GPX4基因｜基因功能、疾病关联、突变与基因编辑研究
GPX4编码谷胱甘肽过氧化物酶4，是铁死亡的关键调控因子，在脂质过氧化防御、发育和多种疾病中发挥重要作用。
基因信息卡
| 基因符号 | GPX4 |
|---|---|
| 基因全名 | glutathione peroxidase 4 |
| 基因类型 | protein-coding |
| 染色体位置 | 19p13.3 |
| NCBI Gene ID | 2879 ncbi.nlm.nih.gov/gene/2879 |
| Ensembl ID | ENSG00000168768 |
| UniProt ID | P36969 |
| OMIM ID | 138320 |
| HGNC ID | 4556 |
| 基因别名 | PHGPx, snGPx, mtPHGPx, GPx-4 |
基因功能与研究简介
GPX4（谷胱甘肽过氧化物酶4）是一种硒蛋白，属于谷胱甘肽过氧化物酶家族。它能够将脂质过氧化物还原为相应的醇，从而保护细胞免受氧化应激和铁死亡（ferroptosis）的影响。GPX4在多种组织中表达，尤其在睾丸中高表达，对精子成熟和胚胎发育至关重要。GPX4的缺失或功能障碍与多种疾病相关，包括神经退行性疾病、心血管疾病、癌症和缺血再灌注损伤等。
疾病关联
| 疾病类别 | 疾病生理机制 | 基因组证据 |
|---|---|---|
| 铁死亡相关疾病 | GPX4是铁死亡的核心调控因子，其活性降低导致脂质过氧化物积累，引发铁死亡。 | 已明确致病机制 |
| 癌症 | GPX4在多种肿瘤中高表达，促进肿瘤细胞抵抗铁死亡，与肿瘤进展和耐药相关。 | 具有较强研究证据 |
| 神经退行性疾病 | GPX4缺乏导致神经元铁死亡，与帕金森病、阿尔茨海默病等疾病相关。 | 具有较强研究证据 |
| 心血管疾病 | GPX4保护心肌细胞免受缺血再灌注损伤，其下调加重心肌损伤。 | 具有较强研究证据 |
| 男性不育 | GPX4在精子成熟中发挥关键作用，其缺失导致精子功能障碍。 | 已明确致病机制 |
表达谱
组织表达
| 组织 | nTPM | 级别 |
|---|---|---|
| 睾丸 | 高表达 | nTPM数据暂无可靠数据 |
| 肾脏 | 中等表达 | nTPM数据暂无可靠数据 |
| 肝脏 | 中等表达 | nTPM数据暂无可靠数据 |
| 脑 | 低表达 | nTPM数据暂无可靠数据 |
| 心脏 | 低表达 | nTPM数据暂无可靠数据 |
细胞系表达
| 细胞系 | nTPM | 笔记 |
|---|---|---|
| HT-1080 | 暂无可靠数据 | 纤维肉瘤细胞系，常用于铁死亡研究 |
| MCF7 | 暂无可靠数据 | 乳腺癌细胞系 |
| A549 | 暂无可靠数据 | 肺癌细胞系 |
| HCT116 | 暂无可靠数据 | 结直肠癌细胞系 |
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 |
|---|---|---|---|
| p.Leu110Arg | 错义突变 | 罕见 | 可能影响GPX4活性，与铁死亡敏感性增加相关 |
| p.Arg152His | 错义突变 | 罕见 | 可能影响GPX4稳定性，与神经退行性疾病相关 |
| p.Val177Met | 错义突变 | 罕见 | 可能影响GPX4酶活性，与男性不育相关 |
突变功能分类
Loss of Function（功能缺失，LOF）
导致GPX4活性降低或缺失，使细胞对铁死亡更敏感。
Gain of Function（功能获得，GOF）
目前暂无明确证据表明GPX4存在功能获得性突变。
Dominant Negative（显性负效应，DN）
目前暂无明确证据表明GPX4存在显性负性突变。
查看完整突变数据：
基因本体论 (Gene Ontology)
| • GO:0004602 - glutathione peroxidase activity | • GO:0006979 - response to oxidative stress |
| • GO:0043066 - negative regulation of apoptotic process | • GO:0016049 - cell growth |
| • GO:0005739 - mitochondrion | • GO:0005829 - cytosol |
相关通路
• Ferroptosis (hsa04216)
• Glutathione metabolism (hsa00480)
• Metabolism of lipids (REACT_111217)
蛋白质功能简介
GPX4蛋白由197个氨基酸组成，含有硒代半胱氨酸（Sec）残基，位于活性位点。GPX4以单体形式存在，能够直接还原磷脂氢过氧化物，保护细胞膜免受氧化损伤。GPX4在细胞质、线粒体和细胞核中均有分布，其亚细胞定位影响其功能。GPX4的活性依赖于硒的供应，硒缺乏会导致GPX4活性下降。
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