异柠檬酸脱氢酶2

IDH2是线粒体NADP依赖性异柠檬酸脱氢酶（EC 1.1.1.42），催化异柠檬酸氧化脱羧成α-酮戊二酸，产生NADPH。通过为NADPH依赖的抗氧化酶提供NADPH，IDH2在控制线粒体氧化还原平衡和减轻细胞氧化损伤中起主要作用（Park等，2008）。

细胞遗传学位置：15q26.1
基因组坐标（GRCh38）：15：90,083,044-90,102,467

▼ 克隆和表达
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Luo et al。使用减法鉴定活化的B细胞中上调的基因，然后筛选心脏cDNA文库（1996）克隆了IDH2，他们将其称为mNADP-IDH。推导的419个氨基酸的蛋白质包含7个保守的半胱氨酸，其中1个位于假定的NADP结合口袋中，7个残基与异柠檬酸和Mg（2+）的结合有关，还有2个保守的N-糖基化位点。Northern印迹分析检测到在心脏和骨骼肌中非常高的表达，而在所检查的其他组织中几乎没有表达。

▼ 测绘
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Huh等（1996年）引用了荧光原位杂交的初步观察结果，表明IDH2基因定位于15q26.1号染色体。参见Oh等人的报告（1996）。

▼ 基因功能
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罗等（1996年）表明，从几种人体组织制备的线粒体中基础IDH2活性与这些组织中的IDH2 mRNA水平相关。在静息的人扁桃体T和B淋巴细胞中，IDH2 mRNA表达和酶活性较低，但在促有丝分裂原刺激下会诱导它们。在激活后的G1晚期，检测到IDH2的诱导，但与细胞周期无关。淋巴细胞激活不会影响细胞溶质IDH1（147700）的活性。免疫抑制剂雷帕霉素和环孢菌素A抑制有丝分裂原诱导的IDH2在T和B细胞中的表达。

髓过氧化物酶（MPO; 606989）催化次氯酸（HOCl）的形成，次氯酸通过杀死细菌和其他侵入性病原体在免疫系统中起主要作用。然而，HOCl的过量生成会导致组织损伤。Park等（2008）显示HOC1在体外引起小鼠Idpm活性的浓度依赖性损失。通过用硫醇共同处理或通过添加底物NADP +和异柠檬酸盐，可保护Idpm活性免受HOCl诱导的损害。用针对IDPM的小分子干扰RNA处理HeLa细胞会加剧HOCl诱导的活性氧生成，细胞氧化损伤和线粒体功能障碍。Park等（2008年） 得出的结论是，HOCl通过氧化IDPM活性位点中的关键半胱氨酸残基而引起细胞氧化损伤，从而导致IDPM失活和干扰细胞抗氧化剂防御系统。

Lu等（2012）报道，产生2-羟基戊二酸（2HG）的IDH突变体可以阻止谱系特异性祖细胞分化成终末分化细胞所需的组蛋白去甲基化。在神经胶质瘤患者的肿瘤样本中，IDH突变与丰富的神经祖细胞中表达的基因的独特基因表达谱相关，这与组蛋白甲基化增加有关。为了测试IDH突变体促进组蛋白甲基化的能力是否有助于阻止未转化细胞的细胞分化，Lu等人（2012年）测试了新形态IDH突变体对体外脂肪细胞分化的影响。突变IDH或可渗透细胞的2HG的引入均与抑制谱系特异性分化基因的诱导表达和分化阻滞有关。这与抑制组蛋白甲基化标记的显着增加相关，而启动子DNA甲基化没有可观察到的变化。发现神经胶质瘤具有升高的相似的组蛋白阻抑标记水平。将产生2HG的突变体IDH稳定转染到永生化的星形胶质细胞中，导致组蛋白甲基化的逐步积累。在所检查的标记中，随着细胞在培养物中的传代，H3K9甲基化的增加可再现地出现在DNA甲基化的上升之前。此外，Lu等（2012年）发现在脂肪细胞分化过程中诱导了2HG抑制性H3K9脱甲基酶KDM4C（605469），并且RNA干扰抑制KDM4C足以阻止分化。Lu等（2012年）得出的结论是，他们的数据合在一起证明2HG可以抑制组蛋白去甲基化，而组蛋白去甲基化的抑制作用足以阻止未转化细胞的分化。

Koivunen等（2012年）表明，与癌症相关的突变体IDH1或IDH2而非S-2HG产生的2HG的R对映体（R-2HG）刺激EGLN（例如EGLN1; 606425）活性，从而导致HIF降低（参见603348）水平，可增强人类星形胶质细胞的增殖和软琼脂的生长。Koivunen等（2012年）得出的结论是，他们的发现定义了一种对映异构体特异性机制，通过该机制，IDH突变型脑肿瘤中积累的R-2HG促进转化。

萨哈等（2014年）表明，突变体IDH1和IDH2通过产生2-羟基谷氨酸（2HG）和抑制HNF4A（600281）来阻止肝祖细胞经历肝细胞分化，HNF4A 是肝细胞同一性和静止性的主要调节剂。相应地，在成年肝脏中表达突变型Idh的基因工程小鼠模型显示出对肝损伤的异常反应，其特征为Hnf4a沉默，肝细胞分化受损和细胞增殖水平明显升高。此外，IDH和KRAS（190070）突变，人类肝内胆管癌（IHCC）子集中共存的遗传改变共同驱动肝祖细胞的扩张，恶性胆道病变的发展以及向转移性IHCC的发展。萨哈等（2014年）得出结论，他们的研究提供了IDH突变，肝细胞命运和IHCC发病机制之间的功能联系，并提出了IDH驱动的恶性肿瘤的新型基因工程小鼠模型。

Flavahan等（2016）显示，人IDH1和IDH2突变神经胶质瘤在cohesin-（请参见606462）和CTCF（604167）结合位点表现出甲基化过高，从而损害了该甲基化敏感性绝缘子蛋白的结合。CTCF结合减少与拓扑结构域之间的绝缘性丧失和异常的基因激活有关。Flavahan等（173）特别证明，CTCF在结构域边界的丢失使组成型增强子与受体酪氨酸激酶基因PDGFRA异常相互作用（173490），这是一种突出的神经胶质瘤癌基因。用脱甲基剂治疗IDH突变胶质瘤部分恢复了绝缘子功能并下调了PDGFRA。相反，CRISPR介导的IDH野生型神经胶质瘤球囊CTCF基序的破坏上调了PDGFRA并增加了增殖。

Yoshimi等（2019）使用了982例急性髓细胞性白血病（AML; 601626）患者的转录组分析来确定IDH2和SRSF2突变的频繁重叠（600813）通过对表观基因组和RNA剪接的协同作用共同促进白血病的发生。IDH2或SRSF2中的突变赋予明显的剪接变化，而突变IDH2的共表达改变了突变SRSF2的剪接效果，并且比单独的任一突变导致更深刻的剪接变化。与此相一致，突变体IDH2和SRSF2的共表达导致具有体内增殖特性的致死性骨髓增生异常，并且以单独两种突变均未观察到的方式增强自我更新。IDH2和SRSF2双突变细胞表现出异常的剪接和INTS3的表达降低（611347），是整合子的成员，与RNA聚合酶II的停滞增加有关。异常的INTS3剪接与突变IDH2协同促成白血病发生，并且依赖于突变SRSF2与INTS3 mRNA中的顺式元件结合以及INTS3的DNA甲基化增加。Yoshimi等（2019）得出的结论是，他们的数据确定了表观遗传状态的改变和一部分白血病中的剪接之间的致病串扰，提供了剪接因子突变驱动髓系恶性肿瘤发展的功能证据，并确定了剪接体变化是IDH2突变性白血病发生的媒介。

▼ 分子遗传学
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D-2-羟基戊二酸尿症2

在D2HGDH基因无突变的17个D-2-羟基戊二酸尿症病例（见D2HGA2，613657）中有15个（609186），Kranendijk等人（2010年）确定了IDH2基因的杂合突变。15名患者中有14名发生arg140到gln突变（R140Q; 147650.0001），其中1名发生了arg140到gly突变（R140G; 147650.0002）。在9对父母中，有8个无法检测到该突变，表明是从头突变，而D2HGA2是常染色体显性特征。1名患者的母亲表现出种系镶嵌。

体细胞突变

严等（2009年）确定了445个中枢神经系统（CNS）肿瘤和494个非中枢神经系统肿瘤中IDH1（147700）基因和相关IDH2基因的序列。由正常和突变IDH1和IDH2基因产生的蛋白质的酶活性在用这些基因转染的培养的神经胶质瘤细胞中测定。严等（2009年）在超过70％的世界卫生组织（WHO）II级和III级星形细胞瘤和少突胶质细胞瘤以及由这些低级病变发展而来的胶质母细胞瘤中，发现了影响IDH1氨基酸132的突变。IDH1中没有突变的肿瘤经常具有影响IDH2基因类似氨基酸（R172）的突变。具有IDH1或IDH2突变的肿瘤具有独特的遗传和临床特征，患有此类肿瘤的患者比具有野生型IDH基因的患者具有更好的预后。4个测试的IDH1和IDH2突变均降低了编码蛋白的酶促活性。严等（2009年）得出结论，由IDH1和IDH2编码的NADP（+）依赖性异柠檬酸脱氢酶突变发生在多种类型的恶性神经胶质瘤中。

