含吡啶核苷酸二硫化物氧化还原酶结构域的蛋白质1；PYROXD1
PNDR 域包含蛋白 1
HGNC 批准的基因符号：PYROXD1
细胞遗传学定位：12p12.1 基因组坐标（GRCh38）：12:21,437,655-21,471,250（来自 NCBI）
▼ 说明
PYROXD1 属于吡啶核苷酸二硫键还原酶家族，通过催化 FAD 和 NAD/NADH 依赖性半胱氨酸还原来调节底物蛋白的氧化还原状态。这些酶通过复杂的还原反应发挥作用，并通过其酶辅因子使用电子转移的几个步骤（O\'Grady 等人，2016）。
▼ 克隆与表达
O\'Grady 等人（2016）指出，PYROXD1 编码一个推导的 500 个氨基酸的蛋白质，具有 N 端吡啶核苷酸二硫化物氧化还原酶结构域和 C 端 NADH 依赖性亚硝酸盐还原酶结构域。它缺乏其他家族成员中发现的 C 端二聚化结构域。PYROXD1 在真核生物中高度进化保守，人类 PYROXD1 与其斑马鱼和粘菌直系同源物分别有 63% 和 39% 的同一性。原核生物中也发现了功能性 FAD 依赖性氧化还原酶和 NADH 依赖性亚硝酸还原酶结构域。数据库分析表明 PYROXD1 广泛表达。PYROXD1 定位于人成肌细胞和皮肤成纤维细胞、小鼠 C2C12 成肌细胞以及未转染和转染的 COS-7 细胞中的核和细胞质区室。在斑马鱼和人类骨骼肌中，PYROXD1 定位于细胞核以及沿肌节的不同条纹位置。
▼ 基因结构
O\'Grady et al.（2016）报道PYROXD1基因有12个外显子。
▼ 测绘
O\'Grady et al.（2016）指出PYROXD1基因对应到染色体12p12.1。
▼ 基因功能
O\'Grady et al.（2016）发现，人PYROXD1的表达可以挽救缺乏谷胱甘肽还原酶（GSR;）的转化酿酒酵母的H2O2敏感性。138300）。
Saha et al.（2018）发现Pyroxd1基因在小鼠C2C12成肌细胞中表达，其定位于细胞核和细胞质，但不定位于线粒体。与对照组相比，SiRNA 介导的敲除这些细胞中的 Pyroxd1 基因会导致细胞增殖、迁移和成肌细胞融合受损。Pyroxd1 缺陷细胞还表现出线粒体代谢活性降低，包括 ATP 含量降低和细胞呼吸降低。
▼ 分子遗传学
来自5个无血缘关系家庭的9名肌原纤维肌病-8（MFM8；617258），O\'Grady et al.（2016）鉴定出PYROXD1基因的纯合或复合杂合突变（617220.0001-617220.0005）。这些突变是通过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。共有2个剪接位点突变、1个移码突变和2个错义突变，其中1个在土耳其家族中表现出奠基人效应（N155S；617220.0003）。酵母中的互补实验表明，错义突变导致还原酶活性受损。研究结果表明，氧化还原调节的改变可能是先天性肌肉疾病的主要原因。
Saha et al.（2018）在一名 46 岁阿拉伯血统苏丹妇女（近亲 1288）中发现纯合 N155S 突变，并于 9 岁时发病 MFM8。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。与对照相比，将突变转染到小鼠 C2C12 成肌细胞中会导致增殖减少、迁移减少和分化受损。这些缺陷可以通过人类野生型 PYROXD1 来修复。转染细胞还表现出线粒体代谢活性降低，包括 ATP 含量降低和细胞呼吸减弱。在 siRNA 介导的 Pyroxd1 缺陷细胞中观察到类似的细胞异常，表明位于氧化还原酶催化位点的 N155S 突变会损害酶功能。未进行肌肉活检，但表型符合肢带型肌营养不良症（LGMD）。
Sainio 等人（2019）报道了来自 2 个不相关的芬兰家庭的 3 名患者（P2、P3 和 P4），他们在十几岁（P2）或三十出头（P3 和 P4）时出现了与 LGMD 一致的肌病表型，并与一种疾病相关。通过外显子组测序鉴定出纯合 N155S 突变。N155S在gnomAD中芬兰人群中的等位基因频率为1.186 x 10（-4）。另一名芬兰患者（P1），49 岁起病较晚，63 岁时下床活动，为 N155S 和 Y354C 复合杂合子（617220.0006）。对酵母的研究表明，Y354C 变体的表达在 H2O2 存在的情况下会损害生长，表明对 PYROXD1 氧化还原酶活性产生有害影响。
Woods 等人（2020）在 3 名由波斯裔犹太人近亲出生且成年发病的 MFM8 受影响个体中发现了 PYROXD1 基因中的纯合 N155S 突变。通过全基因组测序发现的这种突变与该家族中的疾病分离。该报告证明了与纯合 N155S 突变相关的表型变异。
