17-β-羟基类固醇脱氢酶 IV； HSD17B4

17-β-HSD IV
D-3-羟酰基-CoA 脱水酶/D-3-羟酰基-CoA 脱氢酶双功能蛋白
D-双功能蛋白、过氧化物酶体
DBP、过氧化物酶
体多功能蛋白 2；MFP2

HGNC 批准的基因符号：HSD17B4

细胞遗传学位置：5q23.1 基因组坐标（GRCh38）：5:119,452,497-119,542,332（来自 NCBI）

▼ 说明

HSD17B4 基因编码一种参与过氧化物酶体脂肪酸β-氧化的酶。它首先被鉴定为 17-β-雌二醇脱氢酶（Leenders 等，1996；van Grunsven 等，1998）。

多功能蛋白-2（MFP2），也称为 D-双功能蛋白，催化脂肪酸和脂肪酸衍生物过氧化物酶体 β 氧化的第二（水合）和第三（脱氢）反应（Ferdinandusse 等人总结，2006）。MFP2 的 2 种酶活性（烯酰基辅酶 A 水合酶和 D-3-羟酰基辅酶 A 脱氢酶）对于多种过氧化物酶体底物（超长链酰基辅酶A、支链酰基辅酶A，包括降植酰基）的氧化至关重要。 -CoA 和胆汁酸前体）（Lines 等人总结，2014 年）。

另请参见 L-双功能过氧化物酶体蛋白（EHHADH；607037）。D-和L-双功能蛋白具有不同的底物特异性。D-双功能蛋白催化直链和 2-甲基支链脂肪酸形成 3-酮酰基-CoA 中间体，并且还可以缩短胆固醇以形成胆汁酸。相反，L特异性双功能蛋白不具有后两种活性（Jiang等，1997）。

▼ 克隆与表达

亚当斯基等人（1995）从人肝脏 cDNA 文库中克隆了第四种 17-β-羟基类固醇脱氢酶 HSD17B4。HSD17B4 基因编码 736 个氨基酸的多肽，预计分子量约为 80 kD，与 3 个先前表征的 17-HSD（HSD17B1，109684；HSD17B2，109685；和 HSD17B3，605573）同一性低于 25%。Northern 印迹分析显示，HSD17B4 在许多组织中以大约 3.0 kb mRNA 转录物的形式表达，其中在肝脏、心脏、前列腺和睾丸中表达最高。亚当斯基等人（1995）在哺乳动物细胞中过表达该基因，发现 HSD17B4 显示出特异性的单向氧化 17-HSD 活性。

江等人（1996）从人肝脏中纯化并表征了中链烯酰辅酶 A 水合酶。通过免疫组织化学，他们证实了培养的人皮肤成纤维细胞的过氧化物酶体中存在该酶。江等人（1997）确定了中链烯酰辅酶A水合酶的DNA和肽序列，发现它与人17-β-羟基类固醇脱氢酶IV相同。天然酶是 77 kD 的多肽。

通过对猪酶的分析，Leenders 等人（1996）确定N末端区域（残基1-323）编码17-类固醇脱氢酶活性，而中心区域（残基324-596）催化水合酶活性。C 末端部分有利于 7-脱氢胆固醇和磷脂酰胆碱在体外膜之间的转移。作者强调了单一蛋白质催化不同反应的独特能力。

▼ 基因结构

莱德斯等人（1998）发现HSD17B4基因包含24个外显子，跨度超过100 kb。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Leenders 等人（1996）将 HSD17B4 基因定位到人类染色体 5q2。诺维科夫等人（1997）通过 FISH 将 HSD17B4 基因定位到染色体 5q2.3。

▼ 基因功能

由于 25-甲基和 24-羟基的存在，varanoyl-CoA 可能有 4 种立体异构体。通过分析人类肝脏的亚细胞部分，Novikov 等人（1997）发现过氧化物酶体 MFP2 催化 24R,25R-varanoyl-CoA 脱氢。通过水合反应，MFP2 还催化 24R,25R-varanoyl-CoA 的形成。

