原胶原-脯氨酸、2-酮戊二酸-4-双加氧酶、β 亚基； P4HB

脯氨酰 4-羟化酶，β 亚基
PHDB； PROHB； PO4HB
二硫异构酶； DSI
蛋白质二硫化物异构酶/氧化还原酶； PDI
蛋白质二硫化物异构酶，A 族，成员 1； PDIA1
甲状腺激素结合蛋白 p55，细胞
谷胱甘肽-胰岛素转氢酶；GIT

HGNC 批准的基因符号：P4HB

细胞遗传学位置：17q25.3 基因组坐标（GRCh38）：17:81,843,166-81,860,535（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

脯氨酰 4-羟化酶（EC 1.14.11.2） 参与前原胶原中脯氨酰残基的羟基化。皮拉贾涅米等人（1987）克隆了PROHB基因。脯氨酰4-羟化酶是由2个α（176710、600608）和2个β亚基组成的四聚体，单体的分子量分别约为64,000和60,000。人β亚基的cDNA克隆的表征表明该多肽有508个氨基酸长，包括17个氨基酸的信号肽。皮拉贾涅米等人（1987）还发现二硫键异构酶（EC 5.3.4.1）是同一基因的产物。当该蛋白质以单体形式存在于细胞中时，发挥 DSI 的功能（Koivu 等，1987）；当脯氨酰 4-羟化酶四聚体中存在时，它会催化胶原蛋白中 4-羟脯氨酸的形成。

程等人（1987）通过分子克隆和核苷酸测序证明，细胞甲状腺激素结合蛋白也与脯氨酰4-羟化酶和蛋白质二硫键异构酶的β亚基相同。

蛋白质二硫键异构酶/氧化还原酶（EC 1.8.4.2）与 P4HB 是相同的酶分子（Noiva 和 Lennarz，1992）。也称为谷胱甘肽-胰岛素转氢酶，它催化硫醇：蛋白质-二硫键交换。 GSH-胰岛素转氢酶是一种普遍存在的丰富蛋白质，主要位于内质网（ER） 中，但也与质膜和其他细胞内膜区室相关。 Morris 和 Varandani（1988） 使用针对大鼠肝蛋白二硫键异构酶/氧化还原酶的单克隆抗体测定了从 lambda 噬菌体 gt11 中的人肝 cDNA 表达文库分离的 cDNA 的核苷酸序列。最大的 cDNA 包含大约 1,500 个碱基对，约占信息的 65%。他们发现活性位点区域与大鼠酶有 100% 的同一性，其他区域有 81% 的相似性。

▼ 基因结构

塔萨宁等人（1988） 分离了编码这种多功能蛋白质的人类基因的基因组克隆。他们发现该基因长约18 kb，由11个外显子组成。发现蛋白质二硫键异构酶的 2 个假定活性位点的密码子（每个都是 cys-gly-his-cys 序列）位于距离外显子 2 和 9 开头 12 bp 处。

▼ 测绘

通过体细胞杂交，P4HB 基因初步定位于 7 号染色体（Pajunen 等，1985）。帕朱宁等人（1987, 1988） 最终将 β 亚基的基因分配给 17 号染色体，特别是 17q23-q25。细胞杂交体的鉴定通过 3 种不同的方法进行：使用物种特异性单克隆抗体的免疫印迹、使用物种特异性多克隆抗体的放射免疫测定以及使用人 β 亚基的 cDNA 的 Southern 印迹分析。

分子量为55,000的细胞甲状腺激素结合蛋白（p55）的序列表明它与蛋白质二硫键异构酶和脯氨酰4-羟化酶的β亚基相同。 Popescu 等人通过原位杂交，使用人类 p55 基因的 cDNA（1988）将该基因定位于17q25。这表明 p55 基因与另外 2 个甲状腺激素结合蛋白基因 ERBA1（190120） 和 ERBA2（190160） 均不相关，这两个基因分别位于 17q11-q21 和 3pter-p21。

帕朱宁等人（1991） 通过原位杂交证实了 P4HB 与 17q25 的分配。对来自染色体介导的基因转移转染子组的限制性 DNA 进行 Southern 印迹分析表明，P4HB 基因位于胸苷激酶（TK1; 188300） 基因的远端，或者位于胸苷激酶和半乳糖激酶（GALK1; 604313） 基因之间，或者位于胸苷激酶和半乳糖激酶基因（GALK1; 604313） 之间在这两个基因的端粒一侧。

▼ 基因功能

蛋白质二硫键异构酶的另一个功能是其作为异二聚体微粒体甘油三酯转移蛋白（MTP；157147）的较小元件的作用。该异二聚体独特的较大亚基在无β脂蛋白血症患者中发生突变（200100）。由于无β脂蛋白血症受试者的血浆中不存在乳糜微粒、极低密度脂蛋白和低密度脂蛋白，并且无β脂蛋白血症的临床病理学是由含apoB脂蛋白转运的脂溶性维生素缺乏所致，Sharp等人（1993）提出抑制MTP可能提供降低血浆胆固醇和甘油三酯水平的特定机制。

