N-乙酰转移酶2; NAT2

芳酰胺乙酰化酶2； AAC2

HGNC 批准的基因符号：NAT2

细胞遗传学位置：8p22 基因组坐标（GRCh38）：8:18,386,301-18,401,218（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

布鲁姆等人（1990）使用他们最近分离的兔芳基胺 N-乙酰转移酶 cDNA 从人类白细胞 DNA 中克隆了 3 个人类 NAT 基因。两个基因，命名为 NAT1（AAC1）和 NAT2（AAC2），每个基因都拥有 870 bp 的开放解读码组。在转染的猴肾 COS-1 细胞中，使用 NAT 特异性抗血清进行蛋白质印迹检测，NAT1 和 NAT2 的表观分子量分别为 33 和 31 kD。布鲁姆等人（1990）得出结论，NAT2 编码多态性 NAT 蛋白，因为该基因产物与人肝细胞质中检测到的 NAT 具有相同的表观分子量，并且推导的 NAT2 氨基酸序列包含先前从胰蛋白酶肽确定的 6 个肽序列从人肝脏中纯化的多态性 NAT。第三个基因 NATP 具有多个有害突变，并且不编码功能性 NAT 蛋白；它可能代表一个假基因。

Ohsako 和 Deguchi（1990）使用兔 N-乙酰转移酶探测人肝脏 cDNA 文库，克隆了 NAT1 和 NAT2，他们分别将其命名为 D-24 和 O-7。两种推论蛋白质均含有 290 个氨基酸。 NAT2 的计算分子量为 33.5 kD。人肝脏 mRNA 的 Northern 印迹分析检测到 1.5 kb NAT2 转录物。对转染的中国仓鼠卵巢（CHO）细胞进行蛋白质印迹分析，检测到 NAT2 的表观分子质量为 31 kD。杉浦等人（2003）克隆小鼠 Nat2。推导的蛋白质含有864个氨基酸。 Northern 印迹分析在大多数检查组织中检测到小鼠 Nat2，其中肾脏和睾丸中水平最高。

▼ 基因功能

布鲁姆等人（1990）发现 NAT1 和 NAT2 在转染的 COS-1 细胞中产生功能性 NAT 蛋白，这是通过它们与芳胺底物磺胺二甲嘧啶的酶活性来判断的。

通过分析从转染的 CHO 细胞获得的裂解物，Ohsako 和 Deguchi（1990）证实 NAT2 具有高 N-乙酰转移酶活性。对其底物特异性的检查表明，NAT2 可以有效地乙酰化磺胺二甲嘧啶，但对氨基苯甲酸则完全不能。该底物特异性与 NAT1 所显示的底物特异性不同。

▼ 基因结构

布鲁姆等人（1990）确定 NAT2 基因组编码序列是无内含子的。

▼ 测绘

Blum 等人通过探测啮齿动物与人类体细胞杂交体的 DNA（1990）将这两个基因分配给 8pter-q11。希克曼等人（1994）通过荧光原位杂交将 NAT1 和 NAT2 基因定位到染色体 8p23.1-p21.3。 Mattano 等人将这 2 个基因座定位到小鼠 8 号染色体（1988）。

▼ 分子遗传学

N-乙酰转移酶高度同源的人类基因 NAT1 和 NAT2 似乎分别编码遗传不变和变异的 NAT 蛋白。 NAT1 负责某些芳胺药物的 N-乙酰化，没有表现出遗传变异，而治疗剂和致癌药物（243400）的快速或缓慢乙酰化是由于 NAT2 基因座的变异所致。瓦西斯等人（1991）使用来自 7 名表型为纯合或杂合乙酰化者的受试者的肝脏和白细胞 DNA，通过 PCR 生成了 1.9-kb 基因组 EcoRI 片段。直接测序证明 2 个不同 NAT2 变体的编码区存在多个点突变。其中一个源自慢乙酰化的白细胞，在核苷酸 590 处显示 G 到 A 的转变，导致精氨酸 197 被谷氨酰胺取代；突变的鸟嘌呤是 CpG 二核苷酸和 TaqI 位点的一部分（612182.0001）。第二种 NAT2 变体源自 N-乙酰化活性较低的肝脏。其特征在于产生沉默突变的 3 个核苷酸转换和 2 个氨基酸取代：ile114-to-thr（612182.0002）和 lys268-to-arg（612182.0003）。结果最终表明，基因变异 NAT 是由 NAT2 编码的。

