天冬氨酸β-羟化酶； ASPH

天冬氨酰/天冬酰胺酰-β-羟化酶；HAAH
BAH

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HGNC 批准的基因符号：ASPH

细胞遗传学位置：8q12.3 基因组坐标（GRCh38）：8:61,500,556-61,714,592（来自 NCBI）

▼ 说明

ASPH 基因编码 3 种蛋白质：天冬氨酸 β-羟化酶（ASPH）、junctin 和 junctate（或 humbug），它们的 C 末端结构域存在显着差异。只有 ASPH 含有 C 端催化结构域，它催化许多蛋白质的表皮生长因子（EGF; 131530）样结构域内的天冬氨酸或天冬酰胺残基的后羟化（Dinchuk 等，2002）。

▼ 克隆与表达

科里奥斯等人（1994）报道了编码天冬氨酸β-羟化酶的人类基因的克隆和表征（ASPH；EC 1.14.11.16）。该酶可识别共有肽序列，并特异性羟基化许多蛋白质的某些表皮生长因子（EGF）样结构域中的天冬氨酸或天冬酰胺残基的 β 碳。其中包括蛋白 C（612283）、凝血因子 VII（613878）、IX（300746）和 X（613872），以及补体因子 C1R（613785）和 C1S（120580）。科里奥斯等人（1994）通过使用针对来自这些细胞的膜组分的抗血清进行免疫筛选，从骨肉瘤cDNA文库中选择了cDNA。该 cDNA 与牛序列显着相似。在大多数组织的 Northern 印迹中发现了 4.4 和 2.4 kb 的两个转录物，其强度不同。基于蛋白质印迹，Korioth 等人（1994）还提供了证据表明催化羧基末端的后裂解发生在内质网中。

肝细胞癌（HCC；114550）是世界上最常见的肿瘤之一，在撒哈拉以南非洲和远东地区发病率尤其高，其中一种特定抗原高度表达；它在胆管癌中也高度表达。拉瓦西埃等人（1996）报道了编码这种抗原天冬氨酰（天冬酰胺酰）-β-羟化酶（他们用HAAH表示）的人类基因的cDNA克隆，并证明在这些肿瘤系中它以酶活性形式表达。该基因编码推导的 744 个氨基酸的多肽，与牛基因具有高度同源性（81%）（Jia et al., 1992）。拉瓦西埃等人（1996）发现他们的 cDNA 人类序列与 Korioth 等报道的 ASPH 序列有 99% 同源性（1994），仅在氨基酸残基565（tyr至ile）、575（trp-trp-thr至cys-gly）、585（asp至gln）和709（arg至lys）处不同。他们还注意到肽残基 161 处存在 TCG 到 TCA 的沉默转变。 Lavaissiere 等人（1996）推测了蛋白质的EGF样结构域中受调节的天冬氨酰/天冬酰胺酰-β-羟基化的恶性表型的可能关系，例如哺乳动物Notch同源物（例如，190198、600275和600276），已知这些蛋白是参与细胞分化，其细胞质结构域已被证明具有致癌性。

Junctin 是一种 26 kD 跨膜钙螯合蛋白（CASQ; 114250）结合蛋白，可在心脏和横纹肌组织的交界肌浆网（SR）中检测到。它还与兰尼碱受体（RYR; 180901）和三联蛋白（TRDN; 603283）共定位。 Wetzel 等人使用兔连接蛋白 cDNA 探针筛选人心肌 cDNA 文库（2000）分离出编码连接蛋白的cDNA。推导的 225 个氨基酸蛋白与犬科动物序列有 86% 相同，包含与 22 个氨基酸跨膜结构域相邻的带电残基，表明 N 端 24 个残基面向细胞质，其余部分位于 SR 腔中。 Northern 印迹分析在人心肌中检测到 2.8 kb 的转录物。出生后检测到兔心肌中连接蛋白表达增加。

