甘丙肽
甘丙肽是一种小神经肽，在中枢和外周神经系统中充当细胞信使，调节多种生理功能（Mechenthaler 总结，2008 年）。
▼ 克隆与表达
施密特等人（1991）从人类垂体中分离出成熟的甘丙肽。与含有 C 端酰胺化甘氨酸的 29 个氨基酸的猪、大鼠和牛 Gals 不同，成熟的人 GAL 含有 30 个氨基酸并具有 C 端非酰胺化丝氨酸。通过质谱，施密特等人（1991）确定成熟的人类 GAL 的质量为 3,156.1 Da。
贝尔萨尼等人（1991）从正常人结肠中分离出 2 种 GAL 肽：一种 19 氨基酸肽，计算分子量为 1,964 Da，另一种 30 氨基酸肽，计算分子量为 3,157 Da。小肽与大肽的N端相同，前15个氨基酸与猪、大鼠和牛Gal的相同。
通过人类垂体和神经母细胞瘤细胞系 cDNA 文库的 PCR，Evans 和 Shine（1991）克隆了全长的 preprogalanin cDNA。推导出的 123 个氨基酸的蛋白质包含一个 N 端信号序列，随后是一个短前肽、成熟的 30 个氨基酸甘丙肽，以及一个与大鼠、猪和牛甘丙肽 mRNA 相关肽同源的 C 端序列。地图）。Evans 和 Shine（1991）提出，人甘丙肽中第 17 位的甘氨酸的存在可能很重要，因为该残留物在所有其他检查的物种中都是天冬氨酸。
麦克奈特等人（1992）从嗜铬细胞瘤 mRNA 克隆人甘丙肽。
Ormandy 等人使用 Northern 印迹分析（1998）在 8 个雌激素受体（ESR; 见133430 ） 阳性和 12 个 ESR 阴性乳腺癌细胞系中的 8 个中检测到一个主要的 0.9-kb preprogalanin mRNA。
Lundkvist 等人（1995）使用 RT-PCR 从小鼠下丘脑 cDNA 中克隆甘丙肽。他们确定了甘丙肽序列以及在同一 mRNA 上编码的侧翼肽 Gmap 的序列。小鼠甘丙肽的 N 末端 14 个氨基酸与人、猪、狗、大鼠、牛、鸡、羊、鳄鱼、弓鳍鱼、角鲨、鳟鱼和小鼠中的相同。
▼ 基因功能
施密特等人（1991）合成了与成熟人 GAL 相同的 GAL 肽和 GAL 的酰胺化衍生物。两种肽均与大鼠胰岛素瘤 Gal 受体结合良好（参见 GALR1；600377），并引起分离的纵向大鼠眼底条的收缩。
洛佩兹等人（1991）指出，在大脑中，甘丙肽浓度最高的是下丘脑和正中隆起的神经末梢。自从在下丘脑-垂体轴调节中建立神经血管概念（Harris，1948）以来，众所周知，正中隆起代表了神经内分泌调节的关键区域。下丘脑释放和抑制因子从正中隆起末端分泌到门静脉循环中，到达腺垂体细胞，在那里它们发挥特定作用。洛佩兹等人（1991）测量 Gal 和 Lhrh（GNRH1; 152760） 在大鼠垂体门静脉血浆中的水平，并发现两种激素在雄性和雌性大鼠中以搏动方式释放，频率为每小时 1 次。洛佩兹等人（1991）还确定了下丘脑中的 Gal 神经元，包括表达 Gal 和 Lhrh 的神经元子集，加强了存在与垂体门静脉循环相关的 GAL 神经元系统的概念。大鼠 Gal 诱导培养的大鼠垂体细胞 Lh（见152780 ）分泌的少量但剂量依赖性增加，并增强 Lhrh 刺激 Lh 释放的能力。在大鼠动情周期中，正中隆起处的 Gal 和 Lhrh 浓度表现出相同的分布（r = 1.00）。洛佩兹等人（1991）得出结论，GAL 是一种下丘脑低生理激素，是 LHRH 分泌和作用的神经调节剂。
Rattan（1991）表明甘丙肽对胃肠功能很重要。
