HPRT Ген (ген гипоксантингуанинфосфорибозилтрансферазы)
Gene: [0Xq261/HPRT1] hypoxanthine phosphoribosyltransferase 1
Ген HPRT (ген гипоксантингуанинфосфорибозилтрансферазы человека) локализован на длинном плече Х-хромосомы (локус q26-q27, Davies K.E.,1990 ; Pai G.S.,1980 ; Becker M.A.,1979 ).
В 1982-1983 годах клонирована и секвенирована кДНК гена ( Jolly D.J.,1982 ; Jolly D.J.,1983 ), а в 1986-1990 годах - определена структура гена и секвенирован локус HPRT длиной в 57 килобаз ( Kim S.H.,1986 ; Patel P.I.,1986 ; Edwards A.,1990 ; Monnat R.J.,1992 ). Нуклеотидная и аминокислотная последовательности гена представлены на рис. HPRT seq ).
Ген гипоксантингуанинфосфорибозилтрансферазы длиной около 44 килобаз состоит из 9 экзонов, разделенных 8 интронами ( Kim S.H.,1986 ; Patel P.I.,1986 ). Экзон-интронные сочленения гена представлены в табл. HPRT int . В интронах гена выявлены энхансеры, необходимые для экспрессии в эмбриональных клетках ( Reid L.H.,1990 ). Промоторная область гена лишена характерных для эукариотических генов CAAT- и TATA- последовательностей и содержит несколько копий GGGCGG мотивов.
Кодирующая часть гена транскрибируется в мРНК размером 1,6 килобазы ( Jolly D.J.,1983 ; Jolly D.J.,1982 ) и транслируется в пептид из 217 аминокислотных остатков. Полная аминокислотная последовательность гипоксантингуанинфосфорибозилтрансферазы человека была расшифрована в 1982 году ( Wilson J.M.,1982c ). Фермнгт подвергается посттрансляционным модификациям с отщеплением с NH-конца терминальной аминокислоты - метионина - с последующим ацетилированием аланина и деаминированием аспарагина в 106 положении ( Wilson J.M.,1982c ; Wilson J.M.,1982b ).
30% ДНК последовательности гена гипоксантингуанинфосфорибозилтрансферазы приходится на повторы; локализовано 49 Alu-повторов и Line-повторы. Области Alu-повторов создают условия для рекомбинации ( Mizunuma M.,2001 ; Tvrdik T.,1998 ).
Клонированы и секвенированы гены гипоксантингуанин фосфорибозилтрансферазы мыши и китайского хомячка ( Melton D.W.,1984 ; Konecki D.S.,1982 ; Brennand J.,1982 ). Секвенирован также ген гипоксантингуанин фосфорибозилтрансферазы у Plasmodium falciparum ( King A.,1987 ; Vasanthakumar G.,1989 ).
Известны 4 псевдогена HPRT: HPRT 1 (хромосома 3, Patel P.I.,1984), HPRT 2, хромосома 5 локус 5p14-p13, Weiffenbach B.,1991) и HPRT 3 и HPRT 4 (хромосома 11, локус 11q, Patel P.L.,1984). Ген и псевдогены клонированы ( Гиндилис В.М.,1991).
В Японии исследован полиморфизм гена HPRT. Частоты 3-х аллелей составляли: 0,38; 0,43; 0,19, средняя гетерозиготность равна 66%, т.е. выше, чем у кавказцев [ Igarashi T.,1990 ].
Молекулярный механизм дефицита HPRT может быть связан с аномальной функцией HPRT и уменьшением внутриклеточной концентрации белка HPRT (уменьшение скорости синтеза HPRT, связанное с делецией, инсерцией или перестройкой гена, дефектом mRNA; ускоренной деградацией лабильного варианта фермента). При частичной недостаточности HPRT у пациентов наблюдается избыточный синтез мочевой кислоты (подагра); обнаружены мутации с заменой в белке HPRT Arg50 на Gly или Ser109 на Leu, или Ser103 на Arg. Полная недостаточность HPRT бывает при синдроме Леша-Найхана - мутация с заменой Asp193 на Asn. При подагре значение Km для гипоксантина в случае замены Ser103 на Arg увеличено в 100 раз, значение Vmax уменьшено в 20 раз; при синдроме Леша-Найхана значения Km для гипоксантина и HPRT увеличены в 200 раз [ Wilson J.M.,1983 ]. В литературе описаны и дрeubt мутации.
Для HPRT показана гетерогенность на молекулярном уровне. Люди из разных семей могут иметь гены HPRT с различными мутациями. Ферменты могут отличаться по остаточной активности, значениям Km, термостабильности, ингибированию GMP и IMP и др. [ Фогель Ф.,1990 ]. Отмечен полиморфизм гена HPRT [ Imgarashi T.,1990 ; Edward A., 1989 ].
Синдром Леша-Найхана и его варианты, вызванные мутациями гена HPRT, наблюдаются практически только у мужчин. Крайне редкие случаи этих заболеваний у женщин объясняют неслучайной инактивацией Х-хромосомы. В отсутствие гипоксантингуанинфосфорибозилтрансферазы нормальный обмен гипоксантина невозможен, что приводит к избыточному образованию мочевой кислоты с клиническими проявлениями подагры , требующей специфической лекарственной терапии ( аллопуринол ). Из-за недостаточности фермента в СМЖ накапливается гипоксантин, но не мочевая кислота, которая в мозговой ткани не образуется и не проникает через гематоэнцефалический барьер . Поведенческие сдвиги связаны не с гиперурикемией или накоплением гипоксантина, а с какими-то другими факторами, поскольку при частичной недостаточности фермента или при врожденной изолированной гиперурикемии такие сдвиги отсутствуют.
При рассеянном склерозе из крови можно выделить Т-лимфоциты с мутацией в гене гипоксантинфосфорибозилтрансферазы, которые связываются с основным белком миелина . Эта мутация, вероятно, обусловлена длительной стимуляцией этих клеток in vivo и считается специфической для рассеянного склероза. Т-лимфоциты, реагирующие с основным и протеолипидным белками миелина, в СМЖ больных рассеянным склерозом обнаруживаются чаще, чем в крови. Это указывает на избирательное накопление аутореактивных Т-лимфоцитов в ЦНС. Прямые доказательства присутствия в бляшках демиелинизации Т-лимфоцитов, реагирующих с основным белком миелина, были получены при анализе последовательности вариабельных участков антигенраспознающих рецепторов Т-лимфоцитов .
Частота классического синдрома Леша-Найхана в США колеблется в пределах 1:100000-1:300000; распространенность вариантных форм заболевания неизвестна. Больные с классическим синдромом из-за поражения почек и дыхательной системы редко доживают до 30 лет. При частичной недостаточности фермента почки страдают в гораздо меньшей степени, продолжительность жизни может быть нормальной. Тип наследования рецессивный, сцепленный с Х хромосомой ( Seegmiller J.E.,1967 ; Nyhan W.L.,1967 ).
Смотрите также:
