胶原蛋白 β(1-O) 半乳糖基转移酶 1; COLGALT1

糖基转移酶 25 家族，成员 1；GLT25D1
羟赖氨酸半乳糖基转移酶1

HGNC 批准的基因符号：COLGALT1

细胞遗传学定位：19p13.11 基因组坐标（GRCh38）：19:17,555,649-17,583,157（来自 NCBI）

▼ 说明

在内质网（ER）中，脯氨酸和赖氨酸的羟基化以及随后的羟基化赖氨酸的糖基化有助于新形成的胶原蛋白形成三螺旋。COLGALT1 是一种半乳糖基转移酶（EC 2.4.1.50），可启动胶原蛋白中羟基化赖氨酸的糖基化（Baumann 和 Hennet，2016）。

▼ 克隆与表达

Schegg等人（2009）获得了人类COLGALT1和COLGALT2（617533）的克隆，他们分别将其命名为GLT25D1和GLT25D2。推导的 622 个氨基酸的 GLT25D1 蛋白具有假定的 N-糖基化位点和 C 端 ER 保留信号基序（RDEL）。GLT25D1 与 GLT25D2 具有 63% 的序列同一性。Northern 印迹分析在所有检查的人体组织中检测到 3.7 kb GLT25D1 转录物，其中在胎盘、心脏、肺和脾脏中表达最高。RNA 斑点印迹分析证实 GLT25D1 在人体组织和癌细胞系中广泛表达。

Liefhebber等人（2010）报道GLT25D1蛋白具有N端信号序列，随后是串联糖基转移酶结构域和推定的C端RDEL序列。Huh7 人肝癌细胞的免疫荧光分析显示 GLT25D1 与 ER 驻留蛋白共定位。

▼ 基因结构

COLGALT1基因有12个外显子（Baumann and Hennet, 2016）。

▼ 测绘

Schegg et al.（2009）报道COLGALT1基因定位于染色体19p13。

Hartz（2017）根据COLGALT1序列（GenBank AK025982）与基因组序列（GRCh38）的比对，将COLGALT1基因定位到染色体19p13.11。

▼ 基因功能

Schegg等人（2009）利用在昆虫细胞中表达的重组人蛋白，发现COLGALT1和COLGALT2都表现出特异的半乳糖基转移酶活性，并将半乳糖以β键转移到胶原蛋白中的羟赖氨酸上。两种酶都显示出对 II 型胶原蛋白的偏好（参见 COL2A1, 120140）。

Liefhebber等人（2010）通过突变分析证实GLT25D1具有切割的N端信号序列和C端RDEL序列。用内切糖苷酶 H 处理表明 GLT25D1 被简单的 N-连接寡糖进行后修饰。GLT25D1 被预测为可溶性 ER 腔蛋白。

Baumann 和 Hennet（2016）利用 CRISPR/Cas9 在 SaOS-2 人骨肉瘤细胞中删除了 GLT25D1、GLT25D2 或两者，这些细胞表达高水平的 GLT25D1 和极低水平的 GLT25D2。这些细胞中 GLT25D2 的敲除对胶原糖基化几乎没有影响，而 GLT25D1 的敲除会导致胶原糖基化缺陷并诱导 GLT25D2 的补偿性表达。两种半乳糖基转移酶的敲除都是致命的。

▼ 分子遗传学

2名无关的脑小血管病患者3（BSVD3; 618360），Miyatake等（2018）鉴定出COLGALT1基因的复合杂合突变（617531.0001-617531.0004）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。与对照组相比，人HT1080细胞中COLGALT1基因的敲除导致细胞内和细胞外COL4A1（120130）的量显着减少。突变体 COLGALT1 无法在敲除 COLGALT1 的细胞中恢复正常的 COL4A1 产生。转染突变体的细胞中的 COL4A1 显示在细胞质中弥漫分布，颗粒图案显着减少，表明胶原蛋白在 ER 腔中异常积累，而不是在参与细胞内运输的分泌囊泡内。

▼ 等位基因变异体（4个精选例子）：

.0001 脑小血管疾病 3

COLGALT1、LEU151ARG

一名12岁日本男孩（患者1）患有脑小血管病-3（BSVD3; 618360），Miyatake et al.（2018）鉴定了COLGALT1基因中的复合杂合突变：c.452T-G颠换（c.452T-G, NM_024656），导致在高度保守的残基，以及1-bp的缺失（c.1096delG; 617531.0002），导致移码和提前终止（Glu366ArgfsTer15）。两种变体均在催化糖基转移酶结构域中发现。这些突变是通过全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。外显子组测序项目或 ExAC 数据库中均未发现这两种变体。对患者来源细胞的分析显示 COLGALT1 蛋白水平较低，且未检测到 ColGalT 活性。体外功能表达研究表明这两种变体都是无效等位基因。

.0002 脑小血管疾病 3

COLGALT1，1-BP DEL，1096G

讨论脑小血管病-3（BSVD3）患者复合杂合状态下COLGALT1基因1-bp缺失（c.1096delG, NM_024656）导致移码和提前终止（Glu366ArgfsTer15） ; Miyatake 等人（2018），参见 618360），参见 617531.0001。

.0003 脑小血管疾病 3

COLGALT1、ALA154PRO

日本男孩（患者2）患有脑小血管病-3（BSVD3；618360），Miyatake et al.（2018）鉴定了COLGALT1基因中的复合杂合错义突变：c.460G-C颠换（c.460G-C, NM_024656），导致ala154-to-pro（A154P）取代， c.1129G-C 颠换，产生 gly377-to-arg（G377R；617531.0004）替代。这两种突变都发生在催化糖基转移酶结构域中高度保守的残基处。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实；亲本样本无法用于分离研究，但突变发生在反式中。A154P变体在ExAC数据库中曾被发现（频率为8.241 x 10（-6）），但G377R变体在Exome Sequencing Project和ExAC数据库中均未发现。来自患者的细胞无法用于研究，但体外研究显示与对照相比蛋白质水平降低，表明突变导致蛋白质稳定性降低。体外功能表达研究表明 A154P 变体是无效等位基因，而 G377R 可能是低等位基因。

.0004 脑小血管疾病 3

COLGALT1、GLY377ARG

讨论 COLGALT1 基因中的 c.1129G-C 颠换（c.1129G-C, NM_024656），导致 gly377-to-arg（G377R）取代，这种情况在脑小脑病患者的复合杂合状态中发现血管疾病-3（BSVD3; Miyatake 等人（2018），参见 618360），参见 617531.0003。