蛋白质磷酸酶，镁/锰依赖性，1K；PPM1K
蛋白质磷酸酶，含 PP2C 结构域，1K
蛋白质磷酸酶 2C，线粒体；PP2CM
PP2C型线粒体磷酸酶；PTMP
支链α-酮酸脱氢酶磷酸酶；BDP
HGNC 批准的基因符号：PPM1K
细胞遗传学定位：4q22.1 基因组坐标（GRCh38）：4:88,257,620-88,284,561（来自 NCBI）
▼ 说明
PPM1K基因编码线粒体丝氨酸/苏氨酸磷酸酶，该酶对于支链α-酮酸脱氢酶复合物（BCKD或BCKDC）的调节和营养诱导激活至关重要，该复合物催化支链氨基酸（BCAA）的分解）。E1-α子单元（BCKDHA；的共价磷酸化）BCKD激酶（BCKDK; 608348）对BCKD的影响 614901）抑制BCKD活性，而E1-α通过PPM1K去磷酸化导致BCKD活性增加（Lu et al., 2009和Zhou et al., 2012总结）。
▼ 克隆与表达
Lu等（2007）通过数据库搜索PP2C基因家族的新成员，然后进行PCR，获得了全长PPM1K，他们将其称为PP2CM。推导的 372 个氨基酸蛋白包含 N 端线粒体定位信号和中央 PP2C 催化结构域。对小鼠组织的 Northern 印迹分析发现，Pp2cm 在成人心脏、大脑和膈肌中表达最高，在肝脏、肺、肾、骨骼肌和胸腺中表达较低。蛋白质印迹分析检测到小鼠心脏、大脑、肝脏和胸腺中 Pp2cm 富集。新生大鼠心肌细胞的免疫组织化学分析揭示了 Pp2cm 与线粒体标记物的共定位。小鼠肝线粒体的差异提取显示线粒体基质可溶性部分中有成熟的 Pp2cm。
通过数据库分析，Joshi et al.（2007）鉴定出了PPM1K，他们将其称为PTMP。他们在脊椎动物中发现了 PTMP 直向同源物，但在酵母中却没有发现。
Zhou et al.（2012）在小鼠研究中发现，Pp2cm在脑、心脏、肝脏、肾脏和膈肌中高表达，但在骨骼肌中表达量很低。在小鼠胚胎中，Pp2cm 在脉络丛中表现出高表达，表明支链氨基酸在脑脊液产生的稳态中发挥作用。PP2Cm 表达在转录水平上受到营养状态的调节。在小鼠中，食物匮乏和支链氨基酸消耗导致大脑、心脏和肝脏中 Pp2cm mRNA 的下调，而支链氨基酸的补充则使 Pp2cm mRNA 水平再次升高。这些变化是通过启动子活性的改变而发生的。
▼ 测绘
Gross（2013）根据PPM1K序列（GenBank BC037552）与基因组序列（GRCh37）的比对，将PPM1K基因定位到染色体4q22.1。
▼ 基因功能
Lu et al.（2007）发现，小发夹RNA（shRNA）介导的大鼠心肌细胞中Pp2cm的敲低导致与线粒体膜电位丧失相关的细胞死亡。老鼠肝脏中Pp2cm的失活导致体内细胞凋亡。pp2cm缺陷的线粒体对钙诱导的线粒体膜通透性转换孔的开放的敏感性增加，而线粒体氧化磷酸化活性不受影响。发育中的斑马鱼胚胎中 Pp2cm 失活会导致心脏、消化系统和神经发育异常，以及与诱导细胞凋亡相关的心力衰竭。
Joshi et al.（2007）发现重组PPM1K在Mn（2+）存在下对合成底物表现出磷酸酶活性，但在Mg（2+）存在下则不表现出磷酸酶活性。它表现出针对支链α-酮酸脱氢酶复合物的磷酸丝氨酸磷酸酶活性（参见248610），表明它可能在调节支链氨基酸分解代谢中发挥作用。
在细胞系中，Lu et al.（2009）发现PP2Cm与E1-α（BCKDHA）相互作用；608348），E1-β（BCKDHB；248611）、E2（DBT；248610）支链α-酮酸脱氢酶复合物（BCKD）的催化成分，催化支链氨基酸的分解代谢。PP2Cm 的异位表达或暴露于支链酮酸 BCKD 底物诱导 E1-α 子单元上 ser293 的去磷酸化。在来自 PP2Cm-null 小鼠的细胞中，在存在支链酮酸底物的情况下，该残基的去磷酸化不会发生。研究结果表明，PP2Cm 是营养介导的 BCKD 活性调节所需的内源性 BCKD 磷酸酶。