格林等人（1999）研究了人垂体前叶腺瘤中的 HSD17B1、-2、-3 和 -4 基因表达以及 HSD17B 雌激素活性。通过RT-PCR研究了42个垂体肿瘤和3个正常垂体中的HSD17B mRNA表达，研究了11个肿瘤中的HSD17B活性，并且HSD17B1在6个肿瘤中进行了体外免疫定位。在所有肿瘤亚型的 42 个腺瘤中，有 34 个（81%）检测到 HSD17B1 基因表达；在 42 个腺瘤中的 18 个（43%）中检测到 HSD17B2 mRNA，但在催乳素瘤中未检测到；在 42 个腺瘤中的 12 个（29%）中检测到 HSD17B3 mRNA，但在促肾上腺皮质激素瘤中未检测到；HSD17B4 在所有腺瘤亚型的 42 个腺瘤中的 20 个（48%）中表达。所有 4 种 HSD17B 亚型在人垂体前叶腺瘤中均有不同表达，也显示出 HSD17B 酶活性，表明 HSD17B 可能在调节局部细胞雌二醇水平中发挥重要作用。

▼ 分子遗传学

D-双功能蛋白缺乏症

Suzuki 等人在 2 名患有 D-双功能蛋白缺乏症的日本患者（261515）中（1997）在 HSD17B4 基因中鉴定出 2 个不同的纯合突变（601860.0001; 601860.0002）。这些患者之前已通过互补分析被诊断为 L-双功能蛋白缺乏症（Suzuki 等，1994）。

van Grunsven 等人在患有过氧化物酶体 β 氧化缺陷的婴儿中（1998）证明了 D-双功能蛋白缺陷是由 HSD17B4 基因纯合突变引起的（601860.0003）。

Watkins 等人最初报道了一名患有 D-双功能蛋白缺乏症的患者（1989），范格伦斯文等人（1999）在 HSD17B4 基因（601860.0007）中发现了纯合 2-bp 缺失。根据死后肝组织的免疫印迹分析，该患者最初被认为患有 L-双功能蛋白缺乏症。然而，重新分析显示极长链脂肪酸和胆汁酸中间体的积累，这很难与 L-双功能蛋白的孤立缺陷相协调。结果表明，大多数（如果不是全部）过氧化物酶体疾病被诊断为 L-双功能蛋白缺乏症的患者实际上是 D-双功能蛋白缺乏症。

中野等人（2001）报道了一名 D-双功能蛋白缺乏症患者，该患者是 HSD17B4 基因 2 个突变（601860.0001 和 601860.0005）的复合杂合子。

费迪南杜斯等人（2002）重新研究了 Goldfischer 等人的患者（1986），他是唯一一位报告推测存在过氧化物酶体 3-酮脂酰辅酶 A 硫解酶缺陷的患者（604054）。分子分析发现 HSD17B4 基因（601860.0006）中存在纯合缺失，证实了 D-双功能蛋白缺陷的诊断。

费迪南杜斯等人（2006）根据 110 名患者的分子分析报告了 DBP 缺乏的突变谱。他们通过 DBP cDNA 分析鉴定出 61 种不同的突变，其中 48 种以前从未报道过。使用晶体结构确定了蛋白质结构中不同致病氨基酸变化的预测影响。影响范围从催化氨基酸残基或与底物或辅因子直接接触的残基的替换到蛋白质折叠或亚基二聚化的干扰。为了研究 DBP 缺乏是否存在基因型-表型相关性，这些基于结构的分析与患者材料（培养的皮肤成纤维细胞和血浆）的广泛生化分析以及患者的现有临床信息相结合。他们发现，在临床和生化表现相对较轻的患者中发现的突变对蛋白质结构的损害小于在具有非常严重的表现的患者中发现的突变的影响。这些结果表明残余 DBP 活性的量与表型的严重程度相关。因此，数据表明，根据突变对蛋白质结构的预测影响，DBP 缺乏症存在基因型-表型相关性。

费迪南杜斯等人（2006）发现错义突变 G16S（601860.0003）是迄今为止导致 DBP 缺乏（III 型）的最常见突变，在他们的研究中等位基因频率约为 24%，并在 110 名患者中的 28 名中检测到。导致 DBP 缺乏（II 型）的第二个最常见突变是错义突变 N457Y（601860.0004），其等位基因频率约为 11%，在 13 名患者中发现。在检查了 5 名纯合性患者中，有 2 名患者在基因组水平上被证明是杂合子。

