髓过氧化物酶缺乏症的病理生理

　　正常人髓过氧化物酶蛋白有折叠，并有铁结合位点。铁结合位点结构的保持与位于与活性位点相关的3D结构中的第349位的丝氨酸有关，这个位点的丝氨酸与酶蛋白结构的稳定性聚合和髓过氧化物酶的催化性质也具重要性。Fusetti等测定了人酶蛋白(残基118～452)的结晶结构，发现此酶与组成催化和四聚体化区的每个单聚体以四聚体结晶出现。在四聚体化区的特性是存在与其他单聚体相互作用的交换臂，因而形成一反平行的盘旋卷，而且明显的不对称，这是由于在导致盘旋卷螺旋的螯合区有两个交替构形所引起。最常见的PAH突变中的某些突变即发生于催化区和四聚体区的交界处。不同的PAH基因的突变使PAH活性受影响的程度不同，对酶蛋白结构的影响也不一样。Camez等用不同的表达系统揭示酶蛋白突变：Leu348Val、Ser349Leu、Val388Met引起PAH蛋白有折叠缺陷。将突变的酶蛋白在大肠埃希杆菌中表达显示比野生型酶蛋白有对热不稳定，降解的时间过程也不相同。Bjrgo等研究了酶蛋白7种错义点突变，即R252G/Q、L255V/S、A259V/T及R270S。另外还有一种突变为G272X。当将这些突变的酶蛋白与麦芽糖酶以融合蛋白形式共同表达于大肠埃希杆菌中，证明人酶蛋白折叠和聚合为同种四聚体/二聚体的能力有缺陷，大多数回收为无活性聚集型。R252Q和R252G回收到具有催化活性的四聚体和二聚体，R252G回收到一些二聚体。前述3种突变使PAH活性分别只有野生型活性的20%、44%和4.4%。当在体外以耦联的转录-翻译系统表达时，所有突变的PAH均回收到具有低同种特异性活性的非磷酸化和磷酸化型的混合物。所有这些基因突变所表达的变异的人酶蛋白在寡聚化方面均有缺陷，在体外实验对限制性蛋白溶解的敏感性增加，在细胞中的稳定性减低，催化活性也有不同程度的减低。所有前述作用看来是由于单聚体结构紊乱的结果。根据人催化区的晶体结构，突变对折叠和单聚体寡聚体化的影响提供一种解析。以上是一些肝基因突变所引起的酶蛋白结构和活性变异的相关性。99%的高苯丙氨酸血症或PKU都是由于髓过氧化物酶基因突变引起，只有1%是由于辅因子生物合成或再生有障碍所致。

　　髓过氧化物酶基因突变可累及外显子和内含子，可为错义突变或无义突变。突变类型有点突变、插入或缺失、提前停止编码、剪接和多态性。突变的基因型有纯合子、杂合子和复合性杂合子。Scriver等于1996年综述了酶蛋白基因突变，在全世界26个国家，81位研究者分析了3986突变的染色体，确定了243种不同的突变。到1999年3月Zekanowski等在论文中指出：世界上髓过氧化物酶基因突变已达350种以上。该作者研究了编码酶蛋白酶调节区：部分的外显子3突变可引起经典的PKU、轻度的PKU和轻度的高苯丙氨酸血症，后者的突变常位于71～94位的氨基酸残基。汪宁指出到1998年4月止全世界酶蛋白基因突变已增加到390种。1996年徐陵亭等报道确定PAH基因突变有20多种，约占酶蛋白突变基因的80%。学者认为突酶蛋白变的基因型与表型之间有相关，只少数病人例外。Guldberg等人认为：部分病人突酶蛋白变的基因型与表型之间的不一致可能是由于用以检查突变的方法或者由于表型分类不同所致。不同的国家和地区PKU患者酶蛋白基因突变有所不同，北方和南方人群PAH基因突变类型分布也不一致。土耳其祖先病人的亚组中最常见突变为IVS1O-11G→A(占分析的等位基因的38%)；罗马尼亚PKU病人中酶蛋白基因突变以Arg408Trp居多(占等位基因47.72%)，Lys363fsdelG(13.63%)和Phe225Thr占6.81%，3种突变占突变等位基因的70%；在捷克PKU病人中Arg408Trp突变占54.9%。对各地区人群基因突变类型的分布的不同可能反映过氧化物酶酶蛋白基因突变有多种机制，包括拓荒者作用(foundereffect)、遗传漂流(geneticdrift)、过度互换性(hypermutability)和选择(selection)。以上是肝脏基因结构、性质和突变及突变所引起的蛋白的异常。酶蛋白除了在肝脏细胞中表达外，在非肝脏组织中也有表达，包括肾脏、胰腺和脑。肾脏中PAH一级结构与肝脏中的一致，只是其调节不同于肝脏中的髓过氧化物酶，但在机体苯丙氨酸平衡中，肾脏的髓过氧化物酶可能起作用。除了肝活性缺如或降低可引起PKU外，还有髓过氧化物酶的辅因子发生变化也可引起。参与髓过氧化物酶作用的主要辅因子有5，6，7，8-四氢生物蝶呤(5，6，7，8-tetrahydrobiopterin)，此物质为苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸羟化必须的辅因子。负责编码此物质的基因为6-丙酮酰四氢蝶呤合酶(6-pyruvoyltetrahydropterin)合成酶(PTPS)基因。