有关多发性内生软骨病中体细胞IDH1和IDH2突变的讨论，请参见Ollier病（166000）和Maffucci综合征（614569）。

的癌症基因组图谱研究网络（2013）分析的从头AML的200临床注释成人病例的基因组，即使用全基因组测序（50例）或全基因组测序（150例），与RNA和微小RNA测序沿着和DNA甲基化分析。的癌症基因组图谱研究网络（2013）识别在200分之39（20％）样品中的IDH1或IDH2基因回复突变。

Brewin等（2013）指出，癌症基因组图谱研究网络（Cancer Genome Atlas Research Network）（2013）的研究并未揭示在始建克隆中发生了哪些突变，正如疾病引发者所预期的那样，而在较小克隆中发生了哪些突变，随后又导致了疾病。米勒等（2013）回应说，在他们的研究中几乎仅在创始克隆中突变的基因包括IDH2（创始克隆的14个突变中的13个）。他们确定了其他几个包含他们认为可能是启动子的突变的基因，以及其他可能被认为是协同突变的基因突变。

▼ 动物模型
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已知IDH2中精氨酸140和172处的突变会引起蛋白质将α-酮戊二酸转化为2-羟基戊二酸（2HG）的新形态能力。Akbay等（2014年）创建了具有R140Q和R172K突变的敲入转基因小鼠品系。这些突变的胚胎激活导致严重的表型，包括部分胚胎致死率，矮小，震颤，癫痫发作，脑积水和心脏肥大，死亡3至7周。成人有条件地激活肺，脾，肾，脑和心脏中的突变会导致嗜睡，呼吸急促，心脏扩大，伴有心脏瘢痕和心肌细胞凋亡的心肌病以及与心力衰竭相关的循环充血。与R140Q小鼠相比，R172K小鼠的这些症状发展得更快。心脏和骨骼肌显示出肌节组织和线粒体缺陷，心脏中的TCA循环中间体水平也降低了。在大脑里 IDH2突变引起白质和灰质弥漫性液泡性白质脑病以及神经元轴突的膜状碎屑填充液泡，但不影响细胞凋亡。心脏组织中的组蛋白分析显示H3K4me3水平升高，但H3K27me3或H3K36me3没有变化。基因表达谱显示糖原生物合成的上调，糖原降解的下调，以及胶原生物合成和重组的上调。化学染色显示肌肉中糖原积累的增加，但脂质积累没有变化。恢复野生型IDH2表达可挽救小鼠表型，如通过降低血清2HG水平，增加心脏功能和增加总体生存率来衡量。

▼ 等位基因变异体（2个示例）：
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.0001 D-2-HYDROXYGLUTARIC ACIDURIA 2
IDH2，ARG140GLN
在15位D-2-羟基戊二酸尿症2（D2HGA2; 613657）患者中，有14位患者是Kranendijk等（2010）在IDH2基因的核苷酸419确定了G到A转换，导致在密码子140（R140Q）的arg到gln替换。在14例患者中有13例从头发生了这种突变，但在1例患有体细胞和种系镶嵌的患者的母亲中被发现。已在急性髓细胞性白血病中鉴定出体细胞R140Q突变，并显示其导致D-2-羟基戊二酸的异常产生（Ward等，2010）。

Nota等（2013年）报道了一名D-2-羟基戊二酸尿症2患者，其IDH2的419G-A（R140Q）突变从头发生。

抑制癌症突变

Wang等（2013年）开发了一种小分子AGI-6780，可有效并选择性地抑制与肿瘤相关的突变IDH2 / R140Q。与IDH2 / R140Q复合的AGI-6780的晶体结构表明，该抑制剂在二聚体界面处以变构方式结合。稳态酶学分析的结果与AGI-6780的变构作用和缓慢紧密结合一致。在体外用AGI-6780处理可诱导TF-1红白血病和原代人急性髓性白血病细胞分化。Wang等（2013年）得出结论，这些数据提供了概念证明，即靶向突变IDH2 / R140Q的抑制剂可能具有潜在的用途，可作为癌症的分化疗法。

.0002 D-2-HYDROXYGLUTARIC ACIDURIA 2
IDH2，ARG140GLY
在1位D-2-羟基戊二酸尿症（D2HGA2; 613657）患者中，Kranendijk等人（2010年）在IDH2基因的第418位核苷酸处发现了C到G的转化，从而在第140位密码子（R140G）上出现了从arg到gly的取代。这种突变从头发生在受影响的个体中。

在患有D2HGA2的患者中，Nota等人（2013）确定了R140Q突变的杂合性。突变是从她未受影响的母亲那里继承的，后者是镶嵌载体。