Ferdinandusse 等人在 I 型 DBP 缺乏的患者中（2006）只发现了缺失、插入和无义突变。除 3 个大的框内删除外，所有删除都会导致蛋白质被截短。两名 DBP II 型缺乏症患者的水合酶单元出现框内缺失。所有其他 II 型 DBP 缺陷患者的 DBP 水合酶单元编码区均存在错义突变。III 型 DBP 缺乏主要是由错义突变引起的，在 2 例病例中，是由脱氢酶单位编码区的 1 个氨基酸缺失引起的。

佩罗综合症 1

皮尔斯等人（2010）对一名患有 Perrault 综合征 1（PRLTS1; 233400）的女性进行了基因组 DNA 全外显子测序，该综合征的特征是卵巢发育不全和感音神经性耳聋，最初由 McCarthy 和 Opitz（1985）描述，并在HSD17B4 基因（601860.0008 和 601860.0009）。测序显示，先证者和她受影响的姐妹都是错义突变（Y217C）和无义突变（Y568X）的复合杂合子，而他们未受影响的母亲是错义突变杂合子。皮尔斯等人（2010）指出 Perrault 综合征和 DBP 缺乏症在临床上有重叠，并表明 HSD17B4 突变导致 DBP 缺乏症（轻微到足以让她们存活到青春期），除了已知的神经系统缺陷外，还可能导致女性卵巢发育不全。作者预测，由于受影响的姐妹可能只表达带有 Y217C 突变的蛋白质，因此她们将患有所谓的 III 型 DBP 缺陷，即脱氢酶活性缺陷。

McMillan 等人在 2 名患有佩罗综合征的欧洲血统兄弟中（2012）鉴定了 HSD17B4 基因中的复合杂合突变（A34V，601860.0010 和 I516T，601860.0011）。每个突变分别影响不同的结构域、脱氢酶和水合酶。这些突变是通过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。

Lines 等人在 3 名患有 Perrault 综合征的意大利同胞中（2014）鉴定了 HSD17B4 基因中的复合杂合错义突变（P513L，601860.0012 和 R543P，601860.0013），两者都会影响水合酶结构域。这些突变是通过全外显子组测序发现的。

▼ 动物模型

贝斯等人（2000）以预期的孟德尔比率获得了 Mfp2 -/- 小鼠。出生时，Mfp2 -/- 小鼠与野生型或 Mfp2 +/- 同窝小鼠没有区别，但 Mfp2 -/- 幼仔未能茁壮成长，大约三分之一在出生后的前 12 天内死亡。断奶时，幸存的 Mfp2 -/- 幼仔恢复了体重增加。成年 Mfp2 -/- 雌性具有生育能力，但 Mfp2 -/- 雄性则生育能力低下。Mfp2 -/- 小鼠在脑和肝磷脂中积累极长链脂肪酸，以及胆汁中未成熟的 C27 胆汁酸。膳食补充植醇（一种四甲基支链脂肪醇）显示 Mfp2 -/- 小鼠体内支链脂肪酸积累，并伴有严重的体重减轻以及白内障和共济失调的发展。Mfp2 -/- 小鼠肝脏中长链脂肪酸的氧化增强，表明 Mfp1（EHHADH; 607037）活性补偿性增加。在成年 Mfp2 -/- 小鼠中发现了成熟的 C24 胆汁酸，表明胆汁酸通过替代途径形成。贝斯等人（2000）得出结论，MFP2 降解 2-甲基支链脂肪酸、胆汁酸中间体和极长链脂肪酸。

▼ 等位基因变异体（13 个选定示例）：

.0001 D-双功能蛋白缺乏症
HSD17B4，52-BP DEL

Suzuki 等人在一名患有 D-双功能蛋白缺乏症的日本患者（261515）中（1997）在 HSD17B4 基因中发现了一个 52 bp 的缺失，导致 17 个氨基酸缺失并提前终止。死后肝组织研究证实 D-双功能蛋白不具有活性和免疫反应性。该患者先前被认为患有 L-双功能蛋白缺乏症（Suzuki 等，1994）。