麦克奈特等人（1992）表明合成的人甘丙肽以及大鼠和猪甘丙肽可抑制葡萄糖刺激的胰岛素（INS; 176730 ） 从大鼠胰岛素瘤细胞系中释放。所研究的甘丙肽均不抑制基础胰岛素分泌。在使用的最高葡萄糖浓度 5.6 mM 时，每种甘丙肽抑制胰岛素释放约 50%。在较低的葡萄糖浓度下，观察到较弱的抑制作用。
阿夫拉特等人（1995）发现，在 7 名 25 至 30 岁的正常年轻女性中静脉输注猪甘丙肽导致血清 GH（ 139250 ） 水平升高，但未能显着改变催乳素（PRL; 176760 ）、LH、 FSH（见136530）、TSH（见188540）、ACTH（见176830）或皮质醇。
格罗托利等人（1996）发现，在 6 名 23 至 35 岁处于卵泡早期的正常年轻女性中输注猪甘丙肽未能显着提高基础 PRL 水平，但它增强了 PRL 对 TRH 或精氨酸输注的反应。甘丙肽不改变 PRL 对多巴胺受体（见126449）阻断的反应。格罗托利等人（1996）得出结论，甘丙肽不太可能通过抑制多巴胺能张力来影响 PRL 分泌。
Degli Uberti 等人（1996）发现，在 9 名健康志愿者中输注人类 GAL 超过 60 分钟会减弱去甲肾上腺素和胰多肽（PPY; 167780 ） 的释放，以响应口服溴化吡啶斯的明（PD），一种乙酰胆碱酯酶抑制剂。GAL 还可以防止 PD 引起的心率减慢，但它不能调节 PD 诱发的肾上腺素释放。PD 和 GAL 均未改变仰卧位收缩压和舒张压。Degli Uberti 等人（1996）提出了 GAL 和胆碱能系统之间的功能相互关系。
奥曼迪等人（1998）发现 ESR 阳性乳腺癌细胞系表达适量的前原甘肽 mRNA，而 ESR 阴性细胞系中的水平要么非常高，要么非常低甚至不存在，这表明类固醇激素调节前原甘肽的表达。GAL 基因在携带 11q13 扩增的乳腺癌亚组中被扩增，但 GAL 扩增并未导致前原甘丙肽 mRNA 水平升高。用雌二醇和孕激素治疗乳腺癌细胞增加了前甘丙肽 mRNA 表达，而血清戒断或用抗雌激素治疗降低了前甘丙肽 mRNA 表达。奥曼迪等人（1998）得出结论，在 ESR 阳性细胞中 preprogalanin 表达受类固醇激素控制。
怀尼克等人（1998）指出，甘丙肽主要由啮齿动物垂体前叶和下丘脑的正中隆起和室旁核中的泌乳素（催乳素分泌细胞类型）表达。催乳素和甘丙肽共定位在同一个分泌颗粒中，两种蛋白质的表达对动物的雌激素状态极为敏感。estradiol-17-β 的给药诱导垂体增生，随后腺瘤形成，并导致催乳素的甘丙肽 mRNA 含量增加 3,000 倍。
奈勒等人（2003）表明，与单独使用催乳素处理相比，用甘丙肽加催乳素处理导致小鼠乳腺器官培养物中形成更大和更多的小叶。单独的甘丙肽会持续激活 Stat5a（ 601511） 并诱导乳蛋白表达，但不诱导小叶发生。培养的小鼠乳腺的微阵列分析揭示了由甘丙肽和/或催乳素调节的 3 组主要基因：那些受甘丙肽和/或催乳素孤立调节的基因；那些由甘丙肽加催乳素调节，但既不受激素单独调节的那些；以及无论是否存在甘丙肽，都受催乳素调节的那些。仅受甘丙肽调节的基因比仅受催乳素调节的基因少得多，并且催乳素拮抗几乎所有甘丙肽调节基因的表达。甘丙肽不诱导催乳素或催乳素受体（PRLR；176761）基因表达，催乳素不调节甘丙肽或其受体的表达。
在小鼠中，Wu 等人（2014 年）发现了在男性和女性育儿过程中特异性激活的内侧视前区（MPOA） 中表达甘丙肽的神经元子集，以及在交配期间被激活的不同亚群。MPOA 甘丙肽神经元的基因消融导致雄性和雌性的父母反应显着受损并影响雄性交配。处女雄性中这些神经元的光遗传学激活抑制了雄性间和幼犬导向的攻击并诱导幼犬梳理。因此，吴等人（2014）得出结论，MPOA 甘丙肽神经元是男性和女性育儿行为和其他社会反应的重要调节节点。
