犬尿氨酸酶; KYNU

L-犬尿氨酸水解酶

HGNC 批准的基因符号：KYNU

细胞遗传学位置：2q22.2 基因组坐标（GRCh38）：2:142,877,664-143,055,833（来自 NCBI）

▼ 说明

犬尿氨酸酶（EC 3.7.1.33）是一种 3-羟基犬尿氨酸酶型酶，参与从色氨酸生物合成 NAD 辅因子的犬尿氨酸途径。它催化L-3-羟基犬尿氨酸和L-犬尿氨酸分别转化为3-羟基邻氨基苯甲酸和邻氨基苯甲酸。该反应依赖于 5-吡哆醛，并且对哺乳动物中维生素 B6 营养缺乏敏感。对小鼠、大鼠和猪的研究表明，犬尿氨酸酶是一种 95-kD kD 同二聚体，主要位于细胞质中（Toma 等人，1997）。

犬尿氨酸酶还参与 NAD（H）从头合成途径，使用膳食中的烟酸（Shi 等人总结，2017）。

▼ 克隆与表达

阿尔贝拉蒂-贾尼等人（1996）纯化了大鼠肝脏犬尿氨酸酶并从胰蛋白酶肽中获得了氨基酸序列。他们利用简并RT-PCR克隆的部分大鼠肾脏cDNA来筛选人肝癌细胞cDNA文库，孤立出编码推导的465个氨基酸蛋白的KYNU cDNA。Toma 等人使用相同的方法（1997）还分离出了人犬尿氨酸酶 cDNA 克隆。人类 KYNU 与假定的酵母犬尿氨酸酶和大鼠犬尿氨酸酶分别具有 48% 和 85% 的氨基酸同一性。两个研究小组均鉴定出一个保守的赖氨酸残基（lys276），该残基被认为是吡哆醛-P 结合位点共有序列内辅因子结合的关键残基。通过 Northern blot 分析，Alberati-Giani 等人（1996）在肝脏、胎盘和肺中检测到 2-kb 转录物的强表达，在心脏、脑、骨骼肌、肾脏和胰腺中表达较弱。他们还在胎盘和肝脏中检测到 2.6 kb 转录物的强表达，而在心脏、骨骼肌和胰腺中表达较弱。Alberati-Giani 等人使用在细胞系中表达的重组犬尿氨酸酶 cDNA（1996）和托马等人（1997）观察了犬尿氨酸酶和羟基犬尿氨酸酶的活性。

▼ 生化特征

在大脑和全身炎症条件下观察到犬尿氨酸酶活性水平升高（Heyes 等，1993）。犬尿氨酸酶缺乏与色氨酸代谢异常有关。参见羟基犬尿氨酸尿症（236800）。

▼ 测绘

Gross（2014）根据 KYNU 序列（GenBank BC000879）与基因组序列（GRCh37）的比对，将 KYNU 基因对应到染色体 2q22.2。

▼ 分子遗传学

羟基犬尿尿症

克里斯滕森等人（2007）报道了 2 个兄弟在 KYNU 基因中存在纯合错义突变（T198A; 605197.0001）。两个男孩的尿液中黄嘌呤酸、犬尿氨酸和 3-羟基犬尿氨酸排泄量较高，但其他方面均良好。

脊椎、心脏、肾脏和肢体缺陷综合症 2

Shi 等人在 2 名患有椎体、心脏、肾脏和肢体缺陷综合征 2（VCRL2; 617661）的无关儿童中进行了研究（2017）鉴定了 KYNU 基因中的纯合或复合杂合截短突变（605197.0003-605197.0005）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。体外功能表达研究表明，突变基本上消除了 KYNU 酶活性。对 1 名患者（患者 D）的血浆分析显示，上游代谢物 3HK 水平升高，下游代谢物 NAD 和 NAH（H）水平降低。对小鼠的研究表明，小鼠的烟酸水平与人类不同，人类的先天畸形是由于 NAD 水平不足而不是 3HK 水平升高造成的。施等人（2017）指出，NAD 是一种具有广泛细胞效应的辅助因子，包括 ATP 产生、大分子生物合成、氧化还原反应、能量代谢、DNA 修复和转录因子调节，所有这些在胚胎发生中都发挥着重要作用。施等人（2017）推测补充烟酸可能对此类患者有益。

