137167 GAMMA-GLUTAMYL CARBOXYLASE; GGCX
Gene map locus 2p12
TEXT
DESCRIPTION
Gamma-glutamyl carboxylase accomplishes the posttranslational modification required for the activity of all of the vitamin K-dependent proteins (Wu et al., 1991). These include some of the blood coagulation and anticoagulation proteins as well as bone gamma-carboxyglutamic acid (Gla) protein (BGLAP; 112260) and bone matrix protein (MGP; 154870).

Descrição

A gamma (ƴ terceira letra do alfabeto grego) glutamil (o radical do ácido glutâmico do qual ou o grupamento α- ou o δ-hidroxila foi removido. Dic. Stedman) carboxilase completa a modificação pós‑transcricional requerida para a atividade de todas as proteínas dependentes de vitamina K. Entre estas estão incluídas algumas das proteínas de coagulação e anti-coagulação assim como a proteína do osso gamma-carboxiglutâmico (Gla) (BGLAP){ácido 4-carboxiglutâmico (Gla) é a forma carboxilada de ácido glutâmico encontrada em determinadas proteínas p.ex. protrombina, fatores VII, IX, X ou osteocalcina; sua síntese é dependente de vitamina K. dic. Stedman} e a proteína matriz do osso (MGP).

CLONING
Wu et al. (1991) cloned a cDNA corresponding to GGCX and showed that expression resulted in an increase in carboxylase activity in microsomes of transfected cells. The GGCX gene encodes a 758-residue integral membrane protein with 3 transmembrane domains near its amino terminus.

Clonagem
Wu e outros (1991) clonaram um cDNA correspondente ao GGCX e mostraram que a sua expressão resultava no aumento da atividade da carboxilase em microssomos (vesículas esféricas derivadas do retículo endoplasmático após a ruptura das células e a ultracentrifugação.dic.Steman).

GENE STRUCTURE
Wu et al. (1997) found that the GGCX gene spans about 13 kb and contains about 15 exons.

Estrutura do Gene
Wu e outros (1997) descobriram que o gene GGCX estende-se aproximadamente 13 kb e contem aproximadamente 15 éxons.

GENE FUNCTION
Vitamin K is a necessary cofactor for the hepatic carboxylation of glutamic acid residues in a number of proteins, including the procoagulants factors II, VII, IX, and X; the anticoagulants protein C and protein S; and other proteins such as osteocalcin and matrix Gla protein (Brenner et al., 1990). This carboxylation is required for normal hemostasis, because it enables calcium binding and attachment of the procoagulants and anticoagulants to phospholipids. Gamma-glutamyl carboxylase is an integral membrane microsomal enzyme located in the rough endoplasmic reticulum. It carboxylates glutamate residues located in the Gla domain of vitamin K-dependent coagulation factors. The carboxylation reaction is dependent on reduced vitamin K, which is converted to vitamin K epoxide during carboxylation, and must be regenerated by the vitamin K epoxide reductase (EPHX1; 132810) for carboxylation to continue.

Função do Gene

A vitamina K é um co-fator necessário para a carboxilação hepática dos resíduos de ácido glutâmico em várias proteínas, incluindo os fatores II, VII, IX, e X; a proteína C anticoagulante e proteína S; e outras proteínas tal como osteocalcina e a proteína matriz Gla. Essa carboxilação é requerida para a homeostase normal, porque ela propicia a ligação do cálcio e a fixação dos fosfolipídeos pró‑coagulantes e anti-coagulantes. A carboxilase gama-glutamil é uma enzima integrada à membrana microssomal (membrana das vesículas esféricas derivadas do retículo endoplasmático quando a célula sofre uma ruptura) localizada no retículo endoplasmático rugoso. Ela efetiva a carboxilação de resíduos de glutamato localizados no domínio de Gla dos fatores da coagulação dependentes de vitamina K. A reação de carboxilação é dependente de reduzida quantidade de vitamina K, a qual é convertida em vitamina K epoxidada (epóxi é um termo químico que descreve a ligação de um oxigênio a dois carbonos ligados entre si. Dic Stedman ) durante a carboxilação, e precisa ser regenerada pela redutase de epóxidação da vitamina K (EPHX1) para que a carboxilação continue.

MAPPING
Kuo et al. (1995) mapped the GGCX gene to chromosome 2 using human/rodent somatic cell hybrid DNAs and localized it to 2p12 by fluorescence in situ hybridization.

