脱氧马尿碱羟化酶; DOHH

脱氧马尿碱单加氧酶
脱氧马匹嗪双加氧酶
类热重复蛋白 1；HLRC1

HGNC 批准的基因符号：DOHH

细胞遗传学定位：19p13.3 基因组坐标（GRCh38）：19:3,490,824-3,500,674（来自 NCBI）

▼ 说明

脱氧马尿苷羟化酶（DOHH；EC 1.14.99.29）催化真核起始因子-5A（EIF5A；EIF5A；见600187）。

▼ 克隆与表达

eIF5A 中单个赖氨酸残基向高马尿苷的后修饰需要脱氧高马尿苷合酶（DHPS; 600944）和脱氧马尿苷羟化酶。Park等人（2006）通过筛选酿酒酵母GST-ORF文库，鉴定出一个具有脱氧马尿苷羟化酶活性的新基因YJR070C。通过数据库分析，他们在真核生物中发现了一个同源的 DOHH 基因，该基因从真菌到人类都高度保守，但在真细菌或古细菌中却没有。他们的作者将人类 DOHH 基因命名为 HLRC1，与酵母蛋白有 48% 的序列同一性。DOHH 包含 8 个热重复，组织成对称二元组，由可变区域连接。它包含 2 个潜在的金属配位位点（每个二元体上一个），每个配位位点由 2 个严格保守的 his-glu 基序组成。

Park等人（2006）通过计算机建模发现DOHH的预测结构与Fe（II）-和2-含氧酸依赖性双加氧酶的结构不同。纯化的重组野生型DOHH的CD光谱表明其富含α-螺旋蛋白（Kim et al., 2006），定点诱变表明DOHH的α-螺旋结构不依赖于保守的his-glu基序或金属捆绑。

▼ 基因功能

Park等人（2006）证明，纯化的重组酵母和人DOHH可有效催化eIF5A中间体中脱氧马尿苷残基的羟基化。DHPS 和 DOHH 以及 eIF5A 的过表达对于完全修饰的 eIF5A 的过量生产是必要的，表明 DHPS 和 DOHH 是该过程中的限速因素。酿酒酵母 DOHH 敲除菌株仅产生脱氧马尿苷，但不产生马尿苷，表明单个基因负责该生物体中的 DOHH 活性。

Kim等人（2006）确定铁是DOHH中的主要金属，每摩尔蛋白质含有2摩尔铁。与铁结合的野生型全酶相反，缺乏铁的 DOHH 脱辅酶表现出 DOHH 活性显着降低。添加亚铁离子恢复了活性。用丙氨酸取代 his-glu 基序中的任何 his 或 glu 残基会导致 DOHH 活性完全缺失。Kim等人（2006）表明，其中6个突变体（H56A、H89A、E90A、H207A、H240A和E241A）的铁含量显着降低，并表明缺乏铁结合会影响活性。Kim等人（2006）通过非变性凝胶电泳分离了DOHH全酶和脱辅基酶，发现铁结合的全酶在具有DOHH活性的聚焦的、快速移动的条带中迁移，而无铁的脱辅基酶在具有DOHH活性的条带中迁移较慢。时尚分散且缺乏 DOHH 活性。Kim 等人（2006）提出，铁结合诱导 DOHH 脱辅基酶发生构象变化，形成更紧凑的形式。他们表明，虽然 DOHH 同时结合 Fe（II）和 Fe（III）离子，但只有 Fe（II）离子诱导活性。没有其他金属离子增加活性。Kim等人（2006）得出结论，Fe（II）是DOHH催化中关键的活性位点结合金属，严格保守的his-glu基序对于铁结合和催化至关重要。他们还提出了双核铁介导的反应机制。

▼ 分子遗传学

4个家庭的5名患者，包括1对同胞，患有神经发育障碍，伴有小头畸形、脑萎缩和视力障碍（NEDMVIC；620066），Ziegler et al.（2022）鉴定出DOHH基因的复合杂合突变（611262.0001-611262.0007）。这些突变是通过全外显子组测序发现的。每个亲本对于其中一种突变都是杂合的。与对照组相比，患者 1、3 和 4 的成纤维细胞中 DOHH 蛋白水平降低，未羟基化和含脱氧马尿苷形式的 eIF5A 水平升高。已死亡的患者 2 和 5 没有获得成纤维细胞。

▼ 动物模型

Sievert et al.（2014）通过使用 Cre/loxP 方法靶向外显子 2-4，对 Dohh 基因进行了条件性小鼠敲除。Dohh 的敲除导致胚胎日（E）9.5 之前的胚胎致死。来自Dohh敲除胚胎的永生化小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）与对照细胞相比，增殖能力降低，G2期细胞增加，具有衰老样表型。Dohh 敲除的 MEF 还失去了 eIF5 的后尿嘧啶修饰，并表现出总体蛋白质合成的减少。Sievert et al.（2014）也证明，线虫中dohh1功能的丧失会导致胚胎致死，早在单细胞阶段就出现异常。

