糖原磷酸化酶，肌肉；PYGM

肌磷酸化酶

HGNC 批准的基因符号：PYGM

细胞遗传学定位：11q13.1 基因组坐标（GRCh38）：11:64,746,389-64,760,715（来自 NCBI）

▼ 说明

PYGM基因编码肌肉糖原磷酸化酶同工型（EC 2.4.1.1），在糖原分解过程中催化和调节糖原分解为葡萄糖-1-磷酸。该代谢途径对于体力活动期间 ATP 的产生是必需的（Gautron et al., 1987）。

▼ 克隆与表达

Gautron 等人（1987）从人类 cDNA 文库中分离出肌肉磷酸化酶 cDNA 克隆。Northern 印迹实验揭示了在表达肌肉磷酸化酶的组织中独特发现的 1 个 3.4 kb 的特异性 mRNA。肌糖原磷酸化酶蛋白包含842个氨基酸（Kubisch et al., 1998）。

▼ 基因结构

Burke et al.（1987）确定了PYGM基因的内含子/外显子结构。Kubisch et al.（1998）提供了PYGM基因的修改后的基因组结构，其中包含20个外显子。

▼ 测绘

Lebo等人（1984）采用改进的染色体分选方法，将骨骼肌糖原磷酸化酶基因归入染色体11。该方法使用双激光系统将染色体分选为21组。肌磷酸化酶基因羧基末端区域的克隆与包含染色体 10、11 和 12 的点杂交。使用来自具有这 3 个染色体中不同染色体易位（包括 4;11 相互易位）的细胞系的染色体，他们将该基因分配给 11p13-qter。通过测试一系列中国仓鼠-人类体细胞杂交 DNA 证实了这个位置，这些 DNA 含有单个人类染色体 11，具有各种末端缺失。Lebo等人（1990）通过荧光原位杂交进一步将PYGM基因亚定位于带11q13的近端部分。

Glaser et al.（1989）通过将 RFLP 的分离模式与先前定位的基因的分离模式进行比较，将肌肉、肝脏和脑磷酸化酶（Pygm、Pygl 和 Pygb）分别对应到小鼠染色体 19、12 和 2。家鼠和小家鼠之间的种间回交标记。先前绘制的小鼠（mdf）中的“肌肉缺陷”突变被发现与肌肉磷酸化酶基因密切相关。然而，由于纯合mdf/mdf小鼠的肌肉磷酸化酶基因结构和表达似乎没有改变，因此确定这种突变不是由PYGM基因突变引起的麦卡德尔病（232600）模型。

Courseaux et al.（1996）使用多种方法组合来细化 11q13 大约 5 Mb 区域的图谱，其中包括多发性内分泌肿瘤 1 型（MEN1；131100）。他们提出了以下基因顺序：cen--PGA--FTH1--UGB--AHNAK--ROM1--MDU1--CHRM1--COX8--EMK1--FKBP2--PLCB3--[PYGM，ZFM1]-- FAU--CAPN1--[MLK3，RELA]--FOSL1--SEA--CFL1--tel。

▼ 分子遗传学

Lebo等人（1990）在94个酶-探针组合中鉴定出了PYGM基因区域中的一个MspI多态性。研究发现，这种多态性和基因 3 素数以上的插入/缺失多态性对 75% 存在肌磷酸化酶缺乏症或麦卡德尔病（GSD5；GSD5；232600）。Lebo et al.（1990）注意到PYGM基因多态性位点的缺乏与肝磷酸化酶基因（PYGL；613741），糖原累积病VI突变位点（232700）；就 PYGL 而言，他们在 15 个酶-探针组合中发现了 6 个多态性位点。Iwasaki 等人（1992）描述了 PYGM 位点的信息丰富的小卫星和微卫星多态性。

Tsujino等人（1993）在对40名McArdle病患者的研究中发现了PYGM基因中的3个不同的点突变（608455.0001-608455.0003）。其中一个突变，arg50-to-ter（R50X；608455.0001），75%的患者呈杂合或纯合状态。

Andreu 等人（2007）提供了 McArdle 病分子遗传学的更新，指出 PYGM 基因中超过 65 个突变已被识别。

Nogales-Gadea等人（2008）发现，28名西班牙McArdle病患者中，有26人（92%）表现出突变PYGM mRNA转录本的无义介导的衰变（NMD），主要对应于导致提前终止密码子的突变。R50X 是该队列中最常见的突变。

Garcia-Consuegra 等人（2009）利用骨骼肌 mRNA 和 cDNA 分析，鉴定了 4 名 McArdle 病患者 PYGM 基因的第二个缺陷，这些患者最初通过基因组 DNA 分析检测到杂合 PYGM 突变。他们分别在 1 名患者中发现了大的缺失和剪接位点突变，在 2 名患者中发现了外显子 5 的同义（K215K）替换。对 1 名发生 K215K 取代的患者的肌肉进行的实时 PCR 显示 mRNA 急剧减少，这表明无义介导的 mRNA 衰减是一种机制。

Wu等人（2011）在5名无关的McArdle病患者中鉴定出常见R50X突变和PYGM基因中的另一种致病性突变的复合杂合性（参见例如D51G, 608455.0020）。第六名患者为小缺失纯合子（608455.0021）。所有患者均具有该疾病的典型特征，包括运动不耐受、肌肉样本中 PYGM 活性和免疫染色降低或缺失，以及血清肌酸激酶升高。三人患有横纹肌溶解症和肌红蛋白尿。5名患者的肌肉活检显示糖原积累。尽管诊断时的中位年龄为 29.5 ，但大多数人回忆起症状是在儿童期或青春期出现的。

▼ 基因型/表型相关性

Vissing等人（2009）报道了2名无关的患者，年龄分别为30岁和39，患有由PYGM突变复合杂合性引起的轻度McArdle病（232600）。每位患者携带1个典型突变（R50X, 608455.0001；G205S，608455.0002）和1个剪接位点突变（608455.0018和608455.0019）。发现剪接位点突变会导致异常剪接和产生少量表达的异常剪接蛋白。生化研究显示有 1.0% 至 2.5% 的残留 PYGM 活性，这表明突变是“泄漏的”，并允许产生一些正常剪接的产物。两名患者均报告运动后出现肌肉痉挛、疼痛、横纹肌溶解症和肌红蛋白尿。一名患者有 2 至 3 次发作，而另一名患者则有 10 次以上，其中 1 次出现肾衰竭。两人的血清肌酸激酶均升高，与典型疾病患者相似。然而，这两名患者也具有很高的持续运动能力。运动测试显示，对照组和患有典型麦卡德尔病的个体之间存在中间表型。患者在肌肉痉挛发生前可以完成60分钟的缺血性运动，其峰值氧化能力比典型麦卡德尔病患者高出约2倍。研究结果表明，极低水平的 PYGM 足以维持糖原分解和肌肉氧化代谢，并在分子水平上提供了第一个基因型/表型相关性。

▼ 动物模型

ACTN3基因中常见终止密码子的纯合性（R577X；102574.0001）导致快纤维肌蛋白α-actinin-3完全缺乏。这种ACTN3基因型与人类运动表现相关，α-actinin-3缺陷小鼠（Actn3基因敲除小鼠）的快肌纤维特性向慢速肌纤维特性转变，有氧代谢途径中多种酶的活性增加和较慢的收缩特性。α-辅肌动蛋白已被证明与许多肌肉蛋白相互作用，包括关键的代谢调节剂糖原磷酸化酶（GPh）。Quinlan et al.（2010）证明了α-actinin-3和糖原代谢之间的联系。Actn3 基因敲除小鼠的肌糖原含量较高，GPh 活性降低 50%。酶活性的降低伴随着 GPh 修饰后的改变，表明 α-actinin-3 可能通过改变其磷酸化水平来调节 GPh 活性。Quinlan et al.（2010）提出，糖原代谢的变化是α-actinin-3缺乏的下游代谢后果的基础。

