GLUL基因｜谷氨酰胺合成酶功能、疾病关联、突变与基因编辑研究
GLUL编码谷氨酰胺合成酶，是氮代谢和谷氨酰胺合成的关键酶，其突变与先天性谷氨酰胺缺乏症相关，并在癌症代谢中发挥重要作用。
基因信息卡
| 基因符号 | GLUL |
|---|---|
| 基因全名 | glutamate-ammonia ligase |
| 基因类型 | protein-coding |
| 染色体位置 | 1q25.3 |
| NCBI Gene ID | 2752 ncbi.nlm.nih.gov/gene/2752 |
| Ensembl ID | ENSG00000137507 |
| UniProt ID | P15104 |
| OMIM ID | 138290 |
| HGNC ID | 4321 |
| 基因别名 | GS, GLNS, hGS |
基因功能与研究简介
GLUL基因编码谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase），该酶催化谷氨酸和氨转化为谷氨酰胺，是氮代谢和谷氨酰胺合成的关键酶。GLUL在多种组织中表达，尤其在肝脏、脑和肾脏中高表达。GLUL参与氨的解毒、氨基酸代谢、神经递质调节等过程。GLUL突变可导致先天性谷氨酰胺缺乏症（congenital glutamine deficiency），表现为脑病、癫痫和发育迟缓。此外，GLUL在多种癌症中表达异常，与肿瘤代谢重编程相关。
疾病关联
| 疾病类别 | 疾病生理机制 | 基因组证据 |
|---|---|---|
| 先天性谷氨酰胺缺乏症 | GLUL基因纯合或复合杂合突变导致谷氨酰胺合成酶活性降低或缺失，引起谷氨酰胺缺乏，影响脑发育和功能，导致新生儿脑病、癫痫、发育迟缓等。 | 已明确致病（OMIM 610015） |
| 肝性脑病 | GLUL在肝脏中参与氨的解毒，其表达或活性降低可能加重高氨血症，与肝性脑病相关。 | 具有较强研究证据 |
| 癌症 | GLUL在多种肿瘤中表达上调，促进谷氨酰胺代谢，支持肿瘤细胞增殖和生存。 | 癌症相关 |
| 其他神经疾病 | GLUL表达异常可能与阿尔茨海默病、精神分裂症等神经精神疾病相关。 | 潜在关联 |
表达谱
组织表达
| 组织 | nTPM | 级别 |
|---|---|---|
| 肝脏 | 暂无可靠数据 | 高表达 |
| 脑 | 暂无可靠数据 | 高表达 |
| 肾脏 | 暂无可靠数据 | 中等表达 |
| 肌肉 | 暂无可靠数据 | 低表达 |
细胞系表达
| 细胞系 | nTPM | 笔记 |
|---|---|---|
| HepG2 | 暂无可靠数据 | 肝癌细胞系 |
| U87 | 暂无可靠数据 | 胶质母细胞瘤细胞系 |
| HEK293 | 暂无可靠数据 | 胚胎肾细胞系 |
数据来源：Human Protein Atlas（proteinatlas.org）
突变与遗传变异
Hotspot Mutations
| 变体 | 类型 | 频率 | 功能描述 |
|---|---|---|---|
| c.1006C>T (p.Arg336Cys) | 错义突变 | 罕见 | 导致酶活性降低，与先天性谷氨酰胺缺乏症相关 |
| c.1021G>A (p.Gly341Arg) | 错义突变 | 罕见 | 导致酶活性降低，与先天性谷氨酰胺缺乏症相关 |
| c.1195C>T (p.Arg399Trp) | 错义突变 | 罕见 | 导致酶活性降低，与先天性谷氨酰胺缺乏症相关 |
突变功能分类
Loss of Function（功能缺失，LOF）
大多数致病性GLUL突变导致酶活性降低或缺失，属于功能缺失型突变。
Gain of Function（功能获得，GOF）
暂无明确证据表明GLUL存在功能获得性突变。
Dominant Negative（显性负效应，DN）
暂无明确证据表明GLUL突变具有显性负效应。
查看完整突变数据：
基因本体论 (Gene Ontology)
| • GO:0004356 (glutamate-ammonia ligase activity) | • GO:0006541 (glutamine metabolic process) |
| • GO:0005737 (cytoplasm) | • GO:0005829 (cytosol) |
| • GO:0005739 (mitochondrion) |
相关通路
• Alanine
• aspartate and glutamate metabolism (hsa00250)
• Nitrogen metabolism (hsa00910)
• Arginine biosynthesis (hsa00220)
蛋白质功能简介
GLUL编码的谷氨酰胺合成酶是由10个亚基组成的同源十聚体，每个亚基约42 kDa。该酶在ATP存在下催化谷氨酸和氨生成谷氨酰胺。谷氨酰胺合成酶在肝脏中主要参与氨的解毒，在脑中参与神经递质谷氨酸和γ-氨基丁酸的代谢循环。GLUL蛋白的活性受多种因素调控，包括磷酸化、代谢物浓度等。GLUL在多种癌症中高表达，通过提供谷氨酰胺支持肿瘤细胞的生长和增殖。
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