酰基辅酶A脱氢酶，极长链；ACADVL

VLCAD

HGNC 批准的基因符号：ACADVL

细胞遗传学定位：17p13.1 基因组坐标（GRCh38）：17:7,217,125-7,225,266（来自 NCBI）

▼ 说明

ACADVL基因编码超长链酰基辅酶A脱氢酶（VLCAD）（EC 1.3.99.13）。VLCAD 在大小、结构和线粒体内分布方面在酰基辅酶A脱氢酶中是独一无二的（Aoyama et al., 1995）。

▼ 克隆与表达

Izai 等人（1992）从大鼠肝线粒体中鉴定并纯化了一种新型酰基辅酶A脱氢酶Acadvl。

Aoyama 等人（1995）克隆并测序了 2 个与人线粒体 VLCAD 相对应的重叠 cDNA 克隆。该 cDNA 编码 655 个氨基酸的蛋白质和 40 个氨基酸的前导肽，产生成熟的 615 个残基蛋白质。

其他酰基辅酶A脱氢酶是43-至45-kD子单元的同源四聚体，而从人肝脏纯化的VLCAD被Aoyama等人（1995）证明是70-kD子单元的154-kD同源二聚体。VLCAD 与线粒体内膜松散结合，需要去污剂来稳定。相比之下，其他 3 种酰基辅酶 A 脱氢酶无需去垢剂即可轻松提取到可溶性级分中，表明它们位于线粒体基质中。

Andresen et al.（1996）利用大鼠Vlcad cDNA序列，从GenBank数据库中的人胎脑中鉴定出EST，孤立出人VLCAD的cDNA克隆，然后通过5-prime和3-prime快速扩增cDNA末端（RACE）得到识别重叠克隆。VLCAD cDNA编码区和5-prime非编码区的序列分析显示与Aoyama等人（1995）公布的序列没有差异。Andresen et al.（1996）发现VLCAD与其他人类酰基辅酶A脱氢酶之间有26%至33%的同源性。Northern 印迹分析在多种人体组织中检测到 2.4 kb mRNA 转录物。

Zhou和Blumberg（2003）通过实时RT-PCR，在所有检查的组织中检测到VLCAD的表达，其中在心脏和骨骼肌中表达最高，其次是胎盘和胰腺。

▼ 基因功能

Izai et al.（1992）发现从大鼠肝线粒体中纯化的Acadvl的性质与short（ACADS; 606885）-，中（ACADM；607008）-、长（ACADL; 609576）-链酰基辅酶A脱氢酶。Acadvl 对长链脂肪酸具有活性。

Aoyama等人（1995）发现人VLCAD对棕榈酰辅酶A的比活性比LCAD高10倍。人们发现该酶可催化肝脏、心脏、骨骼肌和皮肤成纤维细胞中线粒体棕榈酰辅酶A脱氢的主要部分。

▼ 基因结构

Strauss et al.（1995）确定ACADVL基因含有20个外显子。ACADVL基因长约5.4 kb（Zhou and Blumberg, 2003）。

张等人（2003）指出VLCAD和DLG4（602887）基因在染色体17p上以头对头的方向定位。2个基因的转录区域重叠约220bp。在报告基因测定中使用连续启动子部分缺失构建体，他们发现DLG4的基本启动子活性位于约400 bp的区域内，并覆盖了整个VLCAD最小启动子，该启动子跨度约270 bp。邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）处理的 HepG2 细胞的结果表明，最小的 VLCAD 启动子可以响应 DEHP 处理而上调 VLCAD 的表达。定点诱变实验表明，突变的AP2（107580）结合位点显着降低了VLCAD和DLG4启动子的转录活性，并消除了VLCAD启动子对DEHP处理的最小反应。

Zhou 和 Blumberg（2003）孤立地确定 VLCAD 和 DLG4 基因重叠。这2个基因的5-prime末端共有245个核苷酸，DLG4的转录起始位点延伸到VLCAD外显子1的编码区。VLCAD和DLG4基因的上游区域，包括重叠区域，包含2个潜在的TATA-具有几种常见转录因子潜在结合位点的启动子较少。RT-PCR 检测到 VLCAD 和 DLG4 的独特表达模式，表明虽然它们具有共同的调控元件，但 VLCAD 和 DLG4 也具有不同的组织特异性元件。小鼠 Dlg4 和 Vlcad 基因以头对头的方式定向，但它们不重叠并且相距近 3.5 kb。

