丙酰辅酶A羧化酶，α子单元； PCCA

pccA 互补组

HGNC 批准的基因符号：PCCA

细胞遗传学位置：13q32.3 基因组坐标（GRCh38）：13:100,089,093-100,530,435（来自 NCBI）

▼ 说明

丙酰辅酶A是多种氨基酸代谢的重要中间体，也是由奇数脂肪酸氧化产生的。丙酰辅酶A羧化酶（PCC）由α和β子单元组成，催化丙酰辅酶A分解代谢的第一步。 PCC由2个不同的子单元α和β组成。 α子单元由PCCA基因编码，β子单元（232050）由PCCB基因（232050）编码。来自 PCCA 基因突变的丙酸血症（606054）患者的细胞属于互补组 pccA（Fenton 等人总结，2001）。

▼ 克隆与表达

拉姆洪瓦等人（1983）发现PCC的α链含有生物素配体，分子量为72 kD； β链，分子量56kD。他们预测，在没有 α 链的情况下，β 链是不稳定的。拉姆洪瓦等人（1983）提出的证据表明，pccA 互补组中的突变存在于 PCC 的 α 链中，而 pccBC 互补组（包括 pccB 和 pccC 亚组）中的 β 链是突变的。拉姆洪瓦等人（1985, 1986）报道pccA互补组中α链mRNA缺失。

该家庭最初由 Childs 等人报道（1961）患有 pccA 型丙酸血症（Wolf, 1986）。 Lamhonwah 和 Gravel（1987）使用编码 α 和 β 链的 cDNA 克隆作为探针，发现 6 个 pccA 菌株中的 4 个不存在 α mRNA，而在所有研究的 pccA 突变体中都存在 β mRNA。他们还在 3 个 pccBC、2 个 pccB 和 3 个 pccC 突变体中发现了 α 和 β mRNA 的存在。大浦等人（1989）提供的证据表明，丙酰辅酶 A 羧化酶的 β 链子单元正常合成并输入线粒体中的量超过 α 链子单元，但只有与 α 子单元组装的部分逃逸降解。在 pccA 患者中，α 链合成的主要缺陷继而导致正常合成的 β 链降解。 α 链和 β 链合成率的差异似乎可以解释 pccBC 突变杂合子的人细胞中羧化酶活性正常的发现。 Ohura 等人在 15 名日本丙酸血症患者中（1991）发现 α 和 β 子单元在 3 个中不存在，在另外 3 个中含量较低；根据他们之前的数据，他们得出结论，这6名患者存在α-子单元缺陷。其他8名患者的α子单元正常，但β子单元异常；这些患者被认为具有β-子单元缺陷。 15 名患者之一的 α 和 β 子单元明显正常。在 3 名 β-子单元缺陷患者中发现了 PCCB cDNA 的 MspI 限制性模式改变，由独特的 2.7-kb 条带组成。

▼ 测绘

Lamhonwah 等人通过体细胞杂交体的 Southern 印迹分析。 Kennerknecht 等（1983）将 PCCA 基因对应到染色体 13。通过对从具有不同染色体 13 缺失的患者获得的细胞培养物的剂量效应进行研究，Kenneknecht 等人（1990）将 PCCA 基因座分配给 13q32。通过原位杂交，Kennerknecht 等人（1992）确认了 PCCA 在 13q32 上的位置。 Bowcock等人报道的人类染色体13的CEPH连锁图谱中（1993），PCCA 位于近端 D13S92 和远端 D13S60 之间。 Koizumi 等人使用种间和亚种间作图面板（1995）将同源基因定位到小鼠染色体 14 的远端部分。

▼ 分子遗传学

为了表征导致 PCC 缺陷的 PCCA 基因突变，Richard 等人（1997）分析了从西班牙 PCCA 缺陷患者的培养成纤维细胞中获得的 RT-PCR 产物。在 3 名患者中，观察到小于正常 PCR 产物，序列分析显示 cDNA 中 54 bp 外显子缺失。对这 3 名患者的基因组 DNA 进行测序，鉴定出 PCCA 基因中的 3 个新突变，即 2 个短缺失和 1 个小插入，与短同向重复序列相邻；所有突变都会影响跳过的外显子的共有剪接位点。这些突变（232000.0001-232000.0003）导致 PCCA 前 mRNA 的异常剪接，并导致 cDNA 中 54 个核苷酸的框内删除，可能导致蛋白质结构不稳定，从而导致缺乏活性，从而导致 PCC 缺陷在这些患者中。

