通过体外与计算机模拟相结合的方法解析ALDH5A1错义变异对琥珀半醛脱氢酶缺乏症的分子影响

《Scientific Reports》：Deciphering the molecular impact of ALDH5A1 missense variants in succinic semialdehyde dehydrogenase deficiency through combined in vitro and in silico approaches

　　

摘要

琥珀半醛脱氢酶是参与γ-氨基丁酸分解代谢的关键酶。ALDH5A1基因中的双等位基因变异会导致一种罕见的单基因神经代谢疾病——SSADH缺乏症，其特征为该酶的完全或部分功能丧失。患者从婴儿期就开始出现症状，主要表现为发育迟缓和智力障碍，而在病情较重的情况下，则会出现癫痫发作和/或自闭症谱系障碍等特征。基于进化及结构数据的生物信息学工具可为解析这些变异的功能提供有力帮助。不过，仍需通过其他实验方法来进一步阐明缺陷的分子机制，并为患者的临床表型提供依据。在此，我们利用两种重组酶变异体以及ALDH5A1基因敲除的HEK-293T细胞模型进行瞬时转染，验证了生物信息学预测的功能丧失现象。这些SSADH蛋白变异体是由两名功能上为半合子的SSADH缺乏症患者提供的。已知的功能丧失型p.Gly176Arg变异体经生物信息学分析预测会影响其寡聚化过程。事实上，我们发现该变异体会形成一种四聚体结构的变化，这可能是导致其功能丧失的原因。而新的p.Pro234Ser变异体的致病性主要在于其无法形成成熟结构，这可能是由于其自身不稳定性所致，而非成熟机制存在缺陷，从而阻碍了正确的折叠过程。总体而言，我们的研究证明，将重组蛋白研究与结构预测相结合，能够为理解功能丧失机制提供重要见解，这对于精准治疗而言至关重要。