Daimaguler 等人（2021）在土耳其近亲出生的 2 姐妹（P1 和 P2）中发现了纯合 N155S 突变，她们在出生后的第一个十年内出现近端肌无力。一名患有该疾病的无亲缘关系的 8 岁男孩（P3），也是土耳其近亲父母所生，为 N155S 复合杂合子和移码突变（c.329_332delTCTG；617220.0007）。未进行功能研究。Daimaguler等人（2021）在文献综述中发现，87%的患者存在纯合或复合杂合状态的创始人N155S突变。观察到了广泛的表型范围；N155S 是当时在纯合状态下观察到的唯一 PYROXD1 突变。
▼ 动物模型
O\'Grady et al.（2016）报道，小鼠中 Pyroxd1 的敲除具有胚胎致死性。与对照相比，吗啡啉介导的斑马鱼直系同源物 ryroxd1 的敲除会降低游泳性能，触摸诱发反应的最大加速度较低。ryroxd1 的敲低会破坏肌肉结构，导致分解的肌原纤维渗入线粒体、Z 盘和肌节结构丧失以及电子致密体的形成。斑马鱼肌肉中 2 个人类错义突变（N155S 和 Q372H）的过度表达导致 Z 盘偶尔增厚，表明异常聚集体的形成。
Saha等人（2018）发现果蝇中CG10721（Pyroxd1果蝇同源物）的敲低会导致胚胎致死。
▼ 等位基因变异体（7个精选示例）：
.0001 肌病，肌原纤维，8
PYROXD1、IVS3DS、GA、+1
2个兄弟，由无血缘关系的欧洲血统父母所生（A族），患有肌原纤维肌病-8（MFM8；617258），O\'Grady et al.（2016）鉴定了PYROXD1基因中的复合杂合突变：内含子3（c.285+1G-A，NM_024854）中的G到A转换，以及c.1116G-外显子10中的C颠换，导致gln372-to-his（Q372H; 617220.0002）替代。这些突变是通过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。ExAC数据库中发现剪接位点突变频率较低（4.295 x 10（-5）），而Q372H变异在ExAC中未发现。对患者细胞的分析证实，c.285+1G-A 变异导致剪接异常。患者骨骼肌和成纤维细胞显示 PYROXD1 水平降低。体外功能表达测定表明，Q372H 突变体无法挽救突变酵母的生长缺陷，表明与野生型相比，还原酶活性受损。
.0002 肌病，肌原纤维，8
PYROXD1、GLN372HIS
讨论 PYROXD1 基因中的 c.1116G-C 颠换（c.1116G-C, NM_024854），导致 gln372-to-his（Q372H）取代，这种情况在患有肌原纤维肌病的 2 兄弟中以复合杂合状态发现-8（MFM8；617258），O\'Grady 等人（2016），参见 617220.0001。
.0003 肌病，肌原纤维，8
PYROXD1、ASN155SER
来自2个无血缘关系的土耳其近亲家庭（家庭B和D）的4名肌原纤维肌病-8（MFM8；617258），O\'Grady et al.（2016）在PYROXD1基因中发现了一个纯合的c.464A-G转换（c.464A-G, NM_024854），导致asn155到ser（N155S）的替换。该突变是通过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。该变异通过 dbSNP、1000 基因组计划、外显子组变异服务器数据库和 1,550 个对照外显子组进行筛选。在ExAC数据库中发现频率较低（7.157 x 10（-5））。单倍型分析证实了创始人效应。患者细胞显示 PYROXD1 水平正常。来自另一个波斯犹太血统家庭（C 家庭）的两名患病同胞为 N155S 复合杂合子，内含子 4（617220.0004）有 c.414+1G-A 转换，另一个家庭（E 家庭）的一名患病土耳其女孩为复合杂合子N155S 杂合且有 4 bp 插入（c.1159_1160insCAAA；617220.0005），预计会导致移码和提前终止（Ala387fsTer13）。c.414+1G-A变体在ExAC数据库中出现频率较低（4.295 x 10（-5））；对患者细胞的分析证实它导致了剪接缺陷。体外功能表达测定表明，N155S 突变体无法挽救突变酵母的生长缺陷，表明与野生型相比，还原酶活性受损。