Mapeamento

Kuo e outros (195) mapearam o gene GGCX no cromossomo 2 usando DNA de uma célula somática hibrida de humanos e roedores e localizaram este gene em 2p12 por fluorescência “in situ”.

MOLECULAR GENETICS
Combined Deficiency of Vitamin K-Dependent Clotting Factors
Brenner et al. (1990) described an offspring of a consanguineous marriage with hereditary combined deficiency of vitamin K-dependent procoagulants (277450). Epoxide reductase function was found to be normal. Impairment of Gla-dependent calcium reduction binding was suggested by cross-immunoelectrophoresis studies of prothrombin. They therefore suggested that the abnormality in the kindred resulted from GGCX deficiency, with autosomal recessive inheritance. Brenner et al. (1998) identified a T-to-G transversion at codon 394 of the GGCX gene that resulted in substitution of arginine for leucine (R394L; 137167.0001). The mutation was identified in all 4 children with clinical and analytical findings of hereditary deficiency of all vitamin K-dependent coagulation factors. This was the first reported mutation in the GGCX gene.
Rost et al. (2004) reported what they stated to be the third case of hereditary combined deficiency of the vitamin K-dependent coagulation factors (VKCFD) caused by mutation in the GGCX gene (137167.0003-137167.0004).

GENÉTICA MOLECULAR
A Combinada Deficiência dos Fatores de Coagulação Dependentes da Vitamina K
Brenner e outros (1990) descreveram uma prole de um casamento consangüíneo com herança combinada de deficiência de pró-coagulantes dependentes de vitamina K. A função da redutase de epóxidação encontrada era normal. Foi sugerida debilidade na redução de ligação do cálcio dependente Gla por estudos de imunoeletrosforese cruzada da pró-trombina. Por isso eles sugeriram que a anormalidade nos parentes resultava da deficiência de GGCX, como uma doença autossômica recessiva. Brenner e outros (1998) identificaram uma transversão de T para G no códon 394 do gene GCX que resultava na substituição de arginina por leucina (R394L). A mutação foi identificada em todas as quatro crianças com achados clínicos e analíticos da deficiência hereditária de todos os fatores de coagulação dependentes da vitamina K. Essa foi a primeira mutação no gene GGCX conhecida.
Rost e outros (2004) noticiaram o que eles especificaram por ser o terceiro caso de deficiência combinada de fatores da coagulação dependentes da vitamina K hereditária (VKCFD) causada por mutação no gene GGCX.

PXE-like Disorder with Multiple Coagulation Factor Deficiency

Vanakker et al. (2007) described a pseudoxanthoma elasticum-like phenotype with associated multiple coagulation factor deficiency (610842). They found mutations in the GGCX gene in 6 of 7 patients with this phenotype and compared the findings in these 6 patients with the 4 previously described in the literature. None of the patients had mutations in the ABCC6 gene (603234), which is the site of mutations in pseudoxanthoma elasticum (264800), and none had mutations in the VKORC1 gene (608547), which is the site of mutations causing type 2 combined deficiency of vitamin K-dependent clotting factors (607473). Marked laxity of skin which extended over the trunk was a feature in these patients. Changes in the eye consisted of limited angioid streaks or peau d'orange with no progression and no impairment of vision. Elastic fibers in the dermis showed fragmentation and calcification as in PXE, although by electron microscopy it was suggested that the changes could be differentiated from those of PXE. Mutation analysis indicated that PXE-like disorder with multiple coagulation factor deficiency is inherited as a recessive. Vanakker et al. (2007) found homozygosity for a missense mutation in 1 case (137167.0007), and compound heterozygosity in 3 other cases (e.g., 137167.0005). In 2 other cases, only 1 mutant allele was characterized (137167.0010, 137167.0011).

Desordem com deficiência dos múltiplos fatores da coagulação semelhante a PXE

[PXE, ou GRONBLAD-STRANDBERG SYNDROME, lócus 17q21.3-q22, 16p13.1, 16p13.1; is an inherited multisystem disorder of the elastic tissue leading to skin disease as well as ocular and cardiovascular complications (é uma herança multissistêmica de desordem do tecido elástico que leva à doença da pele assim como a complicações oculares e cardiovasculares)]