甘丙肽功能评论
鲍尔等人（2008）回顾了甘丙肽在人体皮肤中的表达以及甘丙肽在免疫、炎症、细胞增殖和伤口愈合中的作用。
Mechenthaler（2008）回顾了甘丙肽的神经内分泌功能，并注意到与其他物种相比，甘丙肽在人类细胞和性别特异性表达方面的差异。
▼ 基因结构
埃文斯等人（1993）克隆并鉴定了一个 35-kb 的基因组 DNA 区域，该区域编码人类前甘丙肽基因，包括 5-prime 和 3-prime 侧翼序列。该基因跨度为 6.5 kb，包含 6 个外显子。第一个外显子仅包含 5 个素数 UTR。
科夫勒等人（1995）确定 GAL 基因的 5' 侧翼序列包含一个富含 CT 的区域，两侧是 2 个 Alu 重复序列，位于转录起始位点上游 2.3 kb。转录起始位点之前的 500 bp 区域显示 79% 的 GC 含量。5 元侧翼序列有一个 TATA 框，前面是许多转录因子的结合位点，包括 SP1（ 189906 ）、AP2（ 107580 ） 和 NF-kappa-B（参见164011 ）。它还具有 3 个半回文雌激素反应元素，但没有典型的 CAAT 框。功能分析证明了积极和消极的监管因素。
▼ 测绘
Charlton et al.使用来自人类 cDNA 序列的 3-prime 末端的引物进行 PCR 分析缺失体细胞杂种（1993）将甘丙肽基因定位于 11 号染色体的近端短臂。他们通过荧光原位杂交证实了该定位。重组近交系的分析和种间回交将小鼠甘丙肽基因定位在靠近 19 号染色体着丝粒的位置。Charlton 等人（1993）评论说，结果将人类 11q12-q13/小鼠 19 的同线性区域从着丝粒扩展到人类 11p。他们还提到了与 11p12-p11.12 区域细胞遗传学定义的间质缺失相关的家族综合征，其表现出与甘丙肽不足一致的表型：身材矮小、性腺机能减退、肥胖和发育迟缓。
Evans 等人使用高分辨率荧光原位杂交（1993）将单个 GALN 基因定位到染色体 11q13.3-q13.5。这一发现与Charlton 等人的发现不一致（1993 年）。
▼ 分子遗传学
在 2 个患有家族性颞叶癫痫（ETL8; 616461 ） 的同卵双胞胎中，Guipponi 等人（2015）在 GAL 基因（A39E; 137035.0001 ）中发现了一个从头杂合错义突变。该突变是通过全外显子组测序发现的，并通过 Sanger 测序确认。体外功能研究表明，突变蛋白对 GALR1 介导的反应具有拮抗活性，并降低了结合亲和力并降低了 GALR2 的激动剂特性（ 603691）。这些发现表明，突变蛋白可能会损害海马中的甘丙肽信号传导，导致谷氨酸能兴奋增加并最终导致癫痫。对另外 582 名癫痫患者的 GAL 基因测序未发现任何突变。
▼ 动物模型
为了研究甘丙肽在催乳素释放和催乳素生长中的作用，Wynick 等人（1998）产生了携带内源性甘丙肽基因功能丧失突变的小鼠。没有胚胎致死性的证据，突变小鼠正常生长。确定的特定内分泌异常与催乳素的表达有关。与野生型对照相比，成年雌性突变小鼠的垂体催乳素信息水平和蛋白质含量降低了 30% 至 40%。突变的雌性不能泌乳并且幼崽死于饥饿/脱水，除非被寄养到野生型母亲身上。与野生型对照相比，突变女性的催乳素分泌在产后 7 天显着减少，并伴有乳腺成熟失败。催乳素对高剂量雌激素的增殖反应几乎完全消失，未能上调催乳素释放和 STAT5。601511 ） 表达或增加垂体细胞数量。这些数据支持了甘丙肽作为催乳素表达的旁分泌调节剂和催乳素生长因子的假设。