Zhou et al.（2012）发现PP2Cm与BCKD E2子单元特异性相互作用，并以底物依赖性和互斥的方式与BCKD激酶竞争。低水平的支链酮酸有利于激酶与 BCKD 结合，导致复合物失活，而高水平的支链酮酸有利于磷酸酶与 BCKD 结合，从而有利于复合物激活。研究结果证实，BCAA 分解代谢的营养敏感调节是 BCKD 激酶和磷酸酶协调调节的结果。
Wynn et al.（2012）发现单体PP2Cm的磷酸酶活性严格依赖Mn（2+）离子，而Mg（2+）和Ca（2+）离子不支持催化作用。磷酸化的 E1 子单元上的 PP2Cm 磷酸酶活性在与 E2 子单元的硫辛酰结合结构域结合后显着增强。
▼ 生化特征
Wynn et al.（2012）利用X射线晶体学确定了PP2Cm结构。中心有一个 β-三明治结构和 2 个突出物，形成一个狭窄的裂缝，即活性位点。arg104 残基对于识别磷酸化 E1 至关重要。
▼ 分子遗传学
一名 21 岁女性患有轻度枫糖浆尿病（MSUDMV；615135），Oyarzabal et al.（2013）在PPM1K基因（611065.0001）中发现了一个纯合的截短突变。未受影响的父亲为突变杂合子，先证者具有染色体4单亲二体性。新生儿筛查发现血液中亮氨酸和异亮氨酸浓度升高，培养的成纤维细胞亮氨酸脱羧活性降低（对照值的14%）。她开始采用 MSUD 饮食，并表现出正常的精神运动发育，没有代谢事件。21 岁时，她担任护士，智商为 90。脑部 MRI 正常，但血液中支链氨基酸水平仍轻度升高。在患者细胞或转染突变的 COS-7 细胞中未检测到突变蛋白，表明它易于降解并与功能丧失一致。用野生型 PPM1K 转染患者细胞导致 BCKDH 活性增加。此外，与对照相比，患者细胞的活性氧含量增加了 2 倍，表明代谢应激增加。
▼ 动物模型
Lu等（2009）发现Pp2cm缺陷小鼠的支链氨基酸分解代谢出现缺陷，并表现出与人枫糖浆尿病（MSUD；MSUD；248600），随着支链氨基酸血浆浓度的增加。高蛋白饮食的 Pp2cm-null 小鼠表现出新生儿死亡率增加和氧化应激增加。
▼ 等位基因变异体（1个精选示例）：
.0001 枫糖浆尿病，轻度变异（1名患者）
PPM1K、2-BP DEL、417TA
一名 21 岁女性患有轻度枫糖浆尿病（MSUDMV；615135），Oyarzabal et al.（2013）在 PPM1K 基因中发现了一个纯合的 2-bp 缺失（417delTA），导致移码和提前终止（Thr140ProfsTer12），预计会产生无功能的蛋白质。该缺失在未受影响的父亲中以杂合状态发现，但在母亲中没有发现，300 个对照等位基因中不存在该缺失。这些结果与患者的SNP阵列结果相结合，表明染色体4存在父本单亲二体性。新生儿筛查发现血液中亮氨酸和异亮氨酸浓度升高，培养的成纤维细胞亮氨酸脱羧活性降低（对照值的14%）。她开始采用 MSUD 饮食，并表现出正常的精神运动发育，没有代谢事件。21 岁时，她担任护士，智商为 90。脑部 MRI 正常，但血液中支链氨基酸水平仍轻度升高。在患者细胞或转染突变的 COS-7 细胞中未检测到突变蛋白，表明它易于降解并与功能丧失一致。用野生型 PPM1K 转染患者细胞导致 BCKDH 活性增加。此外，与对照相比，患者细胞的活性氧含量增加了 2 倍，表明代谢应激增加。