Saha et al.（2018）在一名 46 岁阿拉伯血统苏丹妇女（近亲 1288）中发现纯合 N155S 突变，并于 9 岁时发病 MFM8。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。与对照相比，将突变转染到小鼠 C2C12 成肌细胞中会导致增殖减少、迁移减少和分化受损。这些缺陷可以通过人类野生型 PYROXD1 来修复。转染细胞还表现出线粒体代谢活性降低，包括 ATP 含量降低和细胞呼吸减弱。在 siRNA 介导的 Pyroxd1 缺陷细胞中观察到类似的细胞异常，表明位于氧化还原酶催化位点的 N155S 突变会损害酶功能。该疾病缓慢进展，患者在 37 岁时失去了行走能力。她没有呼吸系统或心脏受累。未进行肌肉活检，但表型符合肢带型肌营养不良症（LGMD）。
Sainio 等人（2019）报道了来自 2 个不相关的芬兰家庭的 3 名患者（P2、P3 和 P4），他们在十几岁（P2）或三十出头（P3 和 P4）时出现了与 LGMD 一致的肌病表型，并与一种疾病相关。通过外显子组测序鉴定出纯合 N155S 突变。N155S在gnomAD中芬兰人群中的等位基因频率为1.186 x 10（-4）。尽管需要助行器，但所有患者在 60 岁以后仍能行走；P4 66 岁时坐轮椅，70 岁时死于肺炎。没有心脏受累，但所有人都表现出限制性肺病，用力肺活量下降。另一名芬兰患者（P1），49 岁时发病较晚，63 岁时可下床活动，患有中度限制性肺病，其 N155S 和 c.1061A-G 转变为复合杂合子，导致 tyr354 至 cys（Y354C） ; 617220.0006）N端结构域中保守残基的取代。该突变与家系中的疾病分离，在gnomAD的4个杂合个体中发现（频率为1.444 x 10（-5））。对酵母的研究表明，Y354C 变体的表达在 H2O2 存在的情况下会损害生长，表明对 PYROXD1 氧化还原酶活性产生有害影响。
Woods 等人（2020）在 3 名由波斯裔犹太人近亲出生且成年发病的 MFM8 受影响个体中发现了 PYROXD1 基因中的纯合 N155S 突变。通过全基因组测序发现的这种突变与该家族中的疾病分离。未进行功能研究。家族中的先证者三十多，出现缓慢进展的近端肌无力；他表现出用力肺活量轻度下降（66%）。他的姨妈和姨父在 50 多岁的时候出现了肌肉症状，并在 82 岁和 72 岁时仍能行走，没有心脏或呼吸系统受累。该报告证明了与纯合 N155S 突变相关的表型变异。
Daimaguler 等人（2021）在土耳其近亲出生的 2 姐妹（P1 和 P2）中发现了纯合 N155S 突变，她们在出生后的第一个十年内出现近端肌无力。两人分别在 18 岁和 38 岁时仍能行走。P1 面部无力、说话鼻音和轻度吞咽困难。一名无血缘关系的 8 岁男孩（P3），也是土耳其近亲所生，为 N155S 和 4 bp 缺失的复合杂合子（c.329_332delTCTG；617220.0007），导致移码和提前终止（Leu112ValfsTer8）。公共数据库（包括 gnomAD）中不存在移码突变。未进行功能研究。P3 患有近端肌无力，行走和爬楼梯困难，长脸，鼻音，吞咽困难，远端关节松弛，轴突多发性神经病。肌肉活检显示肌病和营养不良的变化。
.0004 肌病，肌原纤维，8
PYROXD1、IVS4DS、GA、+1
讨论 PYROXD1 基因内含子 4 中的 c.414+1G-A 转换（c.414+1G-A, NM_024854）导致剪接缺陷，该缺陷在 2 名肌原纤维肌病同胞中以复合杂合状态发现-8（MFM8；617258），O\'Grady 等人（2016），参见 617220.0003。
.0005 肌病，肌原纤维，8
PYROXD1，4-BP INS，1159CAAA
讨论在肌原纤维肌病-8（MFM8；MFM8；617258），O\'Grady 等人（2016），参见 617220.0003。
.0006 肌病，肌原纤维，8
PYROXD1、TYR354CYS
讨论 PYROXD1 基因中的 c.1061A-G 转变（c.1061A-G, ENST00000240651.9），导致 tyr354-to-cys（Y354C）取代，该突变在患有以下疾病的患者中以复合杂合状态发现肌原纤维肌病-8（MFM8；Sainio 等人（2019），参见 617258），参见 617220.0003。
.0007 肌病，肌原纤维，8
PYROXD1、4-BP DEL、329TCTG
讨论在肌原纤维肌病-8（MFM8）患者中发现的复合杂合状态的 PYROXD1 基因中的 4-bp 缺失（c.329_332delTCTG, NM_024854.3）导致的移码和蛋白质提前终止; 617258），Daimaguler 等人（2021），参见 617220.0003。