真下等人（1992）描述了一种通过对白细胞基因组DNA进行Southern印迹分析来确定多态性N-乙酰转移酶表型的方法。阿部等人（1993）描述了一种使用基于PCR的RFLP对N-乙酰基转移酶多态性进行基因分型的快速而简单的方法。他们可靠地确定了 10 种不同的基因型。

林等人（1994）发现 4 个突变——191A、481T、590A（612182.0001）和 857A（612182.0004）——几乎解释了黑人、白人、亚裔印度人、西班牙裔人、韩国人、日本人、香港华人、台湾人、菲律宾人和萨摩亚人。种族分布支持这样一种解释，即乙酰化多态性在旧石器时代非洲人口分裂之前就存在。卡斯科比等人（1995）鉴定了 NAT2 基因的 7 个不同等位基因，这些基因编码“慢速”基因。表型。他们在 844 名不相关的德国受试者中发现了 58.9% 的慢乙酰化基因型。纯合野生型受试者的体内乙酰化能力显着高于杂合基因型受试者。所有突变等位基因均表现出较低的体内乙酰化能力，包括新定义的等位基因。此外，明显的“慢”基因型之间存在显着差异，这反映在某些等位基因的乙酰化能力低于其他等位基因。

李等人（1998）研究了新加坡华人中 216 名结直肠癌患者和 187 名对照者的 NAT2 等位基因和基因型频率。他们的结果证实了 Roots 等人的发现（1989），这与早期报道相反，即快速 N-乙酰化表型与白种人结直肠癌风险增加相关（Lang 等，1986；Ilett 等，1987）。然而，右侧癌症患者中快速乙酰化基因型的频率明显高于对照组（比值比 = 1.899）。另一方面，通常与缓慢乙酰化状态相关的 NAT27A 等位基因的频率在结直肠癌患者中增加。然而，NAT27A 基因型在左侧癌症患者（优势比 = 2.872）和乙状结肠/直肠区域癌症患者（优势比 = 2.642）中更为常见。

注射被 N-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）污染的药物的吸毒者可能会患上帕金森病，这表明外源性代谢障碍可能是某些帕金森病病例的基础疾病（PD；168600）。陈等人（2003）在 99 名 PD 患者和 126 名对照者中调查了 NAT2 慢乙酰化基因型与 PD 之间的关联，这些患者均为香港华人。 PD 组中 NAT2 慢乙酰化基因型的频率显着高于对照组（68.7% vs 28.6%），调整年龄、性别和吸烟史后，优势比为 5.53。在亚组分析中，吸烟对基因型与 PD 之间的关联没有改变作用。陈等人（2003）指出，这是 PD 易感基因研究中报道的最高比值比之一。

▼ 群体遗传学

为了研究种群历史和自然选择在 8p 上紧密聚集的 NAT1（108345）和 NAT2 基因变异中的作用，Patin 等人（2006）通过对 NAT1、NAT2 和假基因 NATP 进行重测序和基因分型，描述了 13 个具有不同种族背景和人口历史的不同人群的遗传多样性。他们定义了 NAT 区域连锁不平衡的详细图谱，并进行了许多基于序列的中性测试和远程单倍型（LRH）测试。数据显示了 2 个基因的独特变异模式：NAT1 观察到的多样性减少与纯化选择的作用一致，而 NAT2 功能变异导致了高水平的多样性。 LRH 测试在欧亚西部/中部最近的正选择中识别出特定的 NAT2 单倍型（NAT25B；612182.0002）。该单倍型含有突变 341T-C，并编码“最慢乙酰化”基因。 NAT2 酶，表明慢乙酰化表型具有普遍的选择优势。 NAT25B 单倍型在过去 6,500 年中似乎赋予了选择优势，如今表现出与膀胱癌易感性和药物不良反应最强的关联。 NAT2 观察到的模式说明了地理和时间上波动的外源环境不仅影响了我们的基因组多样性，而且还影响了我们当今对疾病的易感性。在 NAT 区域观察到的多样性模式说明了当前人类基因组作为“片段马赛克”的愿景。每个都有自己独特的进化历史（Paabo，2003）。

