ε-三甲基赖氨酸羟化酶； TMLHE

TMLH
丁甜菜碱-γ,2-酮戊二酸双加氧酶 2; BBOX2

HGNC 批准的基因符号：TMLHE

细胞遗传学位置：Xq28 基因组坐标（GRCh38）：X:155,489,011-155,612,952（来自 NCBI）

▼ 说明

ε-N-三甲基赖氨酸羟化酶（EC 1.14.11.8）在L-肉碱生物合成的第一步中催化ε-N-三甲基赖氨酸转化为β-羟基-N-ε-三甲基赖氨酸（Vaz等人，2001）。

▼ 克隆与表达

Vaz 等人通过纯化大鼠肾 Tmlhe，然后进行肽测序和 EST 数据库分析（2001） 鉴定了人类和啮齿动物 TMLHE，他们将其称为 TMLH。推导的 421 个氨基酸的人 TMLHE 和 405 个氨基酸的大鼠 Tmlhe 蛋白的计算分子量分别为 49.5 kD 和 47.5 kD，并且具有 92% 的氨基酸同一性。亚细胞分级分离将大鼠 Tmlhe 定位于线粒体。 Rat Tmlhe 被合成为 47.5 kD 的前体，很可能通过线粒体靶向信号的裂解被加工成大约 43 kD 的蛋白质。凝胶过滤分析显示大鼠Tmlhe为87-kD条带，表明Tmlhe形成同型二聚体。

蒙弗雷戈拉等人（2007） 使用 5-和 3-prime PCR 来表征 TMLHE 基因组序列。他们鉴定了由 3-prime 外显子 7a/8a（他们将其称为 TMLHa 和 TMLHa-s）和外显子 7b/8b（他们将其称为 TMLHb 和 TMLHb-s）产生的 4 个剪接变体。 TMLHa 是预测的 421 个氨基酸的蛋白质，TMLHb 是预测的 399 个氨基酸的蛋白质。含有外显子 6b、7c 和 7d 的剪接变体 TMLHc、TMLHd 和 TMLHe 分别预测 332、376 和 383 个氨基酸的截短蛋白质。此外，他们还鉴定了由替代的 5-prime 外显子 1a 和 1b 产生的 2 个剪接变体，他们将其命名为 TMLHf 和 TMLHg，分别跳过外显子 2 和 3。对人体组织的 RT-PCR 分析在睾丸、骨骼肌、成人大脑、肝脏、心脏、肾脏和胃中检测到外显子 1a 变异，而仅在骨骼肌和心脏中检测到外显子 1b 变异。在所有检查的组织中均检测到所有 3-prime 剪接变体。小鼠胚胎的原位杂交检测到 Tmlh mRNA 从胚胎第 9 天开始就普遍表达。到胚胎第 12.5 天，肝脏、肺和脑中检测到较高水平的 Tmlh 表达。在出生后的小鼠大脑中，Tmlh 显示出特定的神经元模式，在小脑的浦肯野细胞层、齿状回的海马区以及 CA1、CA2 和 CA3 锥体细胞中表达。

▼ 基因功能

瓦兹等人（2001） 表明，大鼠和人 TMLHE 在 COS 细胞中表达时均表现出高ε-三甲基赖氨酸羟化酶活性。瓦兹等人（2001） 确定了 Tmlhe 最适 pH 值在 6.5 和 7.5 之间，计算了其他动力学值，并指出这些值与早期酶学研究中检测到的值一致。

蒙弗雷戈拉等人（2007） 表明 TMLHa 和 TMLHb 亚型在人体组织中普遍共表达，并且 TMLHb 的存在可能对 TMLHa 酶活性产生负调节作用。荧光素酶报告基因检测显示，3-prime UTR 剪接变体 TMLHa-s、TMLHb-s、TMLHc、TMLHd 和 TMLHe 几乎检测不到活性，而 TMLHb 的活性比 TMLHa 低 3 倍。

▼ 基因结构

蒙弗雷戈拉等人（2007） 确定 TMLHE 基因包含 8 个外显子，跨度 250 kb。有 2 个由 5-prime 外显子 1a 和 1b 的选择性剪接产生的剪接变体，以及由 3-prime 外显子 7a/8a、7b/8b、6b、7c 和 7d 的选择性剪接产生的 7 个剪接变体。

▼ 测绘

通过数据库分析，Vaz 等人（2001） 将 TMLHE 基因定位到染色体 Xq28。

▼ 分子遗传学

Celestino-Soper 等人在一名 X 连锁自闭症 6（AUTSX6；300872） 患者中进行了研究（2011） 发现 TMLHE 基因的外显子 2 缺失，该基因编码肉碱生物合成中的第一个酶。该患者还患有 TMLHE 缺陷。塞莱斯蒂诺-索珀等人（2012） 确定 TMLHE 外显子 2 的缺失会导致酶缺乏，导致血浆和尿液中的底物浓度（6-N-三甲基赖氨酸）增加，产物水平（3-羟基-6-N-三甲基赖氨酸和γ-丁甜菜碱）降低。这些数据和其他数据导致 Celestino-Soper 等人（2012） 得出结论肉碱代谢失调可能对非畸形自闭症很重要；肉毒碱摄入、丢失、转移或合成的异常在大部分非畸形自闭症病例中可能很重要；肉碱途径可能为治疗或预防自闭症提供新的靶点。 Celestino-Soper 等人研究中的大多数受试者（2012）在内含子1中也有单独的缺失；这种现象存在于 74% 的自闭症男性先证者和 48 名接受检查的对照男性中 71% 中，以及来自外显子 2 缺失的无关家族的 29 条特征明确的染色体中的 24 条上。

