磷酸核糖氨基咪唑羧化酶； PAICS

空气羧化酶； AIRC
SAICAR合成酶

HGNC 批准的基因符号：PAICS

细胞遗传学位置：4q12 基因组坐标（GRCh38）：4:56,410,507-56,464,578（来自 NCBI）

▼ 说明

AIR 羧化酶（EC 4.1.1.21）/SAICAR 合成酶（EC 6.3.2.6） 是一种双功能酶，其活性分别是嘌呤生物合成步骤 6 和 7 所必需的（Brayton 等人总结，1994 年）。

▼ 克隆与表达

希尔德等人（1990）利用酿酒酵母突变的功能互补分离出与ade-2（磷酸核糖氨基咪唑羧化酶；EC 4.1.1.21）酵母突变互补的人类cDNA克隆。相同的 cDNA 还补充了 ade-1（磷酸核糖氨基咪唑琥珀酰胺合成酶；EC 6.3.2.6）；因此，这是一种双功能酶。尽管这些酶是由酵母中不同染色体上的基因编码的，但它们的酶活性是从鸡肝中共同纯化的，并且这个单一 cDNA 克隆对两种活性的互补表明该酶在人类中具有双功能。

▼ 测绘

巴顿等人（1991） 通过使用灭活的仙台病毒将携带 Ade（-）D 突变的中国仓鼠卵巢（CHO） 细胞与人类淋巴细胞融合，将 PAICS 基因定位到 4 号染色体。其中两个分离的亚克隆仅包含易位到 CHO 染色体上的人类 4 号染色体的长臂，从而提供了相关基因位于 4q 上的证据。 Barton 等人通过对 2 个含有 4 号染色体的亚克隆进行 BrdU 可见光分离（1991） 证明所有分离的嘌呤营养缺陷型细胞系均显示 4q 缺失。值得注意的是，这种双功能酶与单功能酶 PPAT（172450） 对应到相同的一般区域，后者催化从磷酸核糖焦磷酸（PRPP） 产生 AMP 的生物合成途径的第一步，并对应到 4pter-q21。

布雷顿等人（1994） 证明，在人类中，就像在鸡中一样，GPAT 基因（172450） 催化嘌呤生物合成中的第一个且可能是限速反应，该基因是紧密相连和发散转录的。人类的基因间区域约为 625 bp，鸡的基因间区域约为 229 bp。尽管高等真核生物中有几个双向转录的例子，但 GPAT-AIRC 是第一个紧密耦合基因双向转录的例子，这些基因在结构上不相关，但参与相同的途径。这可能是原核操纵子的真核等价物。

▼ 分子遗传学

Pelet 等人在来自法罗群岛的 2 名患有磷酸核糖氨基咪唑羧化酶缺乏症的同胞中（PAICSD；619859）（2019） 鉴定出 PAICS 基因中的纯合突变（K53R; 172439.0001）。该突变经全外显子组测序鉴定并经桑格测序证实，在父母中以杂合状态存在。对患者成纤维细胞的测试表明 PAICS 酶活性仅为对照水平的 10%。在嘌呤耗尽的培养基中生长的患者成纤维细胞无法形成嘌呤体，并且通过转染野生型 PAICS 恢复了嘌呤体的形成。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 磷酸核糖氨基咪唑羧化酶缺乏症（1 个家族）
PAICS，LYS53ARG（rs192831239）

Pelet 等人发现，来自法罗群岛的 2 名患有磷酸核糖氨基咪唑羧化酶缺陷症的同胞（PAICSD；619859） 是近亲父母所生（2019） 鉴定了 PAICS 基因外显子 2 中 c.158A-G 转换（c.158A-G, NM_001079525.1） 的纯合性，导致 lys53 到 arg（K53R） 取代。该突变经全外显子组测序鉴定并经桑格测序证实，在父母中以杂合状态存在。该突变存在于 gnomAD 中，非芬兰欧洲人的等位基因频率为 0.001，非洲人为 0.0002，拉丁美洲人为 0.0007。分子模型预测该突变会导致 PAICS 酶袋不稳定。与对照相比，患者成纤维细胞中的 PAICS 酶活性降低至 10%，杂合父母和杂合同胞的成纤维细胞中 PAICS 酶活性降低至 50%。