原胶原-脯氨酸、2-酮戊二酸-4-双加氧酶、α 亚基、异构体 1； P4HA1
脯氨酰 4-羟化酶，α-1 亚基
脯氨酰 4-羟化酶，α 亚基； P4HA
HGNC 批准的基因符号：P4HA1
细胞遗传学位置：10q22.1 基因组坐标（GRCh38）：10:73,007,217-73,096,866（来自 NCBI）
▼ 克隆与表达
脯氨酰 4-羟化酶（EC 1.14.11.2） 在胶原蛋白合成中发挥核心作用。它通过肽键中脯氨酸残基的羟基化来催化胶原蛋白中 4-羟基脯氨酸的形成。 4-羟基脯氨酸残基对于新合成的原胶原多肽链折叠成三螺旋分子至关重要。活性酶是2个α和2个β亚基的四聚体，分子量约为240,000。 β 亚基（P4HB; 176790） 与二硫键异构酶（EC 5.3.4.1） 和主要细胞甲状腺结合蛋白相同。 α亚基可能贡献了酶催化位点的主要部分。海拉科斯基等人（1989）分离出α亚基的cDNA克隆。他们发现这些克隆编码517个氨基酸残基的多肽和17个氨基酸的信号肽。使用 α 亚基的 cDNA 探针对人类基因组 DNA 进行 Southern 印迹分析表明，仅存在 1 个编码 2 种 mRNA 的基因，这似乎是由 1 个基因的初级转录物相互排斥的选择性剪接造成的。
▼ 基因结构
海拉科斯基等人（1994）报道P4HA基因覆盖超过69kb，由16个外显子组成。此前已有证据表明该基因的 RNA 转录本存在相互排斥的选择性剪接。目前的数据表明，mRNA 中发现的互斥序列由 2 个连续的同源 71 bp 外显子 9 和 10 编码。这些外显子的前 5 个碱基对是相同的，它们之间的核苷酸总体同一性为 61%水平和编码氨基酸水平分别为58%和58%。发现这两种类型的 mRNA 在所有研究的组织中都有表达，但在某些组织中，编码外显子 9 或外显子 10 序列的类型比其他类型更丰富。
▼ 测绘
Pajunen 等人通过啮齿动物-人类细胞杂交体的 Southern 印迹分析和原位杂交（1989） 将 P4HA 基因定位到染色体 10q21.3-q23.1。
▼ 基因功能
海拉科斯基等人（1995） 和安努宁等人（1997）分别在小鼠和人类中证明了第二种脯氨酰4-羟化酶α多肽，命名为α（II）；请参阅 P4HA2（600608）。
弗里德曼等人（2000） 发现线虫的基因组还拥有 2 个编码脯氨酰 4-羟化酶 α 亚基的基因。作者在每个基因内产生了缺失，以消除酶活性。其中一个缺失导致身体形态异常，这与脯氨酰4-羟化酶在身体角质层形成中的作用一致。另一个突变体是表型野生型。然而，双突变体无法存活，这表明脯氨酰 4-羟化酶发挥着重要作用，而这种作用通常由一个基因或另一个基因完成。脯氨酰 4-羟化酶的小分子抑制剂模仿了双突变的效果，验证了遗传结果，并表明秀丽隐杆线虫可以作为发现新抑制剂的模型系统。
特奥多罗等人（2006）表明p53（191170）转录激活α-2胶原脯氨酰-4-羟化酶基因，导致IV型胶原蛋白（参见120130）和XVIII型胶原蛋白（参见120328）的抗血管生成片段向细胞外释放。来自异位表达 p53 或 P4HA1 的细胞的条件培养基选择性抑制原代人内皮细胞的生长。当细胞内表达或外源递送时，P4HA1 显着抑制小鼠肿瘤生长。特奥多罗等人（2006） 得出的结论是，他们的结果揭示了 p53 肿瘤抑制途径与抗血管生成胶原片段的合成之间的遗传和生化联系。
齐等人（2008） 报道了 Ago2（606229） 与 I 型胶原脯氨酰 4-羟化酶的 α（P4H-α-1, P4HA1; 176710） 和 β（P4H-β）（P4HB; 176790） 亚基之间的物理相互作用。 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。
▼ 分子遗传学
有关 P4HA1 基因变异与先天性结缔组织疾病之间可能关联的讨论，请参阅 176710.0001。
▼ 动物模型
霍尔斯特等人（2007） 发现小鼠 P4ha1 纯合敲除导致胚胎（E） 10.5 至 E11.5 日之间的胚胎死亡。与野生型相比，E10.5 时的 P4ha1 -/- 胚胎的 C-P4H 活性降低了 80%。超微结构分析显示，P4ha1 -/- 胚胎中稀疏的间充质细胞之间仅有很少的接触，并且与野生型相比，细胞的丝状伪足较少。 P4ha1 -/- 胚胎在E10.5时显得苍白，毛细血管壁经常破裂，管腔中很少检测到红细胞。尽管P4ha1 -/- 细胞表现出扩张的内质网，但它们能够合成和分泌IV型胶原，但它并未在基底膜中组装成不溶性超分子结构。
▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：
.0001 意义未知的变体
P4HA1、2-BP INS、1323AG
Zou 等人对一名患有先天性结缔组织疾病的 8 岁中国男孩进行了研究（2017） 鉴定了 P4HA1 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 9 中的 2 bp 插入（c.1323_1324insAG, NM_001017962.2），导致预计会导致过早终止密码子（Arg362GlyfsTer9） 的移码，以及剪接内含子 11（c.1543+2T-G; 176710.0002） 中的位点突变预计会导致外显子 12 的跳跃。在同一个家族中，终止妊娠后受影响的胎儿也是突变的复合杂合子；未受影响的父母各有 1 个突变杂合，这两种突变均未在 dbSNP、NHLBI 外显子组变异服务器或 ExAC 数据库中发现。先证者表现出关节活动过度、挛缩、中轴和四肢肌张力低下并伴有先天性无力、轻度骨骼发育不良（无骨脆性）以及高度近视。两个受影响的个体肌肉基底膜处的 IV 型胶原蛋白免疫反应性均降低。对患者真皮成纤维细胞的分析显示，与年龄匹配的对照相比，P4AH1 蛋白水平和活性降低，胶原蛋白的热稳定性降低。
.0002 意义未知的变体
P4HA1、IVS11DS、T-G、+2
用于讨论 P4HA1 基因内含子 11 中的剪接位点突变（c.1543+2T-G, NM_001017962.2），预计会导致外显子 12 的跳跃，该突变在先天性疾病患者的复合杂合状态中被发现Zou 等人的结缔组织（2017），参见 176710.0001。