.0002 D-双功能蛋白缺乏
HSD17B4，237-BP DEL

Suzuki 等人在一名患有 D-双功能蛋白缺乏症的日本患者（261515）中（1997）在 HSD17B4 基因中发现了 237 bp 的缺失，导致 79 个氨基酸的缺失。死后肝组织研究证实 D-双功能蛋白不具有活性和免疫反应性。该患者先前被认为患有 L-双功能蛋白缺乏症（Suzuki 等，1994）。

.0003 D-双功能蛋白缺乏症
HSD17B4、GLY16SER

van Grunsven 等人在患有 D-双功能蛋白缺乏症（261515）的婴儿中（1998）在 HSD17B4 基因中发现了一个 46G-A 转变，导致罗斯曼折叠的一个重要环内发生 gly16 到丝氨酸（G16S）的取代，形成 NAD（+）结合位点。生化分析表明，D-双功能蛋白的3-羟酰基-CoA脱氢酶活性完全失活，而烯酰基-CoA水合酶成分则具有活性。他们的研究结果表明，D-双功能蛋白在过氧化物酶体β-氧化途径中发挥着重要作用，而L-特异性双功能蛋白无法弥补这一作用。父母双方都是突变杂合子。

范格伦斯文等人（1999）在补充研究的基础上证明了另外 9 名先前被认为缺乏 L-双功能蛋白的患者存在 G16S 突变。研究结果证实了这些病例中 D-双功能蛋白缺乏。

.0004 D-双功能蛋白缺乏症
HSD17B4，ASN457TYR

van Grunsven 等人在 2 名不相关的 D-双功能蛋白缺乏症患者（261515）中进行了研究（1999）鉴定了 HSD17B4 基因中的纯合 1369A-T 颠换，导致 asn457 到 tyr（N457Y）取代。两名患者的 D-双功能蛋白的烯酰辅酶 A 水合酶结构域均存在孤立的缺陷。两名患者均出现过氧化物酶体β-氧化异常，极长链脂肪酸和支链脂肪酸升高，但胆汁酸中间体水平正常。两名患者均为近亲父母所生。对 15 名白种人对照受试者的 D-双功能蛋白 cDNA 进行序列分析，未发现 N457Y 突变。酿酒酵母中 N457Y 突变的表达证实它是致病突变。对患者成纤维细胞匀浆的免疫印迹分析显示，全长 D-双功能蛋白的蛋白水平大幅降低，而在过氧化物酶体内处理后产生的烯酰辅酶 A 水合酶成分却检测不到，表明该突变导致蛋白不稳定。

.0005 D-双功能蛋白缺乏症
HSD17B4、ARG106PRO

Nakano 等人在一名患有 D-双功能蛋白缺乏症（261515）的男性患者中（2001）鉴定了 HSD17B4 基因中 2 个突变的复合杂合性：317G-C 颠换，导致 arg106 到 pro（R106P）取代，以及 52 bp 缺失（601860.0001）。这些突变与蛋白质功能的完全丧失有关。

.0006 D-双功能蛋白缺乏症
HSD17B4，138-BP DEL

Ferdinandusse 等人在患有 D-双功能蛋白缺乏症（261515）的患者中（2002）在 HSD17B4 基因中鉴定出一个纯合的 138 bp 缺失，从外显子 3 的第 145 个碱基对延伸到 DBP 基因的内含子 3 的前 63 个碱基对。这种缺失导致外显子 3 的跳过。该患者最初由 Goldfischer 等人报道（1986）和施拉姆等人（1987）是唯一一位报道过氧化物酶体 3-酮脂酰辅酶 A 硫解酶（604054）缺乏症的患者。然而，重新分析显示脑组织中硫解酶正常且缺乏 D-双功能蛋白。

.0007 D-双功能蛋白缺乏症
HSD17B4、2-BP DEL、422AG

Watkins 等人最初报道了一名患有 D-双功能蛋白缺乏症（261515）的患者（1989），范格伦斯文等人（1999）在 HSD17B4 基因中发现了一个纯合的 2-bp 缺失（422delAG），导致 490 位提前终止密码子和 163 个氨基酸的缩短蛋白。该患者最初被认为患有L-双功能蛋白缺乏症。