奈勒等人（2003 年）表明，对甘丙肽基因敲除小鼠进行催乳素治疗可以使幼犬存活，但不能完全挽救小叶肺泡发育或降低乳蛋白表达。Naylor 等人使用乳腺上皮移植（2003）表明，在没有乳腺产生的甘丙肽的情况下，正常的循环甘丙肽足以维持正常的乳腺发育。
福尔摩斯等人（2000 年）报道，甘丙肽基因靶向功能丧失突变纯合的成年小鼠背根神经节中的细胞数量减少了 13%，而表达物质的神经元百分比减少了 24%。电话（162320）。坐骨神经挤压伤后，周围神经再生率降低了 35%，并伴有相关的长期功能缺陷。这些结果确定了甘丙肽在感觉神经元的发育和再生中的关键作用。
甘丙肽与胆碱乙酰转移酶（CHAT; 118490 ） 共定位，该酶是乙酰胆碱的合成酶，位于啮齿动物基底前脑的一部分胆碱能神经元中。神经生长因子（例如NGF；162030）的慢性脑室内输注诱导这些神经元中甘丙肽基因表达增加3-4倍。奥米拉等人（2000）报道了在甘丙肽基因中携带靶向功能丧失突变的成年小鼠的内侧隔膜和基底前脑的垂直肢体对角带中三分之一胆碱能神经元的损失。这些缺陷与出生后第 7 天前脑中凋亡细胞数量增加 2 倍有关。这些数据提供了意想不到的证据，表明甘丙肽在调节隔海马胆碱能神经元子集的发育和功能方面发挥着营养作用。
在阿尔茨海默病（ 104300 ） 中，增加的含甘丙肽纤维过度支配基底前脑内的胆碱能神经元，与认知能力下降有关。为了研究阿尔茨海默病中甘丙肽过表达小鼠模型的神经化学和行为后遗症，Steiner 等人（2001）产生了在多巴胺 β-羟化酶（ 223360 ） 控制下过度表达甘丙肽的转基因小鼠。） 发起人。甘丙肽的过度表达与对角带的水平肢体中产生乙酰胆碱的可识别神经元数量减少有关。行为表型显示转基因小鼠表现出正常的一般健康和感觉和运动能力；然而，他们在莫里斯空间导航任务和食物偏好嗅觉记忆测试的社会遗传中表现出选择性缺陷。这些结果表明，甘丙肽的表达升高会导致阿尔茨海默病的神经化学和认知障碍。
为了进一步了解甘丙肽在伤害感受中所起的作用，Holmes 等人（2003）产生了 2 个转基因系，它们以诱导型或组成型方式在特定的初级传入背根神经节神经元群中过度表达甘丙肽。各种实验的结果支持甘丙肽在调节完整动物和神经性疼痛状态中的伤害感受中的抑制作用。
勒纳等人（2008）回顾了甘丙肽在癫痫动物模型中的作用，它起到抗惊厥的作用。
▼ 等位基因变体（ 1 示例）：
.0001 癫痫，家族性颞叶，8（1 个家族）
GAL, ALA39GLU
在 2 个患有家族性颞叶癫痫（ETL8; 616461 ） 的同卵双胞胎中，Guipponi 等人（2015）在 GAL 基因中发现了一个从头杂合的 c.116C-A 颠换（c.116C-A，NM_015973.3），导致 GAL 前肽中的 ala39 到 glu（A39E） 取代对应于高度保守的 30 个氨基酸成熟 GAL 肽的第七个残基。通过全外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变在 dbSNP（build 138）或 ExAC 数据库中不存在。体外功能研究表明，突变蛋白对 GALR1（ 600377 ） 介导的反应具有拮抗活性，并降低了 GALR2（ 603691 ） 的结合亲和力和激动剂特性。）。这些发现表明，突变蛋白可能会损害海马中的甘丙肽信号传导，导致谷氨酸能兴奋增加并最终导致癫痫。