坎普等人（1999）使用诊断为 α-子单元缺陷的患者的成纤维细胞寻找 PCCA 基因的突变。通过 RT-PCR，检查的 12 个细胞系中有 4 个似乎具有较大的转录本，其水平与预期的正常物种相当。对较大转录本的测序显示在编码序列的核苷酸 1209 处插入了 84 bp；由于 2 个框内终止密码子的存在，其并入转录本导致终止。发现 84 bp 插入源自核苷酸 1209 和 1210 之间的内含子。共有剪接供体和受体位点分别位于插入的 3 引物和 5 引物末端。在其余 8 个细胞系以及正常细胞中也发现了插入，但与正常长度序列相比，插入水平大大降低。对显示插入序列水平看似升高的 4 个细胞系的突变分析揭示了作为表达等位基因的 1 个无义突变（arg288 至 ter；232000.0004）、2 个移码缺失和 1 个剪接突变。坎普等人（1999）得出结论，4 个细胞系的共同特征是它们含有 mRNA 不稳定突变，降低了正常长度序列的 mRNA 水平。因此，低水平的隐秘 mRNA 的检测水平与正常长度 mRNA 的残留水平相似。他们建议通过 RT-PCR 筛选增加比例的 84 bp 插入可用作 RNA 不稳定突变的快速检测。结果表明，在将此类突变与异常 mRNA 种类（例如隐秘剪接产物）联系起来时要小心，它们可能是“背景噪音”的一部分。的拼接机械。

理查德等人（1999）研究了 12 名不相关的 α-子单元缺乏的丙酸血症患者的 PCCA 基因，其中 11 名来自西班牙，1 名来自巴西。研究的 24 个突变等位基因样本中总共存在 10 个不同的突变，但没有占主导地位；其中5项为首次报道。其中一个突变 M348K（232000.0005）被发现编码一种不稳定的蛋白质，这可能是致病机制。

乌加特等人（1999）回顾了 PCCA 和 PCCB 基因的突变。总共报道了24种PCCA突变，其中大部分是错义点突变和多种剪接缺陷。在所研究的白种人或东方人群中，不存在占主导地位的突变。

Desviat 等人在 10 名丙酸血症患者中（2006）鉴定了4种不同的PCCA剪接位点突变和3种不同的PCCB剪接位点突变。作者强调了剪接突变的不同分子效应以及可能的表型后果。

在培养细胞中，Rincon 等人（2007）使用反义吗啉寡核苷酸（AMO）恢复甲基丙二酸血症（251000）和丙酸血症（606054）中由内含子分子缺陷引起的正常剪接。深层内含子区域中描述的 3 个新点突变增加了假外显子的剪接分数或生成剪接因子的共有结合基序，例如 SRp40（600914），其有利于 MUT（1957ins76; 609058.0013）、PCCA（1284ins84; 232000.0006）中的内含子包含物）或 PCCB（654ins72; 232050.0009） mRNA。通过使用小基因，实验证实了这些变化是致病性的并导致了假外显子的激活。 AMO 靶向 5-prime 或 3-prime 隐性剪接位点，以阻止剪接机器进入前 mRNA 的假外显子区域。在 PCCA 突变和 PCCB 突变细胞系中，AMO 递送 24 小时后测量到 100% 的 PCC 活性，并通过蛋白质印迹法在处理的 PCCA 缺陷细胞中检测到生物素化的 PCCA 蛋白的存在。林康等人（2007）得出的结论是，这种治疗策略可能适用于大量具有深层内含子变化的病例，而当时标准突变检测技术仍未检测到这些变化。

