乙酰肝素-α-氨基葡萄糖苷N-乙酰转移酶；HGSNAT

跨膜蛋白 76；TMEM76

HGNC 批准的基因符号：HGSNAT

细胞遗传学定位：8p11.21-p11.1 基因组坐标（GRCh38）：8:43,140,464-43,202,855（来自 NCBI）

▼ 说明

HGSNAT基因编码乙酰肝素乙酰辅酶A：α-氨基葡萄糖N-乙酰转移酶（EC 2.3.1.78），这种酶在硫酸乙酰肝素的末端氨基葡萄糖残基被α-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶水解之前催化乙酰化（Klein总结）等，1978）。该酶有时被称为 N-乙酰转移酶（Fan et al., 2006）。

▼ 克隆与表达

Fan等人（2006）鉴定了编码乙酰肝素乙酰辅酶A：α-氨基葡萄糖苷N-乙酰转移酶的基因，该酶是粘多糖贮积症IIIC（也称为C型Sanfilippo综合征252930）中缺陷的酶（Klein等人，1978）。Fan et al.（2006）在对小鼠溶酶体膜蛋白的蛋白质组学研究中发现了一种未知蛋白，其人类同源物TMEM76由对应到8p11.1的基因编码。他们在人MPS IIIC成纤维细胞中表达了全长的小鼠表达序列标签（EST），并观察到其蛋白质产物定位于溶酶体并纠正了酶促缺陷。Fan et al.（2006）利用小鼠序列鉴定了全长人类同源物HGSNAT。推导的 HGSNAT C 端部分在物种间高度保守，包括植物和细菌；然而，延伸至跨膜结构域 B 的 N 端部分仅在后生动物中发现。这些区域均与其他地方鉴定的功能域没有同源性，包括来自已知结合 CoA 或乙酰辅酶 A 的蛋白质的功能域；因此，HGSNAT 代表了新酶家族的人类成员。

通过检查与 MPS IIIC 相关的染色体 8 区域的候选基因，Hrebicek 等人（2006）鉴定了 HGSNAT，他们将其称为 TMEM76。推导的 656 个氨基酸的蛋白质，计算分子量为 73 kD，包含一个 N 末端信号肽、4 个假定的 N-糖基化位点和 11 个跨膜结构域。拓扑模型预测 N 末端位于溶酶体内，C 末端位于胞质内。Hrebicek 等人（2006）还鉴定了一种缺少外显子 9 和 10 的剪接变体，其编码的蛋白质在跨膜结构域 3 和 4 中框内删除了 64 个氨基酸。该变体被认为可能编码一种无活性的酶，因为它在 3 名 N-乙酰转移酶活性几乎完全丧失的 MPS IIIC 患者的 RNA 中检测到。Northern 印迹分析检测到 4.5-和 2.1-kb 转录物的普遍表达。最高表达在白细胞、心脏、肺、胎盘和肝脏中，而在胸腺、结肠和脑中表达较低。RT-PCR 在正常人皮肤、成纤维细胞、白细胞和骨骼肌中检测到 TMEM76。

Haer-Wigman 等人（2015）对来自正常人视网膜和白细胞的 HGSNAT RNA 进行了 RT-PCR 分析。两种组织都产生了预期的产物，但作者指出，从白细胞中获得产物需要一组额外的扩增，这表明视网膜中的 HGSNAT 表达水平远高于血液白细胞中的表达水平。对小鼠眼总 RNA 的 RT-PCR 分析显示，Hgsnat 早在胚胎第 14 天就表达，在出生后、出生后第 0 天和第 30 天表达水平同样高。

▼ 基因功能

N-乙酰转移酶是一种溶酶体膜酶，其功能是将溶酶体内肝素或硫酸乙酰肝素的非还原性末端α-葡萄糖胺残基乙酰化，将其转化为管腔α-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶的底物（Fan et al., 2006）。因此，N-乙酰转移酶催化已知在溶酶体中发生的唯一合成反应。为此，该酶使用胞质辅因子乙酰辅酶 A（乙酰辅酶 A）。因此，其底物和辅因子被溶酶体膜分开。克服这一空间问题的机制存在争议。一个模型提出了一种乒乓机制，涉及细胞质中酶的初始乙酰化反应，然后将乙酰基转移到溶酶体内的肝素-α-葡萄糖胺残基上（Bame 和 Rome，1986；Ausseil 等，2006）。另一种模型提出酶通过随机顺序的三元复杂机制起作用；即不存在乙酰化酶中间体（Meikle et al., 1995）。该酶被证明难以纯化，被认为是含有 asn 连接寡糖的 120 kD 子单元的二聚体。还假设120-kD子单元可能只是蛋白质复合物的催化子单元，其其他未鉴定的成员也需要功能性。

