吡哆胺5-磷酸氧化酶； PNPO

吡哆胺磷酸氧化酶
吡哆醛 5-磷酸合酶

HGNC 批准的基因符号：PNPO

细胞遗传学位置：17q21.32 基因组坐标（GRCh38）：17:47,941,570-47,949,307（来自 NCBI）

▼ 描述

维生素 B6，或称 5-磷酸吡哆醛（PLP），对于正常细胞功能至关重要，一些癌细胞的维生素 B6 代谢与其正常细胞相比存在显着差异。维生素 B6 合成中的限速酶是吡哆醇 5-磷酸（PNP）氧化酶（PNPO；EC 1.4.3.5）。

▼ 克隆和表达

Ngo 等（1998）从大鼠肝脏文库中分离出 PNPO 克隆。他们发现预测的 30-kD 蛋白包含在酿酒酵母和细菌的 PNPO 中发现的 PNPO 特征基序以及 5 个预测的蛋白激酶 C（参见 176960）磷酸化位点。

康等人（2004）从全脑 cDNA 文库中克隆了全长 PNPO。推导的 261 个氨基酸蛋白质的计算分子量为 30 kD。翻译后修饰位点包括一个硫酸化位点、9 个磷酸化位点、3 个 N-肉豆蔻酰化位点和一个 RGD 细胞附着序列。PNPO 与小鼠 Pnpo 具有 90% 的氨基酸同一性。Northern 印迹分析在所有检查的人体组织中检测到 2.4 和 3.4 kb 的转录本，由于使用替代的聚腺苷酸化位点，转录本大小存在差异。最高表达在肝脏中，其次是骨骼肌和肾脏。蛋白质印迹分析在所有检查的组织和细胞系中检测到 30 kD 蛋白质。

▼ 基因功能

PNPO活性在大鼠肝脏中受发育调节，在胎儿肝脏中较低，在成人肝脏中较高。恩戈等人（1998）表明 PNPO 表达在大鼠脑中也受到类似的发育调节。此外，Ngo 等人（1998）证明，与啮齿动物肝癌类似，啮齿动物脑肿瘤中的 PNPO 表达与胎鼠脑中的表达相当或更低。然而，所检查的人神经母细胞瘤细胞系显示出不同的 PNPO 活性；人肝癌细胞系含有相对较高的 PNPO 活性，与正常人肝脏中的活性相当。

康等人（2004）表征了重组 PNPO 在大肠杆菌中表达后的酶学特性。PNPO 将 PNP 和吡哆胺 5-磷酸酯转化为 PLP，PLP 产物是一种抑制剂。突变分析表明第一个 N 端保守螺旋片段和 C 端 25 个残基是酶活性所必需的。

▼ 基因结构

Kang 等人（2004）确定 PNPO 基因包含 7 个外显子，跨度 7.7 kb。启动子区域显示管家基因的特征，具有 CpG 岛和 Sp1（189906）结合位点，但没有 TATA 样序列。

▼

通过基因组序列分析进行绘图，Kang 等人（2004）将 PNPO 基因定位到染色体 17q21.32。他们将小鼠基因定位到 11 号染色体上。

▼ 分子遗传学

Mills 等人在来自 3 个 PNPO 缺陷家族（PNPOD; 610090）的 5 名患者中进行了研究（2005）鉴定了 PNPO 基因中的纯合错义、剪接位点和终止密码子突变。中国仓鼠卵巢细胞的表达研究表明，剪接位点（IVS3-1G-A；603287.0002）和终止密码子（X262Q；603287.0003）突变是无效突变，而错义突变（R229W；603287.0001）显着降低了吡哆醇（氨）磷酸氧化酶活性。作者认为，维持大脑中最佳 PLP 水平对于许多神经递质代谢受到干扰（无论是主要现象还是继发现象）的神经系统疾病可能很重要。

Plecko 等人在来自 7 个无关 PNPOD 家族的 11 名患者中（2014）在 PNPO 基因中鉴定出 3 个不同的双等位基因突变；其中 6 个家族携带相同的纯合错义突变（R225H; 603287.0005）。这6个家族均源自前南斯拉夫。CHO细胞的体外功能表达研究表明，R225H突变蛋白没有可检测到的酶活性。大多数患者对吡哆醇治疗有部分甚至完全反应。

Ware 等人在 2 名患有 PNPOD 的无关男孩中（2014）在 PNPO 基因中发现了 2 个不同的纯合错义突变（603287.0005 和 603287.0006）。没有进行变体的功能研究。