▼ 动物模型

他等人（2021）在小鼠模型中研究了丙酸和肉碱的代谢，该模型具有 Pcca 基因中的亚等位性 A138T 突变的纯合性。在常规饮食中，与对照小鼠相比，Pcca -/- 小鼠的肺、肝、脑、心脏、肾和脂肪组织中的丙酰肉碱含量升高，但与对照小鼠相比，仅肺和肝脏中的肉碱含量降低。肺和肝脏中的低肉碱与低酰基肉碱相关，He等人（2021）提出这些组织中的脂肪酸氧化受到抑制。为了模拟代谢失代偿，Pcca -/- 小鼠被急性注射 13C 标记的丙酸盐。 13C 标记丙酸衍生的标记琥珀酸的产生在某些组织（包括脑、肺、肝、肾和脂肪）中受到抑制，并导致柠檬酸循环通量改变。肝脏中丙酸盐的增加刺激了脂肪酸氧化增加而产生酮，这可能是由于丙二酰辅酶A的降低所致。在心肌和胰腺中，由 13C 标记的丙酸产生标记的琥珀酸并没有受到抑制，这可能是由于 Pcca 突变的亚等位性性质导致残留的 PCC 活性。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 丙酸血症
PCCA、4-BP DEL、1824IVS、+3

理查德等人（1997）在一名 18 岁患者的 PCCA 基因中核苷酸 1824 下游的内含子中发现了 4-bp（AAGT）缺失，该患者患有迟发性、相对轻微的丙酸血症（606054），Merinero 等人报道等人（1981）。诊断是在 17 个月大时做出的。患者对限制膳食蛋白质表现出良好的反应，并且精神运动发育良好。该突变以纯合形式存在。

克拉韦罗等人（2004）对 Richard 等人报道的患者的成纤维细胞系进行了 mRNA 分析（1997）测试是否存在正常剪接的转录本，这可能解释患者的轻度表型。通过溴化乙锭染色可检测到非常低水平的正常大小的转录物；定量 RT-PCR 显示患者成纤维细胞中正确剪接的 PCCA mRNA 比正常对照成纤维细胞少 30 倍。克拉韦罗等人（2004）表明，非常低水平的正确剪接转录本足以允许温和表型的发展。

.0002 丙酸血症
PCCA，9-BP DEL，1771IVS，-2

理查德等人（1997）在一名晚发性丙酸血症（606054）的 16 岁患者的 PCCA 基因第 1771 号核苷酸上游内含子中发现了 9 bp（AGGTCTTT）缺失。 6岁时诊断出来。对限制饮食蛋白质的反应良好，精神运动发育充分。 9-bp 缺失以杂合形式存在，影响了 3-prime 剪接受体位点和外显子前 7 个碱基中的不变 AG 二核苷酸。

.0003 丙酸血症
PCCA、2-BP INS、1824IVS、+3

Richard 等人在一名患有严重新生儿丙酸血症（606054）的患者中，该患者在 2 周大时被诊断出来，并在不久后导致死亡（1997）在编码核苷酸 1824 后的内含子中的核苷酸 3 后发现了 2-bp（CT）插入。该突变以杂合形式存在，导致 cDNA 中 54 个核苷酸的框内缺失。该患者的 2-bp 插入与 4-bp 缺失（232000.0001）发生在同一位置，后者与晚发、相对轻微的疾病相关。

.0004 丙酸血症
PCCA、ARG288TER

Campeau 等人在 2 名 I 型丙酸血症（606054）患者的细胞系中（1999）发现了导致 PCCA 分子截短的 arg288-to-ter 突变。潜在的突变，即核苷酸 862 处的 C 到 T 转变，在 1 名患者中以纯合形式存在，在另一名患者中以杂合形式存在。

.0005 丙酸血症
PCCA、MET348LYS

理查德等人（1999）发现来自 12 名不相关的丙酸血症患者（606054）的 24 个 PCCA 突变等位基因中的 2 个携带由 1043T-A 颠换产生的 met348-lys 突变。为了检查涉及高度保守残基的突变的影响，他们对正常和突变的 PCCA cDNA 进行了体外表达。他们发现野生型和突变型蛋白均以相似的效率被导入线粒体并加工成成熟形式，但成熟的突变型M348K蛋白比野生型衰退得更快，表明稳定性降低，这可能是致病机制。

.0006 丙酸血症
PCCA，IVS14，A-G，-1416

Rincon 等人在丙酸血症（606054）患者的培养细胞中（2007）在 PCCA mRNA 的外显子 14 和 15 之间发现了纯合的 84-bp 插入（1284ins84）。 84 bp 的插入对应于外显子 14 中的假外显子。作者从患者的基因组 DNA 中扩增了假外显子，并在插入序列的中间发现了 A-G 替换（IVS14-1416A-G）。