基因COQ7编码一种蛋白质,这种蛋白质在辅酶Q10(CoQ10)的生物合成过程中发挥着关键作用。CoQ10是一种脂溶性分子,它在细胞的线粒体中作为电子传递链的一部分,参与ATP的生成,为细胞提供能量。CoQ10的生物合成是一个多步骤的过程,而COQ7蛋白负责其中的一个步骤,即对CoQ10的前体进行羟基化。CoQ10的缺乏会导致线粒体功能障碍,进而影响细胞的能量代谢和多种生理功能。CoQ7基因突变会导致CoQ10生物合成途径的缺陷,从而引发一系列疾病,包括遗传性运动神经病、痉挛性截瘫和多种器官功能障碍。
在人类中,COQ7基因突变已被证明与多种神经肌肉疾病有关。例如,在一项研究中,研究人员发现了一个家庭中的两个兄弟和一个姐妹患有远端遗传性运动神经病,他们在COQ7基因中发现了一个纯合变异c.3G>T (p.1Met?)。这个变异导致COQ7蛋白水平显著下降,进而导致CoQ10的生成减少和6-脱甲氧基CoQ10的积累[1]。此外,研究人员还发现,在体外实验中,补充CoQ10可以恢复正常的CoQ10水平和细胞增殖,这为治疗COQ7相关的神经肌肉疾病提供了潜在的治疗途径[1]。
另一项研究发现,COQ7基因突变也与痉挛性截瘫有关。在这项研究中,研究人员发现了一个中国患者携带了一个新的c.322C>A (p.Pro108Thr)纯合变异,这个变异导致了COQ7蛋白水平的显著下降[2]。这项研究进一步扩展了COQ7相关疾病的临床谱系,为诊断和治疗这类疾病提供了新的思路。
除了在人类中的研究,COQ7基因在动物模型中也有广泛的研究。例如,在酵母中,COQ7基因的突变会导致无法在非发酵碳源上生长,并且无法合成CoQ10。研究人员通过功能互补实验分离了酵母中的COQ7基因,并发现它编码一个272个氨基酸的蛋白质,这个蛋白质与之前报道的秀丽隐杆线虫开放阅读框有40%的相似性[3]。在老鼠中,COQ7基因被定位到第7号染色体上,并且它的同源基因在CoQ10的合成、线粒体完整性的维持和神经发生中发挥着重要作用[4]。
综上所述,COQ7基因在CoQ10的生物合成过程中发挥着关键作用,其突变会导致多种神经肌肉疾病和多种器官功能障碍。对COQ7基因的研究有助于深入理解CoQ10的生物合成和功能,为治疗相关疾病提供新的思路和策略。此外,CoQ10的补充治疗在COQ7相关疾病的治疗中具有潜在的应用价值。
参考文献:
1. Jacquier, Arnaud, Theuriet, Julian, Fontaine, Fanny, Pegat, Antoine, Schaeffer, Laurent. . Homozygous COQ7 mutation: a new cause of potentially treatable distal hereditary motor neuropathy. In Brain : a journal of neurology, 146, 3470-3483. doi:10.1093/brain/awac453. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36454683/
2. Qiu, Yusen, Xiong, Ying, Wang, Lulu, Tan, Dandan, Hong, Daojun. 2024. Homozygous variant in COQ7 causes autosomal recessive hereditary spastic paraplegia. In Annals of clinical and translational neurology, 11, 1067-1074. doi:10.1002/acn3.52037. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38439593/
3. Marbois, B N, Clarke, C F. . The COQ7 gene encodes a protein in saccharomyces cerevisiae necessary for ubiquinone biosynthesis. In The Journal of biological chemistry, 271, 2995-3004. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8621692/
4. Jonassen, T, Marbois, B N, Kim, L, Lusis, A J, Clarke, C F. . Isolation and sequencing of the rat Coq7 gene and the mapping of mouse Coq7 to chromosome 7. In Archives of biochemistry and biophysics, 330, 285-9. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8660658/