍（CDDG1; 615273） 的北非患者中（2020） 鉴定了 NGLY1 基因中 1 bp 缺失（c.1837del） 的纯合性，预计会导致移码和提前终止（Ile613PhefsTer6）。通过全外显子组测序鉴定出该突变，父母被确认为携带者。患者肌肉和成纤维细胞的蛋白质印迹分析显示 NGLY1 蛋白不表达（在 Panneman 等人（2020） 的文章中，移码在表 1 中被指定为 Gln613fs，但在文本中被指定为 Ile613Phefs6。Rodenburg（2020） 确认 Ile613Phefs6 是正确的。）