Yuliwulandari 等人在 212 名印度尼西亚人中（2008）在 NAT2 基因的启动子和编码区中鉴定出了 23 个不同的变体。定义了十三种不同的组合单倍型，作者提出了一个基于启动子和编码区单倍型的不同组合的命名系统。快速、中速和慢速乙酰化剂的预测表型分别为 13.6%、50.8% 和 35.6%。慢速乙酰化的频率与其他东南亚人群的报道相似。

马加隆等人（2008）对来自中亚 6 个人群的 138 个无关个体进行了基因分型，其中包括长期定居的农业家（2 个塔吉克族人群）和近期定居的农业家（哈萨克斯坦人和乌兹别克人），他们的饮食以肉类为主，以及游牧牧民（2 个吉尔吉斯族人群）），其饮食以肉类为主。塔吉克人和哈萨克人表现出慢速乙酰化单倍型 NAT25B（612182.0002）的最高频率，范围为 22% 至 26%。 NAT26A 单倍型（612182.0001）在塔吉克族人群中出现频率较高（39% 至 45%），而在哈萨克族人群中出现频率最低（13%）。哈萨克人表现出 NAT27B（612182.0004）的最高频率（23%），主要限于东欧亚人群。 “快”单倍型 NAT24（定义为基因的祖先状态和参考 NAT2 单倍型）在吉尔吉斯人（46% 至 48%）和乌兹别克人（42%）中发现频率较高，但频率低近 2 倍塔吉克人的频率为 23% 至 26%，哈萨克人的频率为中等频率（38%）。总体而言，塔吉克人的慢乙酰化者比例明显较高（55% 至 63%；p 小于 0.05），而乌兹别克人、吉尔吉斯人和哈萨克人的慢乙酰化者比例为 26% 至 35%。马加隆等人（2008）提出，作为一个缓慢的乙酰化者，赋予了中亚长期农业人口的优势，并指出选择性的自然环境压力可以影响遗传多样性的进化。

▼ 动物模型

兔体内磺胺嘧啶的快速乙酰化与慢速乙酰化（Frymoyer 和 Jacox，1963）与人类异烟肼失活表型相似。在培养的兔肝细胞中，McQueen 等人（1982）发现乙酰化表型与进行 N-乙酰化的化学物质造成的 DNA 损伤之间存在关系。 DNA 修复（DNA 损伤的指标）是由肼苯哒嗪在慢速乙酰化家兔的肝细胞中产生的，但在快速乙酰化家兔的肝细胞中则不然。相比之下，来自快速乙酰化器的肝细胞对致癌物 2-氨基芴的毒性更敏感，并且表现出更多的 DNA 修复。每种化学物质测得的 DNA 修复量均呈剂量依赖性。负责“乙酰化表型”的多态酶是是芳胺N-乙酰转移酶（EC 2.3.1.5）。新西兰白兔是广泛用于人类乙酰化多态性的动物模型，Blum 等人（1989）表明有缺陷的芳胺 N-乙酰化是由基因缺失引起的。

Glowinski 和 Weber（1982）、Mattano 和 Weber（1987）以及 Tannen 和 Weber（1980）开发了人类乙酰化多态性的小鼠模型。该模型涉及 A/J（慢速乙酰化）和 C57BL/6J（快速乙酰化）近交系。马塔诺等人（1988）证明了位于小鼠 8 号染色体上的 Nat 和酯酶（Es-1）基因之间的连锁。在 2 个基因座之间观察到约 12% 的重组频率。

