Pitrilysin 金属肽酶 1； PITRM1

金属内蛋白酶 1； MP1
前序蛋白酶；PREP

HGNC 批准的基因符号：PITRM1

细胞遗传学位置：10p15.2 基因组坐标（GRCh38）：10:3,137,727-3,172,841（来自 NCBI）

▼ 说明

PITRM1 是 Pitrilysin 家族的金属内肽酶，负责前序列和其他短非结构化肽的降解，包括淀粉样蛋白-β（APP; 104760） 肽（Mzhavia 等人，1999；Falkevall 等人，2006）。

▼ 克隆与表达

姆扎维亚等人（1999）克隆了人类 PITRM1 的 cDNA，他们将其命名为 MP1，并发现全长 MP1 cDNA 编码一个 1,038 个氨基酸的蛋白质。 MP1 蛋白含有与金属蛋白酶结构域同源的保守 N 末端区域，以及参与 Pitrilysin 家族成员之间 Zn（+2） 结合的保守残基。 MP1 还包含许多 C 端推定磷酸化位点，这些位点与酪氨酸激酶、蛋白激酶 C（参见 176960）和酪蛋白激酶 2（参见 115440）的磷酸化一致。 Northern印迹分析检测到一个3.4-kb的转录物，在肌肉和心脏中表达最高，在脑、胎盘、肺、肝、肾和胰腺中表达中等；在许多细胞系中也检测到表达。

Falkevall 等人利用人脑线粒体和胞质部分进行免疫交叉反应研究（2006） 证明 PREP 定位于线粒体基质。利用人类 PREP 的拟南芥同源物的可用晶体结构，作者生成了一个模型，其中人类 PREP 包含 4 个拓扑相似的结构域，这些结构域组织成由铰链区连接的两半，铰链区封闭了一个发生蛋白水解的大蛋白水解室。腔室的体积限制了肽的底物尺寸并防止蛋白质的无意降解。

▼ 基因功能

姆扎维亚等人（1999）从杆状病毒系统中表达并纯化了重组MP1，发现MP1是硫醇敏感的中性金属蛋白酶。质谱分析显示，MP1 将强啡肽原衍生肽亮吗啡 N 末端裂解为一碱基加工位点的 arg14。

Falkevall 等人使用在大肠杆菌中表达 GST 的重组融合蛋白（2006） 发现 PREP 有效降解 A-β 蛋白（参见 APP, 104760），包括 A-β-（1-42）、A-β-（1-40） 和 A-β Arctic（1-42 E22G； 104760.0013）。与作为 PREP 功能类似物的胰岛素降解酶（IDE；146680） 相比，PREP 不会降解胰岛素，但会降解胰岛素 B 链（参见 176730）。

特谢拉等人（2012） 发现纯化的 PREP 暴露于氧化剂 H2O2 会导致酶活性降低，降解活性显着降低。对 H2O2 存在下的降解的进一步分析表明，PREP 活性的降低是由氨基酸氧化引起的，而不是由蛋白质降解引起的。对位于酶活性位点附近的蛋氨酸残基对 PREP 氧化的作用的研究表明，PREP 中的蛋氨酸-206 对 PREP 氧化具有保护作用，因为用亮氨酸替代蛋氨酸-206 增加了 PREP 对 H2O2 氧化的敏感性。通过与重组小鼠甲硫氨酸亚砜还原酶（MSRA；601250）一起孵育，可以逆转低浓度 H2O2 的 PREP 氧化，表明 PREP 可能是线粒体 MsrA 的底物。

▼ 基因结构

法尔克瓦尔等人（2006）报道PITRM1基因包含30个外显子。

▼ 测绘

法尔克瓦尔等人（2006） 报道 PITRM1 基因对应到染色体 10p15.2。

▼ 分子遗传学

Brunetti 等人在挪威家庭出生的 2 名成年同胞中，患有常染色体隐性遗传性脊髓小脑共济失调 30（SCAR30；619405）（2016） 鉴定了 PITRM1 基因中的纯合错义突变（R183Q; 618211.0001）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。 ExAC 数据库中不存在该信息。患者组织的蛋白质印迹分析显示 PITRM1 水平降低，表明蛋白质不稳定。体外研究表明突变蛋白具有催化活性。然而，对患者成纤维细胞和酵母的其他研究表明，该突变导致氧化生长缺陷，以及线粒体 β-淀粉样蛋白（APP; 104760） 物种的降解受损。

