腺苷酸激酶7; AK7
HGNC 批准基因符号：AK7
细胞遗传学定位：14q32.2 基因组坐标（GRCh38）：14:96,392,128-96,489,427（来自 NCBI）
▼ 说明
腺苷酸激酶（AKs；EC 2.7.4.3），如AK7，是催化核苷磷酸相互转化的磷酸转移酶。AK 与线粒体氧化磷酸化联合作用，维持高水平的 ATP，是 DNA 和 RNA 合成所必需的，并且可能有助于药用核苷和核苷酸类似物的活性（Panayiotou 等人总结，2011）。
▼ 克隆与表达
Panayiotou 等人（2011）克隆并鉴定了人类 AK7。推导的 723 个氨基酸的蛋白具有其他 AK 中未发现的 368 个氨基酸的 N 端结构域，随后是经典的 AK 结构域和 C 端 DPY30（612032）基序。荧光标记的 AK7 定位于转染的 HeLa 细胞的胞浆中。
Fernandez-Gonzalez et al.（2009）鉴定了小鼠Ak7的3个剪接变体。全长 723 个氨基酸的 Ak7 蛋白被称为 Ak7a，在 N 末端附近有一个 WcaG 基序，后面是 AK 结构域和 C 端 DPY30 基序。WcaG 基序是一些原核核苷二磷酸糖差向异构酶的特征，DPY30 基序是蛋白质寡聚化基序。与 Ak7a 相比，Ak7b 亚型包含 C 端截短且缺少 DPY30 基序，而 Ak7c 则进一步截短并缺少 AK 结构域和 DPY30 基序。对睾丸组织的 RT-PCR 分析发现，Ak7 在睾丸中表达最高，其次是气管和输卵管。在脑和肺中检测到较低表达，在心脏、肾、肝和脾中未检测到表达。原位杂交显示，大脑中 Ak7 的表达仅限于第三脑室内壁的室管膜细胞和脉络丛。在肺中，Ak7 在下降气道中表达。在睾丸中，在生精小管中发现丰富的 Ak7 表达，它与分化细胞和成熟精子细胞共定位。AK7也在气管呼吸道上皮中表达。Fernandez-Gonzalez et al.（2009）指出Ak7在富含（9+2）轴丝的上皮纤毛细胞的组织中表达。数据库分析表明，Ak7 仅在具有运动（9+2）纤毛的生物体中保守。
Lores等人（2018）通过蛋白质印迹法在人类精子细胞蛋白提取物中检测到AK7，免疫染色显示AK7沿着精子鞭毛的全长，与α-微管蛋白共定位（见191110），与基因模式一致丝成分。
▼ 基因结构
Panayiotou et al.（2011）确定AK7基因包含18个外显子，跨度96.7 kb。
▼ 测绘
Hartz（2013）根据AK7序列（GenBank AK057426）与基因组序列（GRCh37）的比对，将AK7基因定位到染色体14q32.2。
▼ 基因功能
Milara等（2010）在人鼻上皮细胞培养中发现，AK7表达在纤毛发生过程中上调，广泛表达于分化的鼻上皮细胞中，且主要表达于鼻尖表面，提示其定位于纤毛细胞。使用 siRNA 敲低 AK7 导致纤毛跳动频率降低。原发性纤毛运动障碍患者的鼻活检显示，与健康对照样本相比，AK7 mRNA 和蛋白表达较低。研究结果表明AK7参与纤毛跳动，Milara等人（2010）推测AK7表达减少导致能量传输下调可能导致纤毛运动障碍的发生。
Panayiotou et al.（2011）发现体外翻译的AK7和AK8（615365）对AMP作为底物、ATP作为磷酸供体表现出最高的亲和力。两者还都将 dAMP、CMP 和 dCMP 视为底物。两者均对 AMP 表现出比主要胞质腺苷酸激酶 AK1（103000）更高的亲和力，但它们的最大催化速率远低于 AK1。
▼ 分子遗传学
兄弟2人因生精障碍而不育（SPGF27；Lores et al.（2018）鉴定出AK7基因错义突变（L673P；617965）的纯合性。615364.0002）因家庭疾病而分离。尽管两兄弟都表现出精子鞭毛的多种形态异常，但两人都没有与原发性纤毛运动障碍相关的呼吸特征，并且呼吸纤毛的结构和功能分析正常。对患者精子的分析表明，L673P变异与AK7蛋白缺乏以及鞭毛中纤维鞘蛋白AKAP4（300185）分布异常有关。
▼ 动物模型