▼ 等位基因变异体（21个选例）：

.0001 麦卡德尔病

PYGM、ARG50TER

在一项针对 40 名麦卡德尔病患者的研究中（GSD5；232600），Tsujino等人（1993）在PYGM基因中鉴定出3个不同的点突变。最常见的突变是外显子 1 中的 C 至 T 变化，据报道为 ARG49TER（R49X）取代，但现在指定为 R50X。18名患者为R49X突变纯合子，12名患者为R49X突变和另一种突变的复合杂合子，占所有患者的75%。第二个突变是外显子 5 中的 G 变为 A，导致 gly205 变为 Ser（G205S；608455.0002）替代，报告为GLY204SER（G204S）替代。第三个突变是外显子 14 中的 A 至 C 变化，导致 lys543 至 thr（L543T）替换，报告为 LYS542THR（L542T）替换。40名患者中有6名在2个等位基因上有不同的突变（即复合杂合子），并且11名患者因已知突变和未知突变而被推测为复合杂合子。只有 5 名患者没有这 3 种突变。在 1 个显着家族中，所有 3 种突变均以各种组合形式存在于该家族的 5 名成员中，其中遗传似乎为常染色体显性遗传。因此，这是由于复合杂合子与携带第三种突变的人交配而产生的假显性。三个孩子都是复合杂合子，但是是2种不同成分的复合杂合子。母亲是 204/49 复合体；父亲是 542 携带者；2 名儿童为 542/204 化合物，1 名儿童为 542/49 化合物。Chui和Munsat（1976）报道了假定的常染色体显性遗传，Schmidt等（1987）和Papadimitriou等（1990）将两代McArdle病的发生归因于某些杂合子的表现。

Bartram et al.（1993）在研究的所有16名麦卡德尔病患者中均发现了R49X突变；16 个等位基因中有 10 个是纯合子，其余是杂合子，另一个等位基因有待鉴定。

Vorgerd等人（1998）对来自8个无血缘关系的德国家庭的9名典型肌磷酸化酶缺陷患者进行了突变分析。他们在 4 名患者中发现了纯合状态的 R49X 突变，在另外 3 名患者中发现了复合杂合状态的突变，表明这是德国人中与肌磷酸化酶缺陷相关的最常见突变。

Martin等（2001）对54名西班牙V型糖原累积病患者（40个家庭）的DNA进行突变分析，发现70%的患者存在R49X突变，55%的患者存在突变等位基因。

Martin等人（2004）证明R49X突变在荷兰麦卡德尔病患者中最常见。

Andreu et al.（2007）指出R49X突变现在被称为R50X。R50X 的使用频率最高的是英国和北美（分别为 81% 和 63%），其他欧洲国家的使用频率约为 50%。

.0002 麦卡德尔病

PYGM、GLY205SER

讨论McArdle病（GSD5；232600），Tsujino 等人（1993），参见 608455.0001。

Martin等（2001）对54名西班牙GSD5患者（40个家庭）的DNA进行了突变分析，发现14.8%的患者存在G205S突变，9%的突变等位基因。

.0003 麦卡德尔病

PYGM，LYS543THR

讨论麦卡德尔病（GSD5）患者复合杂合状态下发现的PYGM基因lys543-to-thr（K543T）突变 232600），Tsujino 等人（1993），参见 608455.0001。

.0004 麦卡德尔病

PYGM、MET1GLY

一名36岁女性，33岁时被诊断出患有硬皮病，但同时被发现患有肌磷酸化酶缺乏症（GSD5；232600），Tsujino et al.（1994）发现了一个A到C的颠换（ATG to CTG），它废除了PYGM基因的起始密码子。该患者是复合杂合子，具有常见的无义突变R50X（608455.0001）。

.0005 麦卡德尔病

PYGM、GLU654LYS

一名患有麦卡德尔病的 40 岁男性（GSD5；Tsujino 等人（1995）抱怨剧烈运动后出现肌痛和痉挛，但没有肌红蛋白尿，Tsujino 等人（1995）发现 PYGM 基因中突变的复合杂合性：G 到 A 的变化，导致 glu654 到 - lys（E654K）替换和常见的R50X突变（608455.0001）。