Vanakker e outros (2007) descreveram um fenótipo semelhante à pseudoxantoma {xantoma é nódulo ou placa amarela, principalmente da pele, composta de histiócitos repletos de lipídios. Histiócitos são macrófagos teciduais; a classe inclui células de Kupffer hepáticas, macrófagos alveolares, células gigantes de granulomas, osteoclastos e células de Langerhens da derme (estas últimas são as dentríticas da pele). Dic. Stedman} associada com deficiência dos múltiplos fatores da coagulação . Eles acharam mutações no gene GGCX em seis dos sete pacientes com este fenótipo e compararam os achados nesses seis pacientes com os quatro previamente descritos na literatura. Nenhum dos pacientes tinha mutação no gene ABCC, o qual é o sítio de mutação do pseudoxantoma elástico, e nenhum tinha mutação no gene VKORC1, o qual é o sítio de mutação causador da deficiência de fatores de coagulação dependentes de vitamina K de tipo 2. Marcada lassidão da pele a qual extende-se sobre o tronco foi a característica desses pacientes. Mudanças na consistência dos olhos de limitada angióide (padrão arborizante que se assemelha aos vasos sangüíneos.dic.Stedman) riscada ou casca de laranja (superfície cutânea com edema depressível. Dic.Stedman) sem progressão e não redução da visão. Fibras elásticas da derme apresentaram fragmentação e calcificação como na PXE, embora por microscopia eletrônica tenha sido sugerido que as mudanças pudessem ser diferentes daquelas da PXE. Análises da mutação indicaram que o distúrbio semelhante a PXE com deficiência dos múltiplos fatores da coagulação é herdada como uma herança recessiva. Vanakker e outros (2007) acharam homozigosidade para uma mutação sem sentido em um caso, e composta de heterozigosidade em três outros casos. Em dois outros casos, somente uma alelo mutante foi caracterizado.


ALLELIC VARIANTS(selected examples)
.0001 VITAMIN K-DEPENDENT COAGULATION DEFECT [GGCX, LEU394ARG ]
Brenner et al. (1998) described a leu394-to-arg (L394R) missense mutation in the GGCX gene in 4 affected members of an inbred kindred with deficiency of vitamin K-dependent blood coagulation factors (277450). The first case, reported by Brenner et al. (1990), was presented shortly after birth with multiple ecchymoses and bleeding from puncture sites. An older sib had died at birth from uncontrollable umbilical bleeding. The second patient presented at 5 months of age with knee hemarthrosis. The third and fourth affected members were examined shortly after birth and were found to have deficiency of all vitamin K-dependent procoagulants and anticoagulants. Thus, chronic weekly administration of vitamin K resulted in a stable increase of procoagulant and anticoagulant levels and successfully prevented bleeding during a follow-up period of 30 patient years. All patients were homozygous for a point mutation in exon 9 that changed CTG (arg) to CGG (leu).
By Western blot analysis, Mutucumarana et al. (2000) showed that both wildtype and L394R are expressed as 95-kD proteins. They found that the variant appears to have a defect in its glutamate-binding site. In addition, they identified a striking defect in the catalytic efficiency of the carboxylase towards a phe-leu-glu-glu-leu (FLEEL) substrate.


Alelos variantes (exemplos selecionados)
Defeito da Coagulação dependente de Vitamina K [GGCX, LEU394ARG]

Brenner e outros (1998) descreveram uma mutação sem sentido de leucina para arginina no aminoácido 394 (L394R) do gene GGCX em quatro membros afetados de parentes inatos com deficiência dos fatores de coagulação sangüínea dependentes de vitamina K. O primeiro caso, reportado por Brenner e outros (1990) foi notado logo após o nascimento com múltiplas esquimoses e sangramento em sítios pungidos. Um irmão mais velho faleceu no nascimento por sangramento umbelical incontrolável. O segundo paciente apresentava hemartrose nos joelhos aos cinco meses de idade. O terceiro e o quarto membros afetados foram examinados logo após o nascimento e foi encontrada deficiência dos pró-coagulantes e anti-coagulantes dependentes da vitamina K. Então, a administração semanal de vitamina K resultou num aumento estável de pró-coagulantes e anti-coagulantes prevenindo o sangramento durante um período de 30 anos. Todos os pacientes eram homozigotos para uma mutação no éxon 9 alterando CTG (arg) para CGG (leu).

Através de análises de Western Blot (RNA), Mutucumarana e outros (2000) demonstraram que ambos tipos selvagens e L394R são expressados como proteínas de 95 kd (kilo-dáltons). Eles acharam que as variantes parecem ter um defeito em seu sítio de ligação do glutamato. Em adição, eles identificaram um notório defeito na eficiência catalítica das carboxilases junto ao substrato phe-leu-glu-glu-leu (FLEEL).