Schule 等人在一名 5 岁患有 VCRL2 的女孩中进行了临床诊断，该女孩被临床诊断为 Catel-Manzke 综合征（见 616145）（2021）鉴定了 KYNU 基因外显子 5 缺失的纯合性。外显子 5 包含 62 bp（c.374_436del, NM_00119924.1），预计删除会导致移码和过早终止（p.125_145delLeu146TyrfsTer）。通过 CGH 阵列和长程 PCR 确认了包含 835 bp（605197.0006）的缺失断点（chr2:142,954,376 和 chr2:142,955,239，GRCh38）。SNP阵列显示，该纯合突变源于母本染色体2的单亲二倍体。

▼ 动物模型

施等人（2017）发现 Kynu-null 小鼠能够存活且正常。血浆分析显示 3HK 水平升高，但 NAD 水平正常。作者指出，与人类相比，小鼠的烟酸水平有所增加，小鼠胚胎可能会从母亲那里获得烟酸，从而对基于遗传的 NAD 缺乏症产生缓冲作用。这些发现表明，人类的先天畸形是由 NAD 水平不足造成的。事实上，对采用无烟酸饮食的母亲所生的突变小鼠进行的进一步研究表明，由于缺乏 Kynu 而导致的 NAD 缺乏会导致多种缺陷，包括椎体节段缺陷、心脏缺陷、小肾、腭裂、足足、并指畸形和畸形。尾部发育不全。在妊娠期间给 Kynu-null 老鼠胚胎补充烟酸可以恢复 NAD 水平并防止胚胎发生的破坏。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 羟基尿尿症（1 个家族）
KYNU，THR198ALA

Christensen 等人发现，一名近亲父母所生的索马里男孩在尿液代谢筛查中发现黄嘌呤酸、犬尿素和 3-羟基犬尿素排泄量较高，这是羟基犬尿素尿的特征（236800）（2007）鉴定了 KYNU 基因中 c.593A-T 颠换的纯合性，导致 thr198-to-ala（T198A）取代。患者在 9 日龄时出现黄疸和呕吐。他在几天之内就康复了，并且在 6 岁时进行随访时情况良好，具有正常的里程碑并且无需服用药物。在患者兄弟的纯合性中也发现了这种突变，他的色氨酸代谢物的排泄也很高。父母和 1 名同胞均为该突变杂合子；其余 2 名同胞不携带该突变。