Hrebicek 等人（2006）对人类 HGSNAT 及其直系同源基因进行了功能表达，并证明它是编码溶酶体 N-乙酰转移酶的基因。根据序列同源性搜索，HGSNAT 没有显示出与任何已知的原核或真核 N-乙酰转移酶或其他溶酶体蛋白的结构相似性。作者认为，这种酶属于一种新结构的蛋白质，可将活化的乙酰基残基转运穿过细胞膜。

▼ 基因结构

Fan et al.（2006）证明HGSNAT基因含有18个外显子。

▼ 测绘

Fan et al.（2006）通过比较小鼠和人类序列，鉴定出染色体8p11.1上的HGSNAT基因。

▼ 分子遗传学

粘多糖贮积症IIIC

粘多糖贮积症IIIC（MPS3C），或称Sanfilippo综合征C型（252930），是一种常染色体隐性遗传疾病，其特征是肝素和硫酸乙酰肝素在溶酶体储存。Sanfilippo 综合征的特点是严重的中枢神经系统受累，但仅有轻微的躯体疾病。Fan等人（2006）对2个MPS IIIC细胞系进行了突变分析，并鉴定出导致3个突变等位基因的剪接点突变和占第四个突变等位基因的单碱基对插入。

Hrebicek et al.（2006）确定HGSNAT基因是引起MPS IIIC的突变位点。在 30 个先证者中，他们发现了 4 个无义突变、3 个由于缺失或重复导致的移码突变、6 个剪接位点突变和 14 个错义突变。

Coutinho等人（2008）在3名无关的葡萄牙MPS IIIC患者中发现了HGSNAT基因的2种不同突变（610453.0006和610453.0007）。

Ruijter et al.（2008）报道了荷兰人群中出现频率较高的2种HGSNAT突变（R344C；610453.0008 和 S518F；610453.0009），分别出现在 22% 和 29.3% 的突变等位基因中。

Feldhammer et al.（2009）指出，迄今为止，HGSNAT基因已报道了50种致病性突变，作者鉴定了10种新突变。对已发表突变的回顾表明，它们跨越整个 HGSNAT 基因，并且没有明显的基因型/表型相关性。

Canals等（2011）在11名MPS IIIC患者中鉴定出HGSNAT基因9种不同的致病性突变，其中7种新突变，其中7名西班牙裔、1名阿根廷裔、3名摩洛哥裔。最常见的突变是372-2A-G（610453.0007），在4名西班牙患者中发现，西班牙患者的频率为50%（14个等位基因中的7个）。第二常见的突变是234+1G-A（610453.0010），在1名西班牙人和2名摩洛哥患者中发现。单倍型分析表明这两种突变都有创始人效应。7 个新突变中的每一个仅在 1 名患者中发现。COS-7细胞体外功能表达测定表明，错义突变几乎没有残留酶活性（范围，0-1.19%）。

色素性视网膜炎 73

来自2个德系犹太人家庭和1个荷兰家庭的6名受影响个体患有非综合征性视网膜色素变性（RP73；616544），Haer-Wigman et al.（2015）鉴定了HGSNAT基因突变的纯合性（610453.0011-610453.0013）。这些突变随疾病而分离，并且在 211 名德系犹太人对照中未发现。对所有 3 个家庭受影响个体的综合检查显示，除了 1 名 59 岁患者出现轻度听力障碍外，没有发现眼外异常。

▼ 等位基因变异体（14个选例）：

.0001 粘多糖中毒，IIIC 型

HGSNAT、IVS4、GA、+1

来自 MPS IIIC 患者的细胞系（MPS3C；252930），Fan et al.（2006）在HGSNAT基因的内含子4的第一个核苷酸中鉴定出纯合的G-to-A替换，导致外显子4缺失。数据表明该患者的剪接点是纯合的突变。