Lim 等人通过筛选心脏 cDNA 文库，然后进行 RT-PCR（2000）分离的 cDNA 编码 225 个氨基酸的连接蛋白和 210 个氨基酸的亚型。作者指出，连接蛋白中的 73 个残基片段在 ASPH 蛋白中具有完全匹配的区域。 Southern印迹分析表明junctin和ASPH作为单拷贝基因存在。 Northern 印迹分析揭示了心肌和骨骼肌中 3.0-和 4.2-kb 转录物的表达；骨骼肌中的表达较高。翻译的 cDNA 的 SDS-PAGE 分析显示 26-和 28-kD 蛋白质的表达。

Treves 等人通过使用狗连接蛋白探针筛选骨骼肌 cDNA 文库（2000）鉴定了编码人连接蛋白和连接物的 cDNA。序列分析预测，junctate（一种 299 个氨基酸的蛋白质）共享junctin（以及部分 ASPH）长亚型的前 93 个氨基酸，而其 64 个 C 端残基与 ASPH 的中心区域相同。 Northern 印迹分析在心脏、大脑、胰腺、胎盘、肺、肝脏、肾脏和骨骼肌中检测到 2.6-kb 的转录物；最高水平存在于心脏、大脑和胰腺中，最低水平存在于骨骼肌中。相反，连接蛋白仅在心肌和骨骼肌中表达。 Southern印迹和PCR分析表明ASPH、junctin和junctate是同一基因的剪接变体； ASPH 使用外显子 1、3、5 和 8 到 16，而连接蛋白使用外显子 2、3、5 和 6，而接合物使用外显子 2 到 5 和 8 到 16。荧光显微镜显示肌（内）质中的接合物表达网状膜。免疫印迹分析表明，junctate 在肾微粒体中表达为 32 kD 蛋白。结合分析确定接合物以高容量和中等亲和力结合钙。

▼ 基因结构

丁丘克等人（2002）指出，小鼠Asph基因包含24个外显子，跨度超过200 kb。

▼ 测绘

Treves 等人使用 FISH（2000）将 ASPH 基因对应到染色体 8q12.1。

▼ 分子遗传学

Patel 等人在来自 3 个不相关家庭的 3 名受影响个体中发现了面部畸形、晶状体脱位、眼前节异常和自发性滤过泡（FDLAB; 601552）（2014）鉴定了 ASPH 基因突变的纯合性：1 名患者出现 5 bp 缺失/3 bp 插入（600582.0001），另外 2 名患者出现错义突变（R735W；600582.0002）。这两种突变仅涉及 ASPH 亚型，并且不影响连接蛋白或连接亚型。

Abarca Barriga 等人的秘鲁近亲父母所生的 FDLAB 男孩（2018）鉴定了 ASPH 基因中无义突变的纯合性（W57X; 600582.0003）。该突变是通过全外显子组测序鉴定的。父母双方都是该变异的杂合子，该变异在 ExAC、gnomAD、1000 基因组计划或外显子组测序项目数据库或包含 90 个外显子组的秘鲁内部数据库中不存在。

来自英国的 FDLAB 的兄弟姐妹 Kulkarni 等人（2019）鉴定了 ASPH 基因中的复合杂合突变：无义突变（Y565X; 600582.0004）和剪接受体位点缺失（c.2127-2delA; 600582.0005）。通过对白内障基因组进行测序来鉴定这些突变。 c.2127-2delA 变体被证明是母系遗传的。

▼ 动物模型

丁丘克等人（2002）破坏了小鼠中 Asph 的催化结构域，使得连接蛋白和连接物的编码区域保持不受干扰。 Asph缺失小鼠表现出多种发育缺陷，包括并指、面部畸形和硬腭形成的轻度缺陷。发育缺陷与在Notch（参见190198）配体Serrate-2（JAG2；602570）的敲除和亚型体中观察到的发育缺陷相似。丁丘克等人（2002）提出 EGF 结构域的天冬氨酰 β-羟基化可以调节 Notch 通路信号传导。此外，将 Asph 缺失小鼠与携带 Apc（611731）最小突变的小鼠杂交，导致形成多发性肠息肉，导致区域特异性息肉大小和频率显着增加。