梅兹格拉尼等人（2001） 发现 PDI 在二硫键形成中与氧化还原酶 ERO1L-α（ERO1L; 615435） 和 ERO1L-β（ERO1LB; 615437） 一起发挥作用。 HeLa 细胞中任一 ERO1L 蛋白的过度表达都会加速鼠免疫球蛋白 J 链的氧化折叠（IGJ; 147790）。免疫沉淀分析显示，在氧化折叠过程中，PDI（而非 ERO1L 蛋白）与 IgJ 形成混合二硫键。 PDI还与ERO1L-α和ERO1L-β形成混合二硫化物。 ERO1L 蛋白氧化 PDI，但不氧化相关的氧化还原酶 ERP57（PDIA3；602046）。 PDI 不会被关键 CxxCxxC 基序内含有 cys394 或 cys397 丙氨酸取代的突变体 ERO1L-α 氧化。梅兹格拉尼等人（2001） 得出结论，PDI 在氧化蛋白折叠过程中将电子从新生货物蛋白转移到 ERO1L 受体。

PDI 有 2 个结构域，作为孤立的活性位点，与小型氧化还原活性蛋白硫氧还蛋白（187700） 同源。在神经退行性疾病和脑缺血期间，未成熟和变性蛋白质的积累导致 ER 功能障碍，但 PDI 的上调代表了保护 Uehara 等人的适应性反应（2006） 证明，在表现出散发性帕金森病（见 168601）或阿尔茨海默病（见 104300）疾病的大脑中，PDI 是 S-亚硝基化的，NO 诱导的 PDI S-亚硝基化反应抑制其酶活性，导致多泛素化的积累蛋白质，并激活未折叠的蛋白质反应。 S-亚硝基化还消除了 PDI 介导的由 ER 应激、错误折叠蛋白质或蛋白酶体抑制引发的神经细胞死亡的减弱。因此，上原等人（2006） 得出结论，PDI 可预防与 ER 应激和蛋白质错误折叠相关的神经毒性，但 NO 通过 PDI 的 S-亚硝基化阻断神经退行性疾病中的这种保护作用。

齐等人（2008） 报道了 Ago2（606229） 与 I 型胶原脯氨酰 4-羟化酶（C- P4H-I）。质谱分析发现内源性 Ago2 在脯氨酸 700 处发生羟基化。在体外，重组人 C-P4H-I 似乎比 Ago1（606228） 和 Ago3（607355） 更有效地羟基化 Ago2 和 Ago4（607356）。通过短发夹 RNA 耗尽 P4H-α-1 或 P4H-β 的人类细胞和 C-P4H-α-I 缺失的小鼠胚胎成纤维细胞，显示 Ago2 稳定性降低，短干扰 RNA 编程的 RISC 活性受损。此外，脯氨酸700突变为丙氨酸也导致Ago2不稳定，从而将Ago2 P700和该残基处的羟基化与其稳定性调节联系起来。齐等人（2008） 得出的结论是，他们的研究发现羟基化是一种翻译后修饰，对于 Ago2 稳定性和有效的 RNA 干扰很重要。

Mueller 等人使用人类细胞系（2008） 鉴定了错误折叠蛋白质从内质网腔到胞质溶胶进行蛋白酶体依赖性降解的逆转位或错位所需的蛋白质复合物的几种成分。其中包括 SEL1L（602329）、HRD1（SYVN1; 608046）、derlin-2（DERL2; 610304）、ATPase p97（VCP; 601023）、PDI、BIP（HSPA5; 138120）、钙联蛋白（CANX; 114217）、AUP1（ 602434）、UBXD8（FAF2）、UBC6E（UBE2J1；616175） 和 OS9（609677）。

Wang 等人使用突变分析（2011） 发现重组人 PDI 和 ERO1L-β 需要 PDI 氨基酸 352 至 462 中的 cys-gly-his-gly 活性位点才能在体外重新激活变性和还原的 RNase A（180440）。

▼ 分子遗传学

Rauch 等人通过对 2 名患有 Cole-Carpenter 综合征 - 1（CLCRP1; 112240） 的无关男性患者进行全外显子测序，这些患者表现出多处长骨骨折以及颅缝早闭、眼突、脑积水和独特的面部特征（2015） 鉴定了两名患者 P4HB 基因（Y393C; 176790.0001） 中相同错义突变的杂合性。 1 名患者从头发生突变；在另一个家庭中，未受影响的父亲则患有该变异。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 科尔卡普特综合症 1
P4HB、TYR393CYS

Rauch 等人在 2 名患有 Cole-Carpenter 综合征 1（CLCRP1; 112240） 的无关男性患者中（2015） 鉴定了 P4HB 基因外显子 9 中 c.1178A-G 转换（c.1178A-G, NM_000918.3） 的杂合性，导致在高度保守的残基处发生 tyr393 至 cys（Y393C） 取代C 末端二硫键异构酶结构域。该突变在 1 名患者中从头发生，在内部外显子组数据库或 dbSNP、1000 基因组计划、NHLBI/NHGRI 外显子组计划或外显子组聚合联盟数据库中均未发现。在另一个家庭中，未受影响的父亲是该变异的镶嵌体，该变异存在于 23% 的唾液细胞中，但在皮肤成纤维细胞中未检测到。乱序 RNase A 测定显示，与野生型 P4HB 相比，Y393C 突变体充当二硫键异构酶的能力受损。对患者成纤维细胞的分析表明，Y393C 突变体与底物蛋白形成比野生型 P4HB 更稳定的二硫键。