▼ 测绘

Andresen et al.（1996）通过对啮齿动物-人类杂种的分析，将ACADVL基因定位到人类染色体17p13.1-p11.2。

Orii等人（1997）通过荧光原位杂交将小鼠Acadvl基因定位到染色体11中与人类17p13同线性的区域。

▼ 分子遗传学

Aoyama等人（1995）在2例VLCAD缺陷患者的培养成纤维细胞中（201475）鉴定出ACADVL基因（609575.0001）中存在105-bp缺失。

Andresen 等人（1996）在 4 名无关的 VLCAD 缺陷患者中发现了 9 种不同的 ACADVL 基因突变。两名患者携带 3 种不同的突变。在每位患者中观察到不同的突变。对 3 名患者的成纤维细胞进行蛋白质印迹分析，结果显示 VLCAD 蛋白数量严重减少。

Mathur 等人（1999）在 37 名患有心肌病、非酮性低血糖和肝功能障碍、骨骼肌病或婴儿期猝死的肝脂肪变性儿童中，发现了 18 名 ACADVL 基因存在 21 种不同的突变。百分之六十七的儿童就诊时患有严重扩张型或肥厚型心肌病。尽管对所有外显子进行了直接测序，但在 7 名患者中仅发现 1 个突变。发现了错义、移码和剪接共有序列突变，以及框内缺失。百分之八十的突变与心肌病有关。作者得出结论，婴儿心肌病是 VLCAD 缺陷最常见的临床表型，并强调了这种疾病中显着的等位基因异质性。

由于 VLCAD 缺陷患者经常携带错义突变，对酶活性产生不可预测的影响，Gobin-Limballe 等人（2007）研究了代表 45 种不同突变的 33 个 VLCAD 缺陷成纤维细胞系中对苯扎贝特的反应作为基因型的函数。苯扎贝特治疗（400 µM，48 小时）导致 21 种主要对应于肌病表型患者的基因型的 FAO 能力显着增加，通常导致恢复正常值。相比之下，苯扎贝特没有引起对应于严重新生儿或婴儿表型的 11 种基因型的 FAO 变化。这种反应模式并非由于 VLCAD mRNA 的差异诱导（如定量实时 PCR 所示），而是反映了测得的 VLCAD 残留酶活性对苯扎贝特的反应的可变增加。基因型交叉分析允许鉴定携带错义突变的等位基因，这可以解释这些不同的药理学特征，并在此基础上确定 9 种轻度和 11 种严重错义突变的特征。对苯扎贝特的反应反映了各种基因型代谢阻塞的严重程度，这似乎与表型相关。这项研究强调了苯扎贝特（一种广泛使用的降血脂药物）在纠正 VLCAD 缺陷方面的潜力，并举例说明了分子信息在治疗策略中的整合。

Pena 等人（2016）报告的 52 名 VLCAD 缺陷患者中，有 46 名患者可进行分子检测。其中 44 名患者中发现了 2 种突变，而其余 2 名患者中仅发现了 1 种突变。大多数（46 名中的 38 名、83 名） %）是复合杂合子，在报道的 50 个不同等位基因中，有 26 个是新的。Evans et al.（2016）报告了在澳大利亚维多利亚州发现的 22 名 VLCAD 缺陷患者中发现的 5 个新突变。

▼ 动物模型

Cox等（2001）培育了VLCAD缺陷（Vlcad -/-）小鼠，并将其病理和生化表型与Lcad缺陷（Lcad -/-）小鼠和野生型小鼠进行比较。Vlcad -/- 小鼠的肝脏和心脏的脂肪酸变化较轻。肝脏、心脏和骨骼肌线粒体对各种酰基辅酶 A 底物的脱氢作用在 3 种基因型之间存在差异。肝脏的结果信息最丰富，因为 Vlcad -/- 小鼠的棕榈酰辅酶 A 和油酰辅酶 A 活性降低（分别为野生型的 58% 和 64%），而 Lcad -/- 小鼠的活性降低更严重对这些底物的活性（分别为野生型的 35% 和 32%），对支链底物 2,6-二甲基庚酰基-CoA 的活性显着降低。禁食的 Vlcad -/- 小鼠的胆汁、血液和血清中 C16 和 C18 酰基肉碱升高，而 Lcad -/- 小鼠中 C12 和 C14 酰基肉碱异常升高。具有 Lcad +/+//Vlcad +/- 组合基因型的后代在 Lcad 和 Vlcad 突变杂合的雄性和雌性的后代中比例过高。相比之下，没有检测到具有复合Lcad -/-/Vlcad -/- 基因型的活小鼠，这表明该基因型可能在子宫内或围产期是致命的。