▼ 等位基因变体（6 个选定示例）：

.0001 吡哆胺 5-磷酸氧化酶缺乏症
PNPO，ARG229TRP
在双胞胎男孩中，土耳其近亲父母的孩子患有 PNPO 缺乏症（PNPOD；610090），Mills 等人（2005）在 PNPO 基因的外显子 7 中检测到纯合的 C 到 T 转变，导致保守的精氨酸 229 残基（R229W）被色氨酸取代。这个家庭中至少有 4 名（可能有 6 名）兄弟姐妹（包括双胞胎）死于同样的疾病。布劳蒂加姆等人（2002）描述了这些患者的临床和实验室检查结果。

.0002 吡哆胺 5-磷酸氧化酶缺乏症
PNPO, IVS3, GA, -1
在患有 PNPO 缺乏症（PNPOD; 610090）的婴儿中，Mills 等人（2005）在 PNPO 基因的 1 个等位基因上的内含子 3（IVS3-1G-A）中发现剪接突变。另一个等位基因携带的错义突变被认为是多态性。父母是东非亚裔的远房表兄弟。患者成纤维细胞 mRNA 缺乏外显子 4，证实剪接异常。该患者是米尔斯等人研究的唯一一名患者（2005）接受 PLP 治疗并存活到新生儿期之后，但在出生后第二年表现出持续性中枢肌张力低下和痛苦的肌张力障碍痉挛以及一些癫痫发作。他患有明显的后天性小头畸形和中度至重度发育迟缓。

.0003 吡哆胺 5-磷酸氧化酶缺乏症
PNPO，TER262GLN
来自巴基斯坦近亲家庭的 2 名受影响同胞患有 PNPO 缺乏症（PNPOD；610090），Mills 等人（2005）在 PNPO 基因的外显子 7 中检测到纯合 T 到 C 的转变，导致 262 位（X262Q）的终止密码子被谷氨酰胺取代，并添加了 28 个氨基酸。表达研究表明 X262Q PNPO 是无效活性突变体。

.0004 吡哆胺 5-磷酸盐氧化酶缺乏症
PNPO，ALA174TER
在患有 PNPO 缺乏症（PNPOD；610090）的男性婴儿中，Ruiz 等人（2008）在 PNPO 基因的外显子 5 中发现了一个纯合的 520C-T 转换，导致 ala174 到 ter（A174X）的取代。患者在出生后数小时内出现严重癫痫发作和肌阵挛，并于 48 天时死亡。

.0005 吡哆胺 5-磷酸氧化酶缺乏症
PNPO，ARG225HIS
在来自 6 个无关家族的 8 名患有吡哆胺 5-磷酸氧化酶缺乏症（PNPOD；610090）的患者中，Plecko 等人（2014）在 PNPO 基因的外显子 7 中鉴定出纯合 c.674G-A 转换（c.674G-A, NM_001182.3），导致 PLP 结合位点的保守区域发生 arg225 到 his（R225H）的取代。在 100 个对照等位基因中没有发现这种与该疾病在家族中分离的突变。CHO细胞的体外功能表达研究表明，R225H突变蛋白没有可检测到的酶活性。大多数患者对吡哆醇治疗有部分甚至完全反应。这6个家族均源自前南斯拉夫。

Ware 等人对一名患有 PNPOD 的 7 岁希腊男孩进行了研究（2014）鉴定了 PNPO 基因中的纯合 R225 取代。每个未受影响的亲本都是该突变的杂合子。没有对该变体进行功能研究。患者对吡哆醇治疗表现出初步反应，随后对高剂量吡哆醛 5-磷酸酯（PLP）单一疗法表现出持续治疗反应。韦尔等人（2014）假设突变蛋白中保留了一定程度的吡哆醇 5-prime-磷酸结合，从而产生了吡哆醇反应性。

.0006 吡哆胺 5-磷酸氧化酶缺乏症
PNPO，ARG229GLN
一名 21 个月大的男性婴儿，由近亲苏丹父母所生，患有吡哆胺 5-磷酸氧化酶缺乏症（PNPOD；610090），Ware 等人（2014）鉴定了 PNPO 基因中的纯合 c.686G-A 转变，导致 arg229 到 gln（R229Q）取代。每个未受影响的亲本都是该突变的杂合子。尚未对该变体进行功能研究，但已报道影响同一密码子的不同突变（R229W；603287.0001）。患者对高剂量5-磷酸吡哆醛治疗表现出良好的初始和持续反应。