.0002 粘多糖中毒，IIIC 型

HGSNAT、1-BP INS、1345G

Fan等人（2006）在来自MPS IIIC患者的细胞系（252930）中鉴定出剪接点突变（610453.0001）的复合杂合性，以及在核苷酸1344A后插入单个G，导致gly448和gly448后出现移码。下游21个密码子处提前终止密码子的产生。

.0003 粘多糖中毒，IIIC 型

HGSNAT、PRO311LEU

Hrebicek等人（2006）在一位来自英国的MPS IIIC（252930）患者中鉴定出HGSNAT基因外显子9中932C-T转变的纯合性，导致pro311到leu（P311L）的取代。

.0004 IIIC 型粘多糖症

HGSNAT、LEU349TER

Hrebicek et al.（2006）在捷克共和国的一名 MPS IIIC（252930）患者中鉴定出 HGSNAT 基因突变的复合杂合性：外显子 10 中的 1046T-G 颠换，导致 leu349 变为 ter（L349X））替换，以及外显子 14 中的 1529T-A 颠换，导致 met510 替换为 lys（M510K）（610453.0005）。

.0005 粘多糖中毒，IIIC 型

HGSNAT、MET510LYS

讨论1例粘多糖贮积症IIIC型（MPS3C）患者复合杂合状态下发现的HGSNAT基因met510-to-lys（M510K）突变；252930），Hrebicek 等人（2006），参见 610453.0004。

.0006 粘多糖中毒，IIIC 型

HGSNAT、1-BP INS、525T

Coutinho等人（2008）在3名无关的葡萄牙MPS IIIC患者（252930）中，在HGSNAT基因的外显子5中发现了一个1-bp插入（525dupT），导致移码和过早的蛋白质截断。两名患者为突变纯合子，第三名患者为具有剪接位点突变（610453.0007）的复合杂合子，预计该突变会导致无义介导的 mRNA 衰减。

.0007 IIIC 型粘多糖症

HGSNAT、IVS3AS、AG、-2

Coutinho等人（2008）在葡萄牙MPS IIIC患者（252930）中鉴定出HGSNAT基因中A-to-G转变（372-2A-G）和525dupT（610453.0006）突变的复合杂合性。剪接位点突变预计会导致外显子 4 的跳过和无义介导的 mRNA 衰减。

Canals等人（2011）在4名西班牙MPS IIIC患者中发现了372-2A-G突变。3 个为突变纯合子，1 个为杂合子。单倍型分析表明存在创始人效应。转录本分析显示，该突变产生了 2 个转录本：第一个转录本跳过了外显子 4，产生了移码和过早终止密码子，另一个转录本则框内删除了 4 个氨基酸。只有 1 个转录本受到无义介导的 mRNA 衰减。

.0008 粘多糖中毒，IIIC 型

HGSNAT，ARG344CYS

Ruijter et al.（2008）在 29 名 MPS IIIC 患者（252930）中发现了 HGSNAT 基因第 11 号外显子中的 1030C-T 转变，导致 arg344 到 cys（R344C）的替换，其中 22% 的突变等位基因。所有患者均为荷兰裔。

Feldhammer 等人（2009）在德国和新加坡的患者中发现了 R344C 突变。

Canals等人（2011）通过COS-7细胞的体外功能表达研究表明，突变的R344C蛋白几乎没有残留酶活性。

.0009 粘多糖中毒，IIIC 型

HGSNAT、SER518PHE

Ruijter et al.（2008）在 29 名 MPS IIIC 患者（252930）中发现了 HGSNAT 基因第 16 号外显子中的 1553C-T 转变，导致 29.3% 的突变等位基因发生 ser518 到 phe（S518F）的取代。该突变仅发生在荷兰裔患者中，表明存在创始人效应。

Feldhammer 等人（2009）在德国血统的患者中发现了 S528F 突变。

Canals等人（2011）通过COS-7细胞的体外功能表达研究表明，突变的S518F蛋白几乎没有残留酶活性。

.0010 粘多糖中毒，IIIC 型

HGSNAT、IVS2DS、GA、+1

Canals等人（2011）在一名西班牙MPS IIIC患者和两名摩洛哥MPS IIIC患者（252930）中鉴定出HGSNAT基因内含子2（234+1G-A）中存在纯合G-A转变。转录本分析表明，该突变导致外显子 2 的跳跃，但不会导致无义介导的 mRNA 衰减。单倍型分析表明存在创始人效应。