Fernandez-Gonzalez 等人（2009）利用转基因插入诱变技术培育了一系列在 Ak7 基因内含子 5 中插入了转基因的小鼠品系。纯合转基因（Ak7 -/-）小鼠中未检测到Ak7表达。Ak7 -/- 小鼠表现出原发性纤毛运动障碍的体征（见244400），约一半在出生后不久出现严重脑积水并在第一个月内死亡。约 25% 的患者表现出较轻微的心室扩张，并存活超过 6 周。42天时，雄性Ak7 -/- 小鼠缺乏成熟的精子细胞和精子，电镜显示精子头部异常，尾部结构缺失。在性成熟时，雄性 Ak7 -/- 小鼠不育，但雌性小鼠不育。Ak7 -/- 动物还表现出鼻旁通道粘液积聚，并在过敏原攻击后出现严重的呼吸道病理学。支气管上皮细胞的电子显微镜分析显示运动纤毛数量减少，纤毛显示轴丝缺失中央微管双联体和异常的外周微管。Ak7 -/- 纤毛的形态缺陷伴随着纤毛跳动频率的显着降低。
Lores et al.（2018）通过透射电镜分析了 Ak7 -/- 小鼠的睾丸精子，观察到缺乏鞭毛结构，几乎所有的精子头部都附着在没有被线粒体鞘、纤维鞘、或轴丝。在 Ak7 -/- 附睾中，检测到的精子结构非常少，并且罕见的无效精子鞭毛横切面显示缺少中央对。
▼ 等位基因变异体（2个精选例子）：
.0001 意义不明的变体
AK7、1-BP INS、1214T
该变异被归类为意义不明的变异，因为它会导致原发性纤毛运动障碍（CILD；见244400）尚未得到证实。
Mata 等人（2012）在 31 名不相关的原发性纤毛运动障碍患者中的 3 名中发现了 AK7 基因中的杂合 1-bp 插入（c.1214insT），预计会导致移码和提前终止的活性催化中心。蛋白质。在 40 名对照个体中未发现该突变。对其中1名患者的家庭成员分析显示，其未患病的母亲、父亲和兄弟均携带野生型AK7基因型。没有对另外 2 名患者的家庭成员进行研究，因此无法确定突变与疾病的分离。没有患者有呼吸道疾病家族史。使用针对 AK7 基因最后 2 个外显子的引物进行的 RT-PCR 显示，在具有截短突变的患者中，突变型 AK7 mRNA 几乎不存在。由于材料不足，无法进行蛋白质定量。其中两名患者患有反位，与卡塔格纳综合征的诊断一致。纤毛分析显示，1 名患者缺乏动力蛋白，2 名患者的运动模式不协调，第三名患者的纤毛不动。其中 1 名患者的鼻气道上皮细胞显示出纤毛，但与对照组相比，纤毛密度有所下降，搏动频率也有所下降。Mata et al.（2012）认为AK7基因突变可能与CILD有关，但也指出患者可能有超过1个基因改变参与疾病的发展；没有在这些患者中研究其他基因。选择 AK7 基因进行研究是因为纯合 Ak7 缺失小鼠会发生 CILD（Fernandez-Gonzalez et al., 2009），并且 CILD 患者已被证明 AK7 表达降低（Milara et al., 2010）。
.0002 生精失败27（1个家庭）
AK7、LEU673PRO（rs116298211）
兄弟2人因生精障碍而不育（SPGF27；617965），Lores et al.（2018）鉴定了 AK7 基因第 17 号外显子中 c.2018T-C 转换（c.2018T-C, NM_152327）的纯合性，导致 leu673 到 pro（L673P）的取代卷曲螺旋结构域延伸螺旋内高度保守的残基。他们未受影响的父母和生育状况未知的姐妹是该突变的杂合子，该突变在 gnomAD 数据库（277,106 个等位基因中的 413 个）中出现频率较低。精子蛋白提取物的蛋白质印迹分析显示对照精子有显着的 AK7 信号，但患者精子则不然。免疫检测证实患者精子细胞中缺乏 AK7 蛋白，即使是那些已成功组装鞭毛并通过 α-微管蛋白（参见 191110）染色可视化的细胞也是如此。使用针对精子鞭毛基因丝和周围基因丝结构蛋白的抗体进行的免疫染色显示，与对照相比，患者精子中纤维鞘蛋白 AKAP4（300185）的染色异常且异质，AKAP4 染色微弱或缺失，有时不连续，在近一半的患者精子细胞中。（Lores et al.（2018）的文章中，核苷酸变化如图2所示，为从T到C的变化；文章正文中引用为c.2018T-G，导致L673P替代。）