▼ 命名法

瓦西斯等人（1995）描述了原核和真核N-乙酰转移酶的统一分类系统和命名法。整个过程中都使用了根符号 NAT。

海因等人（2008）描述了一个数据库，该数据库维护了人类和选定的非人类哺乳动物中 NAT 等位基因的修订命名法和分类。在此系统中，包含 341T-C 转换（612182.0002）的 NAT2 人类等位基因被分配到 NAT25 簇（NAT25A 到 NAT25M），包含 590G-A 转换（612182.0001）的 NAT2 等位基因被分配到 NAT25 簇（NAT25A 到 NAT25M）。到 NAT2*6 簇，对于其他等位基因依此类推。

▼ 等位基因变异体（5 个精选示例）：

.0001 乙酰化，慢
NAT2，ARG197GLN

这种突变是由 NAT2 基因中的 590G-A 转变引起的，导致 arg197 到 gln（R197Q）取代，Vatsis 等人在乙酰化缓慢的个体（243400）中发现了这种突变（1991）。该等位基因表征了 NAT2*6A 单倍型（Magalon 等，2008）。

.0002 乙酰化，慢
NAT2、ILE114THR

Vatsis 等人在乙酰化活性缓慢的肝脏（243400）中发现了这种突变，该突变是由 NAT2 基因中的 341T-C 转变引起的，导致 ile114 到 thr（I114T）取代（1991）。该等位基因表征了 NAT2*5B 单倍型（Magalon 等人，2008）。

帕廷等人（2006）应用长程单倍型（LIH）测试来定义包含 NAT1 和 NAT2 基因以及假基因 NATP 的 8 号染色体区域的连锁不平衡。在对具有不同种族背景和人口历史的 13 个不同人群的研究中，LRH 测试在欧亚西部/中部最近的正选择下识别出了特定的 NAT2 单倍型（NAT25B）。该单倍型含有突变 341T-C，并编码“最慢乙酰化”基因。 NAT2 酶，表明慢乙酰化表型具有普遍的选择优势。有趣的是，NAT25B 单倍型似乎在过去 6,500 年中赋予了选择优势，如今却表现出与膀胱癌易感性和药物不良反应最强的关联（Hein 等，2000；Hein，2002）。因此，观察到的 NAT2 模式说明了地理和时间上波动的外源环境不仅影响了我们的基因组多样性，而且影响了我们当今对疾病的易感性。

.0003 乙酰化，慢
NAT2，LYS268ARG

Vatsis 等人在具有缓慢乙酰化活性的肝脏中发现了这种由 803 号核苷酸从 A 变为 G 的变化引起的突变（1991）。该等位基因被称为 NAT2*12A。 Cascorbi 等人的罕见形式编码快速芳胺 N-乙酰化（1996）。乙酰化表型是通过 Grant 等人的咖啡因测试确定的（1984）。

.0004 乙酰化，慢
NAT2、GLY286GLU

Ohsako 和 Deguchi（1990）在 2 个人类肝脏中鉴定出由 NAT2 基因中的 857G-A 转变导致的慢乙酰化（243400）表型，该转变导致 gly286 到 glu（G286E）取代。对转染的 CHO 细胞的 Northern 和 Western 印迹分析显示，在转染快速变体的细胞中清晰可见 mRNA 和蛋白质，但在转染慢速变体的细胞中几乎没有，表明活性差异可能是由于酶量的差异所致。该等位基因表征了 NAT2*7B 单倍型（Magalon 等人，2008）。

林等人（1993）提供了证据表明这种突变是亚洲突变；它约占香港华人和韩国人慢乙酰化等位基因的三分之一，但仅占白人慢乙酰化等位基因的不到 5%。该突变也称为 857A。在洛杉矶一家医院出生的西班牙裔婴儿中，32% 的慢乙酰化等位基因也有这种突变。因此，这种突变可能反映了亚洲人通过白令海峡迁移到新世界的情况。

.0005 乙酰化，慢
NAT2、191G-A

贝尔等人（1993）证明 191G-A 核苷酸取代是非裔美国人缓慢乙酰化（243400）的基础。 Delomenie 等人在一项针对 117 名无关的非洲黑人的研究中（1996）证实了该突变的非洲起源。在所研究的 2 个非洲黑人群体（来自马里的多贡人和加蓬人）中没有发现过量的慢乙酰化表型，这意味着与白人相比，非洲黑人不需要对 NAT2 多态性敏感的疗法进行调整。