为了明确心肌疾病的发病和分子机制，Exil等人（2003）通过同源重组产生了Vlcad缺陷小鼠。他们发现，Vlcad 缺陷的心脏有微泡脂质积累和明显的线粒体增殖，并且证明在没有先期应激的情况下可以促进多形性室性心动过速的诱导。酰基辅酶A合成酶1（ACS1；152425）、adipophilin、Ap2、细胞色素c、过氧化物酶体增殖物激活受体-γ辅激活因子-1（PPARGC1；604517）在出生后立即增加，在明显的组织学脂质沉积之前，而 Acs1 表达在成人心脏中显着下调。Exil et al.（2003）得出结论，Vlcad 缺陷小鼠从出生起就改变了脂肪酸代谢途径中多种基因的表达，反映了代谢反馈回路，在缺乏 Vlcad 缺陷的情况下，进展为相关人类疾病的超微结构和生理相关性。的压力。

▼ 等位基因变异体（14个选例）：

.0001 VLCAD 缺陷

ACADVL，105-BP DEL

在 2 名 VLCAD 缺陷患者（201475）中，Aoyama 等人（1995）在 VLCAD cDNA 中发现了包含碱基 1078-1182 的 105 bp 缺失。该缺失被认为是外显子跳跃造成的，并预计会导致 35 个氨基酸的框内缺失，从前体 VLCAD 的 val360 开始。Aoyama 等人（1995）利用牛痘病毒系统对患者成纤维细胞中正常人 VLCAD 进行了定量 cDNA 表达，并证明将 VLCAD 活性提高至正常对照成纤维细胞活性的约 20%，可将棕榈酸 β-氧化通量提高至在对照成纤维细胞中发现的水平。这些患者中描述的突变对酶折叠和组装的影响与充分表征的 A985G 突变（lys329-to-glu；lys329-to-glu；607008.0001）在大约 90% 的 MCAD 缺陷患者（201450）的突变等位基因中发现。

.0002 VLCAD 缺陷

ACADVL、IVS11DS、GA、+1

在一名患有与婴儿心肌病和猝死相关的 VLCAD 缺陷（201475）的患者中，Strauss 等人（1995）在 ACADVL 基因内含子 11 的供体剪接位点的共有二核苷酸中发现了纯合性 G 到 A 的转变，导致外显子 11 的跳过。

.0003 VLCAD 缺陷

ACADVL，ARG613TRP

在一名 VLCAD 缺陷患者（201475）中，Souri 等人（1996）鉴定出 ACADVL 基因中 2 个突变的复合杂合性：1837C-T 转变，导致 arg613 到-trp（R613W）取代，以及 135 343-477位核苷酸的-bp缺失，导致VLCAD蛋白（609575.0005）丢失45个氨基酸。

.0004 VLCAD 缺陷

ACADVL、IVS5AS、1-BP DEL、G、-1

在一名与婴儿心肌病和猝死相关的 VLCAD 缺陷（201475）患者中，Strauss 等（1995）鉴定出 ACADVL 基因中 2 个突变的复合杂合性：R613W（609575.0003）以及 2 个突变之一的 1-bp 缺失。鸟嘌呤核苷酸形成内含子-外显子 6 边界。正常序列是ccccagGAA，突变序列是ccccaGAA。作者指出，这种删除最可能的结果是剪接发生改变，因为剪接受体位点处保守的 AG 二核苷酸丢失。或者，可能会在该位点发生剪接，但这会导致外显子 6 中单个核苷酸的丢失，从而导致 mRNA 阅读框发生变化。无论哪种情况，这种突变很可能会导致 mRNA 不稳定，并且突变等位基因缺乏 VLCAD 蛋白表达。