Langer 等人在来自 2 个无关的近亲巴勒斯坦家庭的 4 名 SCAR30 患者中（2018） 鉴定了 PITRM1 基因中的纯合错义突变（T931M; 618211.0002）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在两个家族中都与该疾病分离。对患者细胞的蛋白质印迹分析显示，与对照相比，PITRM1 蛋白水平降低，表明突变蛋白不稳定。体外功能研究表明，突变蛋白降解线粒体β-淀粉样肽的能力下降。对酵母中直系同源突变的研究表明，它导致线粒体呼吸酶复合物的活性降低。

▼ 动物模型

布鲁内蒂等人（2016） 发现小鼠中 Pitrm1 纯合性缺失会导致胚胎死亡。杂合+/-小鼠出现异常的后肢紧握，并且在协调性测试中表现不佳。突变小鼠还出现代谢异常和耗氧量减少，这表明线粒体功能障碍。与对照组相比，脑组织显示 APP（104760） 交叉反应物质水平增加，与淀粉样蛋白沉积的存在一致，以及神经胶质增生增加和轻度神经元损失。突变小鼠的线粒体消除β-淀粉样蛋白的能力有限，导致肽积累异常。作者得出的结论是，这种突变会导致蛋白质不稳定、线粒体功能障碍以及错误折叠蛋白质的聚集，从而可能导致神经退行性变。

海托宁等人（2021） 描述了帕森罗素梗犬中青少年发病的神经退行性疾病，该疾病与 Pitrm1 基因中的纯合框内 6-bp 缺失有关。受影响的动物在 6 至 12 周龄时出现癫痫发作，并迅速进展为癫痫持续状态或死亡。神经病理学显示急性神经元变性和坏死影响灰质，神经元内线粒体拥挤和β-淀粉样蛋白异常积累。杂合动物在临床上不受影响。对酵母突变的研究表明，它会导致生长受损并降低氧化呼吸能力。作者推测，该突变导致蛋白质折叠不当，这可能会对前体加工和降解所需的催化活性产生不利影响。这些发现加强了线粒体功能障碍和神经退行性变之间的联系。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 脊髓小脑性共济失调，常染色体隐性遗传 30
PITRM1，ARG183GLN

Brunetti 等人在挪威家庭出生的 2 名成年同胞中，患有常染色体隐性遗传性脊髓小脑共济失调 30（SCAR30；619405）（2016） 鉴定了 PITRM1 基因中的纯合 c.548G-A 转换（c.548G-A, NM_014889.2），导致保守残基处的 arg183 至 gln（R183Q） 取代。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。 ExAC 数据库中不存在该信息。患者组织的蛋白质印迹分析显示 PITRM1 水平下降，表明蛋白质不稳定。体外研究表明突变蛋白具有催化活性。对患者成纤维细胞和酵母的其他研究表明，该突变导致氧化生长缺陷，以及线粒体 β-淀粉样蛋白种类的降解受损。

Smith-Carpenter 和 Alper（2018） 发现，与野生型相比，R183Q 突变体的肽水解功能速率降低，且与底物结合亲和力无关。详细的诱变分析表明受影响的残基是保守的并且对于 PITRM1 功能至关重要；突变蛋白也比野生型对热失活更敏感。这些发现表明 R183Q 是一种功能丧失等位基因。

.0002 脊髓小脑共济失调，常染色体隐性遗传 30
PITRM1、THR931MET

Langer 等人在来自 2 个无关的近亲巴勒斯坦家族的 4 名患有常染色体隐性遗传脊髓小脑共济失调 30（SCAR30; 619405） 的患者中（2018） 鉴定了 PITRM1 基因中的纯合 c.2795C-T 转变，导致保守残基处发生 thr931 至met（T931M） 取代。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在两个家族中都与该疾病分离。单倍型分析表明存在创始人效应。该变异在当地健康个体中以杂合状态发现，频率为 0.027。 A 家族的兄弟具有更严重的表型，在染色体 Xp22.31 上也携带复杂的重排，这可能导致了该表型。对患者细胞的蛋白质印迹分析显示，与对照相比，PITRM1 蛋白水平降低，表明突变蛋白不稳定。体外功能研究表明，突变蛋白降解线粒体β-淀粉样肽的能力下降。对酵母中直系同源突变的研究表明，它导致线粒体呼吸酶复合物的活性降低。