.0002 意义不明的变体
KYNU，ARG188GLN

该变异被归类为意义不明的变异，因为其对原发性高血压的贡献（见145500）尚未得到证实。

张等人（2011）研究了 KYNU 的一种罕见变体，该变体导致 arg188 替换为 gln（R188Q），与犬尿氨酸酶活性和原发性高血压有关。在中国汉族人群中发现了原发性高血压的连锁峰（Zhu et al., 2001）。张等人（2011）发现 1,124 名中国高血压患者中有 33 名是 R188Q 杂合子，而 1,084 名血压正常对照者中只有 14 名是该突变杂合子（188Q 等位基因频率，0.015 vs 0.006；p = 0.0075）。对来自 213 个家庭的另外 924 名个体进行了基因型不一致的同胞对研究，表明 188Q 携带者具有较高的收缩压（168.29 +/- 24.67 vs 139.00 +/- 12.82 mm Hg，p 小于 0.001）和舒张压压力（105.50 +/- 14.08 vs 90.75 +/- 11.07 mm Hg，p = 0.001）比 R188 纯合子同胞高。研究发现，R188Q 变异在其他 2 个种族群体中较为罕见（880 名患有高血压的法国白人中有 3 名杂合子，90 名患有高血压的非洲黑人中有 0 名是杂合子）。张等人（2011）发现血浆中的犬尿氨酸酶活性与高血压家族受试者的血压相关（p 小于 0.05）。188Q 携带者的动力学米氏常数低于 R188 纯合受试者（0.05 +/- 0.02 vs 0.10 +/- 0.02 mmol/L，p = 0.005）。R188Q 突变在体外也显示出比野生型 KYNU 酶更低的催化效率（最大反应速度/动力学米氏常数比，0.050 +/- 0.012 vs 0.11 +/- 0.016 mL/min 每毫克；p = 0.029）。张等人（2011）得出结论，罕见的 KYNU 变体 R188Q 会影响犬尿氨酸酶活性，并且他们的结果与这种突变可能导致原发性高血压的假设一致。

.0003 椎骨、心脏、肾脏和肢体缺陷综合征 2
KYNU、IVS2AS、GT、-1（SCV000540921）

Shi 等人发现，黎巴嫩近亲父母（C 族）出生的一名女婴患有椎骨、心脏、肾脏和肢体缺陷综合征 2（VCRL2；617661）（2017）在 KYNU 基因的内含子 2 中鉴定出纯合的 G 到 T 颠换（c.170-1G-T），导致剪接位点改变和提前终止（Val57GlufsTer21）。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 数据库中未发现该变异，根据美国医学遗传学学院指南，该变异被归类为致病性。体外功能表达研究表明，该突变基本上消除了 KYNU 酶活性。

.0004 椎骨、心脏、肾脏和肢体缺陷综合征 2
KYNU，TYR156TER（SCV000540922）

Shi 等人在一名 3 岁女孩中，其父母均为北美血统（D 族），无血缘关系，患有脊椎、心脏、肾脏和肢体缺陷综合征 2（VCRL2；617661）（2017）鉴定了 KYNU 基因中的复合杂合截短突变：外显子 6 中的 c.468T-A 颠换，导致 tyr156-to-ter（Y156X）替换，以及 7-bp 缺失（c.1045_1051delTTTAAGC; 605197.0005）位于外显子 13 中，导致移码和提前终止（Phe349LysfsTer4）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。这些变异体根据 ExAC 数据库进行了过滤，并根据美国医学遗传学学院指南被分类为致病性。体外功能表达研究表明，突变基本上消除了 KYNU 酶活性。

.0005 椎骨、心脏、肾脏和肢体缺陷综合征 2
KYNU、7-BP DEL、NT1045（SCV000540923）

讨论 KYNU 基因中的 7-bp 缺失（c.1045_1051del），该缺失导致移码和提前终止（Phe349LysfsTer4），该缺失在椎骨、心脏、肾脏和肢体缺陷综合征患者的复合杂合状态中被发现-2（VCRL2；617661），Shi 等人（2017），参见 605197.0004。

.0006 椎骨、心脏、肾脏和肢体缺陷综合症 2
KYNU，835-BP DEL

在一名患有椎骨、心脏、肾脏和肢体缺陷综合征 2（VCRL2; 617661）的 5 岁女孩中，临床诊断为 Catel-Manzke 综合征（参见 616145），Schule 等人（2021）鉴定了 KYNU 基因外显子 5（EX5DEL）缺失的纯合性。外显子 5 包含 62 bp（c.374_436del, NM_00119924.1），预计删除会导致移码和过早终止（p.125_145delLeu146TyrfsTer）。通过 CGH 阵列和长程 PCR 确认了包含 835 bp 的缺失断点（chr2：142,954,376 和 chr2：142,955,239，GRCh38）。SNP阵列显示，该纯合突变源于母本染色体2单亲二倍体。患者尿液中黄嘌呤酸排泄增加。