▼ 等位基因变异体（5 个精选示例）：

.0001 面部畸形、晶状体脱位、前段异常和自发性滤过性水泡
ASPH、5-BP DEL/3-BP INS、NT1852

Patel 等人在一名患有面部畸形、晶状体脱位、眼前节异常和自发性滤过泡的 19 岁沙特女性中（FDLAB; 601552）（2014）鉴定出 ASPH 基因外显子 22 中 5 bp 缺失/3 bp 插入（c.1852_1856delinsGGG）的纯合性，导致预计会导致提前终止的移码（Asn6128GlyfsTer20）。然而，对血液来源的 RNA 进行的 RT-PCR 显示，插入缺失会导致外显子 22 完全跳过，并导致与预测的移码不同的移码（Ser589GlufsTer18），作者认为这可能是由于外显子剪接元件的去除所致。截短导致催化羧基末端完全丧失。该突变是 ASPH 同工型特有的，在 425 个沙特内部外显子组、桑格测序的 100 个沙特对照或任何公开的变体数据库中均未发现该突变。

.0002 面部畸形、晶状体脱位、前段异常和自发性滤过性水泡
ASPH、ARG735TRP

两名无关的黎巴嫩患者患有面部畸形、晶状体脱位、眼前节异常和自发性滤过泡（FDLAB；601552），其中一名是 Mansour 等人之前报道的一名 16 岁女孩（2013）以及 Haddad 等人描述的 4 个黎巴嫩德鲁兹姐妹中的另外 1 个（2001），帕特尔等人（2014）鉴定了 ASPH 基因外显子 25 中 c.2203C-T 转变的纯合性，导致在完全保守的残基处发生 arg735 到 trp（R735W）的取代。在 208 个种族匹配的对照染色体中未发现 ASPH 亚型特有的突变。

.0003 面部畸形、晶状体脱位、前段异常和自发性滤过性水泡
ASPH、TRP57TER

Abarca Barriga 等人发现，一名秘鲁近亲父母出生的男孩患有面部畸形、晶状体脱位、眼前节异常和自发性滤过泡（FDLAB; 601552）（2018）在 ASPH 基因的外显子 2 中发现了 c.171G-A 转换（chr8.62,596,680C-T, ENST00000379454），导致 trp57 到 ter（W57X）的取代。该突变发生在细胞质结构域中，会影响所有 ASPH 亚型。父母双方都是该变异的杂合子，该变异在 ExAC、gnomAD、1000 基因组计划或外显子组测序项目数据库或包含 90 个外显子组的秘鲁内部数据库中不存在。该突变是通过全外显子组测序发现的，并排除了其他 20 多个候选基因的突变。

.0004 面部畸形、晶状体脱位、前段异常和自发性滤过性水泡
ASPH、TYR565TER

Kulkarni 等人在一对患有近视、晶状体脱位、眼前节异常以及轻微变形或非变形特征的兄弟姐妹中（FDLAB; 601552）（2019）鉴定了 ASPH 基因中的复合杂合突变：c.1695C-A 颠换导致 tyr565-to-ter（Y565X）取代，以及 c.2127-2delA（600582.0005）。通过对白内障基因组进行测序来鉴定这些突变。 ExAC 和 gnomAD 数据库中均不存在这两种突变。 c.2127-2delA 变体被证明是从母亲遗传的。

.0005 面部畸形、晶状体脱位、前段异常和自发性滤过性水泡
ASPH、IVSAS、DEL、A、-2

用于讨论 ASPH 基因中的 c.2127-2delA 突变，该突变在患有近视、晶状体脱位、眼前节异常以及轻微变形或非变形特征的兄弟姐妹中以复合杂合状态发现（FDLAB；601552），作者：Kulkarni 等人等人（2019），参见 600582.0004。