.0008 佩罗综合征 1
HSD17B4, TYR217CYS

McCarthy 和 Opitz（1985）以及 Fiumara 等人先前描述了 2 名患有 Perrault 综合征的姐妹（PRLTS1; 233400）（2004），皮尔斯等人（2010）鉴定了 HSD17B4 基因外显子 9 中 605A-G 转变的复合杂合性，导致该蛋白质的高度保守区域中的 tyr217-to-cys（Y217C）取代，以及外显子中的 1704T-A 颠换20，导致 tyr568 到 ter（Y568X；601860.0009）的替换。他们未受影响的母亲被发现具有 Y217C 突变杂合子，而在 1,092 名对照个体中未检测到这两种突变。使用淋巴母细胞 cDNA 的表达分析表明，相对于 Y217C 转录物，Y568X 转录物的表达水平非常低，表明 Y568X 经历无义介导的衰变，而 Y217C 的表达更稳定。

.0009 佩罗综合征 1
HSD17B4，TYR568TER

Pierce 等人讨论了 HSD17B4 基因中的 tyr568-to-ter（Y568X）突变，该突变在 2 名患有 Perrault 综合征的姐妹（PRLTS1; 233400）中以复合杂合状态发现（2010），参见 601860.0008。

.0010 佩罗综合症 1
HSD17B4，ALA34VAL

McMillan 等人在 2 名患有 Perrault 综合征的欧洲血统青少年兄弟中（PRLTS1; 233400）（2012）鉴定了 HSD17B4 基因中的复合杂合突变：c.101C-T 转变，导致脱氢酶结构域中的 ala34-to-val（A34V）取代，以及 c.1547T-C 转变，导致 ile516水合酶结构域中的 -to-thr（I516T; 601860.0011）取代。这些突变是通过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。麦克米兰等人（2012）假设相对温和的表型是由于每个等位基因上只有 1 个功能性 HSD17B4 结构域受到影响。DBP 水合酶和脱氢酶活性有所降低，但可检测到，患者成纤维细胞中的降植烷酸 β-氧化也有所减少。免疫印迹分析未检测到 45-kD DBP 片段；然而，过氧化物酶体和血浆极长链和支链脂肪酸正常。

.0011 佩罗综合征 1
HSD17B4，ILE516THR

McMillan 等人讨论了 HSD17B4 基因中的 ile516 至 thr（I516T）突变，该突变在患有 Perrault 综合征的 2 名兄弟（PRLTS1；233400）中以复合杂合状态发现（2012），参见 601860.0010。

.0012 佩罗综合症 1
HSD17B4, PRO513LEU

Lines 等人在 3 名意大利同胞中，包括 2 名姐妹，患有 Perrault 综合征（PRLTS1；233400）（2014）鉴定了 HSD17B4 基因中的复合杂合突变：c.1537C-A 颠换，导致 pro513 到 leu（P513L）取代，以及 c.1628G-C 颠换，导致 arg543 到 pro（R543P；601860.0013）替代。通过全外显子组测序发现的突变发生在水合酶结构域活性位点内高度保守的残基处，并与家族中的疾病分离。它们根据 dbSNP、1000 Genomes Project、Exome Variant Server 数据库以及 130 个本地对照外显子组进行筛选。患者细胞的免疫印迹分析显示 DBP 烯酰辅酶 A 水合酶活性显着降低，并且不存在含有水合酶结构域的 45-kD 翻译后片段。所有患者的实验室研究显示血清总胆汁酸增加，但植酸和超长链脂肪酸正常。患者成纤维细胞显示降植烷酸的β-氧化减少。过氧化物酶体形态正常。

.0013 佩罗综合症 1
HSD17B4, ARG543PRO

Lines 等人讨论了 HSD17B4 基因中的 arg543-to-pro（R543P）突变，该突变在 Perrault 综合征（PRLTS1; 233400）同胞中以复合杂合状态被发现（2014），参见 601860.0012。