原胶原-赖氨酸，2-酮戊二酸 5-双加氧酶 3； PLOD3

赖氨酸羟化酶 3； LH3
赖氨酰羟化酶3

HGNC 批准的基因符号：PLOD3

细胞遗传学位置：7q22.1 基因组坐标（GRCh38）：7:101,205,984-101,217,581（来自 NCBI）

▼ 说明

赖氨酰羟化酶（LH；EC 1.14.11.4）是 2-酮戊二酸依赖性双加氧酶家族的成员，是一种修饰胶原蛋白中赖氨酰残基的酶。 LH 有 3 种不同的同工酶，由 3 个不同的基因编码： LH1，由 PLOD1（153454）编码； LH2，由 PLOD2 编码（601865）；和LH3，由PLOD3编码。除了 LH 活性外，LH3 还具有胶原半乳糖基转移酶（GT；EC 2.4.1.50）和葡萄糖基转移酶（GGT；EC 2.4.1.66）活性（Salo 等，2008）。

▼ 克隆与表达

帕索亚等人（1998）克隆了人赖氨酰羟化酶-3。 LH3 cDNA 克隆编码 738 个氨基酸的多肽，包括 24 个残基的信号肽。加工的人PLOD3和PLOD1多肽之间的总体氨基酸序列同一性为59%，加工的PLOD3和PLOD2多肽之间的总体氨基酸序列同一性为57%，而与加工的秀丽隐杆线虫多肽的同一性仅为45%。催化位点的所有 4 个关键残基（2 个组氨酸、1 个天冬氨酸和 1 个精氨酸）在所有这些多肽中都是保守的。发现 PLOD3 的 mRNA 在多种组织中表达，但 3 个同工酶 mRNA 的表达模式似乎存在明显差异。发现通过杆状病毒载体在昆虫细胞中表达的重组 PLOD3 比在相同细胞类型中表达的 PLOD1 更可溶。重组 PLOD3 和 PLOD1 同工酶之间没有发现催化特性差异。已知赖氨酰羟化酶 1 活性缺陷会导致 Ehlers-Danlos 综合征的 VI 型变异体（225400）；人们认为 PLOD3 的缺陷可能导致 EDS 的某些其他变异或某些其他结缔组织的遗传性疾病。

Valtavaara 等人孤立且同时地（1998）表征了赖氨酰羟化酶-3 基因。他们发现 PLOD3 的表达在成人组织中受到高度调控。在心脏、胎盘和胰腺的多个组织 RNA 印迹上获得了与 2.75 kb mRNA 相对应的强杂交信号。 cDNA 的体外表达导致合成一种蛋白质，该蛋白质将胶原序列中的赖氨酰残基羟基化为非三螺旋构象。

▼ 测绘

瓦尔塔瓦拉等人（1998）通过对 13 个人类/啮齿动物杂交克隆进行 Southern 印迹分析，将 PLOD3 基因定位到 7 号染色体，并通过荧光原位杂交定位到 7q22。他们将同源的大鼠基因定位到 12 号染色体。已知人类 7 号染色体和大鼠 12 号染色体部分同源，如保守同线性所示。西皮拉等人（2000）将小鼠同源物对应到 5 号染色体。

▼ 基因功能

海基宁等人（2000）确定由sf9昆虫细胞和COS-7细胞转染和表达的PLOD3显示出赖氨酰羟化酶和胶原GGT活性。 PLOD3 在两个系统中的表达均导致酶的分泌。通过突变分析，Heikkinen 等人（2000）表明，PLOD3 最后 70 个 C 端氨基酸的丢失导致酶保留大约一半的 GGT 活性，但没有 LH 活性。此外，asp669 到 ala 的突变降低了 LH 活性，但对 GGT 活性没有影响。 PLOD1 和 PLOD2 均未表现出 GGT 活性。

▼ 分子遗传学

萨洛等人（2008）研究了一名女性患者，该患者患有一种独特的结缔组织疾病，包括颅面畸形、感音神经性耳聋、进行性脊柱侧凸、马蹄内翻足、骨质减少和病理性骨折等骨骼特征，以及手指和脚趾容易瘀伤和皮肤起泡（BCARD ；612394）。当萨洛等人（2008）分析了先证者尿中吡啶鎓胶原交联，他们发现不存在吡啶啉二糖成分（Glc-Gal-PYD），该成分通常包含约 15% 的游离吡啶啉交联。 LH3 cDNA 分析揭示了 2 个复合杂合突变：错义突变（N223S；603066.0001）和移码突变（2071delT；603066.0002）。两种突变均位于负责胶原糖基转移酶（GT/GTT）和赖氨酰羟化酶活性的 LH3 氨基酸序列的保守区域。

▼ 动物模型

胶原蛋白携带羟基赖氨酸残基，作为碳水化合物单元的附着位点，对于交联的稳定性很重要，但一直被认为对于脊椎动物的生存不是必需的。劳塔沃玛等人（2004）培育出 Lh3 基因有针对性失活的小鼠。无效胚胎在胚胎第 8.5 天（E8.5）之前似乎发育正常，但此后发育迟缓，在 E9.5 左右死亡。电子显微镜显示基底膜（BM）碎片，免疫电子显微镜在扩张的内质网和细胞外聚集体中检测到 IV 型胶原蛋白（COL4A1; 120130），但不存在典型的 BM 染色。 IV 型胶原免疫荧光也可见到无定形的细胞内和细胞外颗粒。劳塔沃玛等人（2004）提出 IV 型胶原蛋白的过早聚集是由于缺乏羟基赖氨酸连接的碳水化合物，因此羟基赖氨酸连接的碳水化合物可能在其超分子组装中发挥重要作用。他们得出的结论是，LH3 对于 IV 型胶原蛋白的生物合成和早期发育过程中的 BM 稳定性是不可或缺的，并且 LH3 功能的丧失会导致胚胎致死。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 骨骼脆弱，伴有挛缩、动脉破裂和耳聋
PLOD3、ASN223SER

Salo 等人在一名患有新型结缔组织疾病（BCARD; 612394）的女性患者中（2008）鉴定了 PLOD3 基因中 2 个突变的复合杂合性：668A-G 转变导致糖基转移酶（GT/GTT）结构域区域中的 asn223 到 Ser（N223S）取代，以及 1 个碱基对缺失（2071delT；603066.0002）。 2071delT 突变导致翻译移码，产生过早翻译终止密码子（Cys691AlafsTer9）。该突变等位基因产生被截短 40 个氨基酸的蛋白质，并在最后 8 个 C 端氨基酸中偏离了 LH3 序列。错义突变遗传自父亲，缺失则遗传自母亲。具有 N223S 突变的重组 LH3 的酶活性测定表明，LH3 的胶原蛋白 GT 和 GTT 活性显着降低，并且 LH 活性也降低至正常水平的大约一半。具有移码突变的重组 LH3 的酶活性测定导致 LH3 的 LH 活性完全丧失以及胶原 GT 和 GTT 活性降低。

.0002 骨骼脆弱，伴有挛缩、动脉破裂和耳聋
PLOD3，1-BP DEL，2071T

Salo 等人讨论了在患有新型结缔组织疾病（BCARD; 612394）的患者中以复合杂合状态发现的 PLOD3 基因（2071delT）中的 1-bp 缺失（2008），参见 603066.0001。