在 AUTSX6 的 2 个兄弟中，Nava 等人（2012） 在 TMLHE 基因中发现了一个半合子截短突变（R77X; 300777.0002）。该突变是通过对 12 个不相关的家庭进行 X 染色体外显子组测序发现的，每个家庭至少有 2 名患有自闭症的男性。对 501 名男性自闭症患者的 TMLHE 基因进行筛查，发现其中 2 名患者存在半合子错义突变（D244H，300777.0003 和 E369D，300777.0004）。在所有 3 个家庭中，突变均遗传自未受影响的杂合子母亲。兄弟俩和另外 1 名患者的血浆 TML 前体水平升高，而肉碱水平略有下降或正常。

▼ 等位基因变异体（5 个精选示例）：

.0001 自闭症，易患 X 连锁 6
TMLHE、EX2DEL

Celestino-Soper 等人在一名患有 X 连锁自闭症 6（AUTSX6; 300872） 的男性患者中进行了研究（2011） 发现了 TMLHE 基因外显子 2 的缺失。在进一步的报告中，Celestino-Soper 等人（2012） 指出，他们总共鉴定了 16 名男性自闭症先证者、6 名受影响的先证者男性同胞和 24 名具有外显子 2 缺失的健康成年男性，表明这是一种相对常见的拷贝数变异。对于 29 个明确表征的缺失中的 28 个，大小范围从 5.7 kb（chrX:154772351-154778095, GRCh37） 到 15.9 kb（chrX:154762300-154778227, GRCh37），并且仅删除了外显子 2；另一项 59.6 kb 缺失（chrX：154734433-154794037，GRCh37）去除了外显子 2 至 6。根据位置、大小和序列，29 个不相关家族之间至少存在 14 个不同的缺失连接。对许多缺失断点的测序表明，几乎所有连接都发生在外显子 2 侧翼内含子的长散布元件和短散布元件中。

纳瓦等人（2012） 在 896 名男性对照中的 1 名和 691 名自闭症谱系障碍男性患者中的 3 名中发现了外显子 2 TMLHE 缺失（p = 0.3）。 3 名携带该基因缺失的患者中，有1 名患者的兄弟没有携带该基因缺失。研究结果与该变异是自闭症的易感因素一致，并表明它可能并不像以前认为的那么罕见。

.0002 自闭症，易患 X 连锁 6
TMLHE、ARG77TER

Nava 等人在 2 名患有 X 连锁自闭症 6（AUTSX6; 300872） 的兄弟中（2012） 鉴定了 TMLHE 基因中的半合子 c.229C-T 转变，导致 arg77 到 ter（R77X） 的取代。该突变是通过 X 染色体外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的，在 dbSNP（版本 135）或外显子组变异服务器数据库或 508 名男性对照中未发现该突变。在 184 名女性中，有 1 名发现其处于杂合状态。兄弟俩从未受影响的杂合子母亲那里遗传了这种突变。对患者细胞的研究表明，突变导致无义介导的 mRNA 衰减。患者血浆 TML 前体水平升高。

.0003 自闭症，易患 X 连锁 6
TMLHE、ASP244HIS

Nava 等人在一名患有 X 连锁自闭症 6（AUTSX6; 300872） 的男性患者中（2012） 鉴定了 TMLHE 基因中的半合子 c.730G-C 颠换，导致催化核心中高度保守的残基处由 asp244 替换为 his（D244H）。该突变遗传自未受影响的杂合母亲，并且在 dbSNP（版本 135）和外显子组变异服务器数据库以及 330 个对照中不存在。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但患者的 TML 前体血浆水平升高。

.0004 自闭症，易患 X 连锁 6
TMLHE、GLU369ASP

Nava 等人在一名患有 X 连锁自闭症 6（AUTSX6; 300872） 的男性患者中（2012） 鉴定了 TMLHE 基因中的半合子 c.1107G-T 颠换，导致高度保守的残基处由 glu369 替换为 asp（E369D）。该突变遗传自未受影响的杂合母亲，并且在 dbSNP（版本 135）和外显子组变异服务器数据库以及 330 个对照中不存在。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0005 自闭症，易患 X 连锁 6
TMLHE、2-BP DEL、NT961

Ziats 等人在一名患有 X 连锁自闭症 6（AUTSX6; 300872） 的男孩中（2015） 在 TMLHE 基因的外显子 6 中发现了一个半合子 2-bp 缺失（c.961_962del），预计是有害的。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在未受影响的母亲中是杂合的。患者的神经发育缺陷对口服肉碱补充剂有良好的反应。在这一发现之后，先证者的一名 13 个月大的男性表亲中也发现了该突变，该突变在此之前一直正常；他开始服用预防性肉碱补充剂。