.0006 麦卡德尔病

PYGM、LEU396PRO

一名患有麦卡德尔病的 22 岁女性（GSD5；Tsujino 等人（1995）主诉运动不耐受和抽筋，并曾出现过 1 次肌红蛋白尿，Tsujino 等人（1995）发现 PYGM 基因中 T 到 C 的变化，导致 leu396 到 pro（L396P）的取代。对患者 PCR 扩增的 PYGM 转录本进行限制性分析的数据表明，该突变处于杂合状态，并且第二个等位基因上的肌磷酸化酶基因仅微弱表达。尚未发现另一个等位基因突变的性质。

.0007 麦卡德尔病

PYGM、IVS14、GA、+1

Iyengar et al.（1997）重新研究了患有麦卡德尔病（GSD5；GSD5）的近亲德鲁兹家族。232600）由 Sarova-Pinhas 和 Sadeh（1989）报道，发现所有受影响的受试者在 PYGM 基因内含子 14 的第一个核苷酸中都是 G 到 A 转变的纯合子，这是 Tsujino 等人先前报道的突变。 1994）。该突变导致外显子 14 中上游隐性剪接位点的激活，导致外显子 14 中 67 个碱基对的缺失，并影响 PYGM 的葡萄糖结合结构域。

Bruno等人（1999）在芬兰的一个大型亲属中描述了相同的突变。内含子14的5-prime剪接位点的突变被指定为1844+GA。

.0008 麦卡德尔病

PYGM、GLY685ARG

2 名患有肌磷酸化酶缺陷的同胞（GSD5；232600），Vorgerd et al.（1998）发现了gly685-to-arg（G685R）取代和无义突变R50X（608455.0001）的复合杂合性。

.0009 麦卡德尔病

PYGM、ARG575TER

肌磷酸化酶缺乏症患者（GSD5；232600），Vorgerd et al.（1998）发现了无义突变arg575-to-ter（R575X）和先前描述的错义突变G205S（608455.0002）的复合杂合性。

.0010 麦卡德尔病

PYGM，GLN665GLU

德国一名肌磷酸化酶缺乏症患者（GSD5；232600），Vorgerd et al.（1998）发现PYGM基因突变的复合杂合性：gln665-to-glu（Q665E）和lys753（608455.0011）的单碱基缺失（A）。

.0011 麦卡德尔病

PYGM、1-BP DEL、A、密码子 753

讨论肌磷酸化酶缺乏症（GSD5；GSD5；232600），Vorgerd 等人（1998），参见 608455.0010。

.0012 麦卡德尔病

PYGM、MET1VAL

一名土耳其麦卡德尔病患者（GSD5；232600），Vorgerd et al.（1998）发现PYGM基因起始密码子内A到G转变的纯合性，导致met1到val（M1V）取代。（另见608455.0004。）

.0013 麦卡德尔病

PYGM、GLU540TER

芬兰的一个大家族患有麦卡德尔病（GSD5；232600），Bruno et al.（1999）发现PYGM基因第14号外显子发生突变，导致glu540-to-ter取代（E540X）。

.0014 麦卡德尔病

PYGM、1-BP INS、A/8-BP DEL、密码子 387

2 名同胞患有麦卡德尔病（GSD5；232600），Martin et al.（2001）在复合杂合状态下鉴定了 PYGM 基因中的微插入/缺失：之前描述的外显子 18 密码子 753（608455.0011）处的 1-bp 缺失和一个新的 insA/8-外显子 10 密码子 387 处的 bp del 突变。预计新突变会导致突变位点下游 33 个氨基酸提前终止，可能编码 419 个氨基酸而不是 841 个氨基酸的严重截短的蛋白质。在肌肉中观察到肌磷酸化酶活性完全缺乏。Martin等人（2001）提出，诱变的潜在机制可能是由莫比斯环样二级中间体的形成介导的滑动错配。

.0015 麦卡德尔病

PYGM，TRP797ARG

Martin等（2001）对54名西班牙糖原贮积症V型（GSD5；GSD5；40个家庭）患者的DNA进行了突变分析。232600），发现 16.5% 的患者和 13.7% 的突变等位基因具有 Fernandez 等人（2000）先前描述的 W797R 取代。