▼ 等位基因变异体（7个精选示例）：

.0001 伴有小头畸形、脑萎缩和视力障碍的神经发育障碍

DOHH，TYR280TER

患有小头畸形、脑萎缩、视力障碍等神经发育障碍的患者（患者1）（NEDMVIC；620066），Ziegler et al.（2022）鉴定了DOHH基因中的复合杂合突变：外显子3中的c.840T-A颠换（c.840T-A, NM_031304.5），导致tyr280-to-ter（ Y280X）替换，以及1-bp缺失（c.304delG；611262.0002），导致移码和提前终止（Glu102LysfsTer6）。通过全外显子组测序鉴定了突变，并且父母被证明是突变携带者。gnomAD 数据库中不存在这两种突变。与对照组相比，患者成纤维细胞的 DOHH 蛋白水平降低，而未羟基化的、含有脱氧马尿苷的 eIF5A（Dhp）水平升高。

.0002 伴有小头畸形、脑萎缩和视力障碍的神经发育障碍

DOHH，1-BP DEL，304G

讨论 DOHH 基因中的 1-bp 缺失（c.304delG, NM_031304.5），导致移码和提前终止（Glu102LysfsTer6），该现象在患有小头畸形的神经发育障碍患者中发现，处于复合杂合状态，脑萎缩和视力障碍（NEDMVIC; Ziegler 等人（2022），参见 620066），参见 611262.0001。

.0003 伴有小头畸形、脑萎缩和视力障碍的神经发育障碍

DOHH，ILE249THR

2 名同胞（患者 2 和 3）患有神经发育障碍，伴有小头畸形、脑萎缩和视力障碍（NEDMVIC；620066），Ziegler et al.（2022）鉴定出DOHH基因中的复合杂合突变：c.746T-C转变（c.746T-C, NM_031304.5），导致ile249到thr（I249T）取代在一个保守的残基处，以及一个4-bp的插入（c.654_655insAACC; 611262.0004），导致移码和提前终止（Glu219AsnfsTer54）。通过全外显子组测序鉴定了突变，并且父母被证明是突变携带者。GnomAD 数据库中不存在 I249T 突变，而 c.654_655insAACC 突变以 0.000443 的等位基因频率存在。与对照组相比，患者成纤维细胞的 DOHH 蛋白水平降低，而未羟基化的、含有脱氧马尿苷的 eIF5A（Dhp）水平升高。

.0004 伴有小头畸形、脑萎缩和视力障碍的神经发育障碍

DOHH，4-BP INS，654AACC

讨论 DOHH 基因中的 4 bp 插入（c.654_655insAACC, NM_031304.5），导致移码和提前终止（Glu219AsnfsTer54），该现象在 2 名患有小头畸形、脑畸形等神经发育障碍的同胞中以复合杂合状态发现萎缩和视力障碍（NEDMVIC; Ziegler 等人（2022），参见 620066），参见 611262.0003。

Ziegler等人（2022）在一名NEDMVIC患者（患者5）中发现了DOHH基因的复合杂合突变：c.654_655insAACC和c.668C-T转变，导致pro223到leu（P223L；611262.0007）在保守残基处的取代。通过全外显子组测序发现了突变，父母被证明是突变携带者。在gnomAD 数据库中，c.654_655insAACC 突变的等位基因频率为0.000443，而P223L 突变的等位基因频率为0.0000305。

.0005 伴有小头畸形、脑萎缩和视力障碍的神经发育障碍

DOHH，PRO152LEU

患有小头畸形、脑萎缩、视力障碍等神经发育障碍的患者（患者4）（NEDMVIC；620066），Ziegler et al.（2022）鉴定出DOHH基因中的复合杂合突变：c.455C-T转变（c.455C-T, NM_031304.5），导致pro152到leu（P152L）的取代在保守残基处，以及 c.552C-A 颠换，产生 asn184-to-lys（N184K; 611262.0006）在保守残基处的取代。通过全外显子组测序鉴定了突变，并且父母被证明是突变携带者。DOHH 蛋白水平在等位基因频率为 0.000443 时降低。与对照组相比，患者成纤维细胞的 DOHH 蛋白水平降低，而未羟基化的、含有脱氧马尿苷的 eIF5A（Dhp）水平升高。P152L 突变在 gnomAD 数据库中的等位基因频率为 0.000204，N184K 突变的等位基因频率为 0.0000233。

.0006 伴有小头畸形、脑萎缩和视力障碍的神经发育障碍

DOHH，ASN184LYS

讨论 DOHH 基因中的 c.552C-A 颠换（c.552C-A, NM_031304.5），导致 asn184 到 lys（N184K）的替换，该替换在一名患有以下疾病的患者中以复合杂合状态被鉴定出来：伴有小头畸形、脑萎缩和视力障碍的神经发育障碍（NEDMVIC；Ziegler 等人（2022），参见 620066），参见 611262.0005。

.0007 伴有小头畸形、脑萎缩和视力障碍的神经发育障碍

DOHH，PRO223LEU

讨论 DOHH 基因中的 c.668C-T 转变（c.668C-T, NM_031304.5），导致 pro223 到 leu（P223L）的取代，该取代在患者复合杂合状态下被鉴定（患者5）患有神经发育障碍，伴有小头畸形、脑萎缩和视力障碍（NEDMVIC；Ziegler 等人（2022），参见 620066），参见 611262.0004。