.0011 色素性视网膜炎 73

HGSNAT、ARG124TRP

来自 2 个有德系犹太人血统的以色列近亲家庭的 3 名受影响个体患有非综合征性视网膜色素变性（RP73；616544），Haer-Wigman et al.（2015）鉴定了 HGSNAT 基因外显子 3 中 c.370A-T 颠换（c.370A-T, NM_152419.2）的纯合性，导致 arg124-to-trp（ R124W）在中等保守残基处的取代。该突变在两个家族中随疾病分离，并且在 211 名德系犹太人、250 名以色列人或 5,036 名大部分为荷兰人的对照中，或在 1000 基因组计划、外显子组变异服务器或 dbSNP 数据库中均未发现。患者和对照白细胞的 RT-PCR 表明，仅在患者中检测到缺乏外显子 3 的转录本，这表明 c.370A-T 变异导致外显子 3 部分跳跃，从而导致移码，预计会导致截短的蛋白质（Cys79ValfsTer20）缺乏所有跨膜结构域和 C 末端。患者血液白细胞中的 HGSNAT 活性低于健康对照的一半，但处于粘多糖贮积症 IIIC 型患者（252930）的上限范围内。除 1 名 RP 患者有轻度听力障碍外，眼外特征综合体检结果为阴性。

.0012 色素性视网膜炎 73

IIIC 型粘多糖症，包括

HGSNAT、ALA615THR

3 名荷兰同胞患有非综合征性视网膜色素变性（RP73；616544），一般体检未发现任何其他症状，Haer-Wigman et al.（2015）鉴定出c.1843G-A转换（c.1843G-A，NM_152419.2）在外显子18中的纯合性HGSNAT基因，导致ala615-to-thr（A615T）取代，以及外显子4中c.398G-C颠换的杂合性，导致gly133-to-ala（G133A）；610453.0011）取代，都是在高度保守的残基处。G133A 突变在 211 名德系犹太人、250 名以色列人或 5,036 名主要是荷兰人的对照中，或在 1000 名基因组计划、外显子组变异服务器或 dbSNP 数据库中均未发现。然而，作者指出，A615T 突变是一种罕见的变异，在外显子组变异服务器的欧洲裔美国人群体中平均等位基因频率为 0.59%，在包含 5,036 名主要荷兰人的外显子组变异数据库中的频率为 0.56%。此外，此前曾报道A615T在粘多糖贮积症IIIC型（MPS3C；252930），两者都是纯合的，并且与另一个纯合变体 W403C（610453.0014）组合，由 Hrebicek 等人（2006）和 Feldhammer 等人（2009）开发。Haer-Wigman et al.（2015）指出，研究表明A615T会导致HGSNAT活性适度降低（野生型的50%至70%；Fedele 和 Hopwood，2010），并提出虽然这种变异的纯合子存在不太可能单独导致视网膜营养不良，但它可能作为其他基因导致的 RP 患者的修饰剂。3 名患有 RP 的荷兰同胞的血液白细胞中的 HGSNAT 活性不到健康对照者的一半，但略高于 MPS3C 患者的水平。

通过对 MPS3C 患者中同时发现的纯合性 A615T 和 W403C 突变进行功能分析，Fedele 和 Hopwood（2010）发现这些突变共同发挥作用以消除 HGSNAT 活性。

.0013 色素性视网膜炎 73

HGSNAT、GLY133ALA

讨论HGSNAT基因中的c.398G-C颠换（c.398G-C, NM_152419.2），导致gly122-to-ala（G133A）取代，在3名荷兰同胞中发现复合杂合状态患有色素性视网膜炎（RP73；Haer-Wigman 等人（2015），参见 616544），参见 610453.0012。

.0014 粘多糖中毒，IIIC 型

HGSNAT、TRP403CYS

讨论 HGSNAT 基因中的纯合 c.1209G-T 颠换（c.1209G-T, NM_152419.2），导致 trp403-to-cys 取代（W403C），最初在患者的复合杂合状态中发现IIIC型粘多糖贮积症（MPS3C；252930），Hrebicek 等人（2006），参见 610453.0012。