.0016 麦卡德尔病

PYGM，LYS608LYS

麦卡德尔病患者（GSD5；232600），Fernandez-Cadenas 等人（2003）鉴定了 PYGM 基因突变的复合杂合性。其中一个突变1827G-A是沉默突变（lys608变为lys；K608K）。cDNA 研究表明，这一变化导致 mRNA 剪接发生严重的镶嵌改变，并具有多个异常转录本，包括外显子跳跃、隐藏剪接位点的激活和外显子-内含子重组。在第二名患者中也发现了相同的突变，这支持了 K608K 突变具有主要致病作用的观点。第二个突变是1722T-G颠换，导致tyr573-to-ter（Y573X）（608455.0017）取代。

.0017 麦卡德尔病

PYGM，TYR573TER

讨论McArdle病（GSD5；232600），Fernandez-Cadenas 等人（2003），参见 608455.0016。

.0018 轻度麦卡德尔病

PYGM，IVS5AS，GA，-601

一名 30 岁的瑞典女性患有轻度麦卡德尔病（GSD5；232600），Vissing et al.（2009）鉴定了PYGM基因中2个突变的复合杂合性：R50X（608455.0001）和内含子5中的G到A转变，导致剪接位点突变并产生异常剪接片段其中内含子5的175 bp剪接在外显子5和6之间。存在微量的异常剪接产物，生化研究显示残留PYGM活性（正常值的1.0%至2.5%），表明剪接位点突变为“泄漏”并允许生成一些正常拼接的产品。尽管患者运动后出现肌肉痉挛、疼痛、横纹肌溶解、肌红蛋白尿等症状，但持续运动能力较高。运动测试显示，其表型介于对照组和典型麦卡德尔病患者之间。该患者可以在肌肉痉挛发生前完成 60 分钟的缺血性运动，其峰值氧化能力比典型 McArdle 病患者高出约 2 倍。研究结果表明，极低水平的 PYGM 足以维持糖原分解和肌肉氧化代谢。

.0019 轻度麦卡德尔病

PYGM、IVS3AS、AG、-26

一名 39 岁北美男性患有轻度麦卡德尔病（GSD5；232600），Vissing et al.（2009）鉴定了 PYGM 基因中 2 个突变的复合杂合性：内含子 3 中的 A-to-G 转变，导致剪接位点突变并产生缺少外显子 4 的异常剪接蛋白，以及G205S突变（608455.0002）。存在微量的异常剪接产物，生化研究显示残留的PYGM活性（正常的1.0%至2.5%），表明剪接位点突变是“泄漏”的，并允许产生一些正常剪接产物。尽管患者运动后出现肌肉痉挛、疼痛、横纹肌溶解、肌红蛋白尿等症状，但持续运动能力较高。运动测试显示，其表型介于对照组和典型麦卡德尔病患者之间。该患者可以在肌肉痉挛发生前完成 60 分钟的缺血性运动，其峰值氧化能力比典型 McArdle 病患者高出约 2 倍。研究结果表明，极低水平的 PYGM 足以维持糖原分解和肌肉氧化代谢。

.0020 麦卡德尔病

PYGM、ASP51GLY

患有麦卡德尔病的男性（GSD5；232600），Wu et al.（2011）鉴定了PYGM基因中的复合杂合突变：152A-G转变导致从无症状母亲继承的高度保守的残基处由asp51到gly（D51G）取代，并且常见R50X（608455.0001）突变遗传自父亲。这是假显性的一个例子，因为受影响的父亲是 R50X 和 PYGM 基因中另一个截短突变的复合杂合子。

.0021 麦卡德尔病

PYGM、3-BP DEL、158ACT

一名患有麦卡德尔病的年轻女性（GSD5；232600），Wu et al.（2011）在PYGM基因中发现了一个纯合的3-bp缺失（158_160delACT），导致高度保守的tyr53残基缺失。该患者在儿童时期就出现运动不耐受，并于 25 岁时被诊断出。她的血清肌酸激酶升高，肌磷酸化酶活性降低。