.0005 VLCAD 缺陷

ACADVL，135-BP DEL

Souri et al.（1996）讨论了 ACADVL 基因中第 343-477 位核苷酸的 135-bp 缺失，导致 45 个氨基酸的丢失，这种情况在 VLCAD 缺陷患者中以复合杂合状态发现（201475）），参见 609575.0003。

.0006 VLCAD 缺陷

ACADVL、3-BP DEL、NT388

Souri 等人（1996）在 VLCAD 缺陷患者（201475）中发现 ACADVL 基因（核苷酸 388-390）纯合性 3-bp 缺失，导致 glu130（E130X）缺失。在另一名患者中，Souri et al.（1996）发现了与K382Q突变（609575.0008）复合杂合性的3-bp缺失突变。

.0007 VLCAD 缺陷

ACADVL、3-BP DEL、NT895

Souri等人（1996）在患有VLCAD缺陷的婴儿（201475）中发现ACADVL基因中第895-897位核苷酸缺失，导致lys299（K299X）缺失。

.0008 VLCAD 缺陷

ACADVL，LYS382GLN

在患有VLCAD缺陷的婴儿（201475）中，Souri等人（1996）在ACADVL基因中发现了1144A-C颠换，导致lys382-to-gln（K382Q）取代。

.0009 VLCAD 缺陷

ACADVL、GLY401ASP

在一名患有迟发性 VLCAD 缺陷的 42 岁女性中（201475），Smelt 等人（1998）鉴定出 ACADVL 基因中 2 个突变的复合杂合性：外显子 13 中的 G 到 A 转变，导致gly401-to-asp（G401D）取代，以及外显子14中的G-to-A转变，导致arg410-to-his（R410H；609575.0010）替代。该患者患有复发性横纹肌溶解症，十四碳二烯酸和十六碳二烯酸水平显着升高。

.0010 VLCAD 缺陷

ACADVL、ARG410HIS

Smelt 等人在 VLCAD 缺陷患者中发现了复合杂合状态的 ACADVL 基因第 14 号外显子中的 G-to-A 转变，导致 arg410-to-his（R410H）的讨论（1998）），参见 609575.0009。

.0011 VLCAD 缺陷

ACADVL、PRO65LEU 和 LYS247GLN

Watanabe等人（2000）在一名以色列VLCAD缺陷患者（201475）中发现ACADVL基因中存在一个复杂突变等位基因的纯合性，其中pro65-to-leu（P65L）和lys247-to-gln（K247Q）突变。K247Q 突变是由 937A-C 颠换引起的。P65L 突变导致外显子 3 的跳过。导致 P65L 氨基酸变化的核苷酸取代是位于内含子 3 正常剪接供体位点上游 11 个碱基的 194C-T 转换。这是影响外显子突变的一个例子外显子剪接；ACAT1基因中也描述了类似的情况（见203750.0009）。RT-PCR显示2个不同大小的cDNA片段。一个具有预期大小，另一个短 66 个碱基对。就 P65L 而言，氨基酸变化并未降低酶活性，而 K247Q 突变却大幅降低了酶活性。

.0012 VLCAD 缺陷

ACADVL，PHE458LEU

在 VLCAD 缺陷患者（201475）中，Cox 等人（1998）在 ACADVL 基因中发现了 1372T-C 转变，导致 phe458 到 leu（F458L）的取代。

.0013 VLCAD 缺陷

ACADVL、ALA416THR

在一名 14 岁日本女孩中，有非常轻微的 VLCAD 缺陷表现（201475），Fukao 等人（2001）鉴定出 ACADVL 基因中 2 个突变的复合杂合性：1 导致 ala416-to-thr（A416T）替换，另一个导致 arg450-to-his（R450H; 609575.0014）替代。体外功能表达研究表明，两种突变蛋白在 30 摄氏度下仍保留残余活性。Fukao et al.（2001）得出结论，温度敏感的轻度突变导致了该患者较温和的表型。

.0014 VLCAD 缺陷

ACADVL、ARG450HIS

关于 Fukao 等人（2001）在日本 VLCAD 缺陷患者中发现的复合杂合状态的 ACADVL 基因中 arg450-to-his（R450H）取代的讨论，参见 609575.0013。