AGA

glycosylasparaginase
N(4)-(beta-N-acetylglucosaminyl)-L-asparaginase
ASRG
N4-(N-acetyl-beta-glucosaminyl)-L-asparagine amidase

Aspartylglucosaminuria アスパルチルグルコサミン尿症　208400 AR　3　

AGA遺伝子のコードするアスパルチルグルコサミニダーゼ（AGA; EC 3.5.1.26）は、糖タンパク質のN-結合オリゴ糖の異化において重要な役割を果たす酵素です。Ikonenら（1991年）によると、この酵素は糖タンパク質のリソソーム分解の最終段階において、残存するN-アセチルグルコサミンからアスパラギンを切断することで、重要な機能を担っています。この過程は、糖タンパク質の分解と代謝において重要なステップの一つとされています。

AGA遺伝子に関連する重要な発見について、以下に要約します。

Fisherら（1990）:
アスパルチルグルコサミニダーゼ欠損症（Aspartylglycosaminuria）で欠損する酵素のcDNAをクローニングし、その塩基配列を決定しました。
この酵素をグリコシルアスパラギナーゼと呼びました。
ヒト酵素のcDNAの研究から、酵素が34.6kDのポリペプチドとしてコードされ、翻訳後プロセッシングにより約19.5kD（αサブユニット）と15kD（βサブユニット）の2つのサブユニットが生成されることを発見しました。
AGAのcDNAは、436アミノ酸からなるタンパク質をコードしています。

TollersrudとAronson（1989）:
ラット肝臓からグリコシルアスパラギナーゼを精製しました。
この酵素は49kDのネイティブな分子量を持ち、24kDと20kDの2つのサブユニットからなることを見いだしました。

Ikonenら（1991）:
ヒトAGAの全長cDNAをクローニングし、その配列を決定しました。
COS-1細胞における一過性発現を研究しました。

これらの研究は、AGA遺伝子がコードするアスパルチルグルコサミニダーゼ酵素の構造、機能、および生物学的役割を理解するための基盤を提供しています。特に、翻訳後プロセッシングによって形成されるサブユニットの発見は、酵素の活性とその機能的なメカニズムを理解する上で重要です。また、ヒトAGA遺伝子のcDNAのクローニングと配列決定は、この遺伝子が関与する疾患の診断と治療に役立つ可能性があります。

AGA遺伝子は、アスパルチルグルコサミニダーゼという酵素の生産を指示します。この酵素はリソソーム内で活性を示し、リソソームは細胞内の構造物で、細胞のリサイクルセンターとして機能します。アスパルチルグルコサミニダーゼの主な役割は、糖タンパク質に結合している複雑な糖鎖（オリゴ糖）の分解を助けることです。具体的には、この酵素はアスパラギン（タンパク質を構成するアミノ酸の一種）とN-アセチルグルコサミン（糖分子）の間の結合を切断します。この切断プロセスは、リソソーム内で糖タンパク質を分解する最後のステップの一つです。この酵素の働きにより、糖タンパク質はさらに分解され、細胞内でのリサイクルや再利用が可能になります。

この文章は、アスパルチルグルコサミニダーゼ（AGA）酵素の構造遺伝子の位置に関する複数の研究結果について述べています。

1984年、Aulaらは体細胞ハイブリッドの分析を用いて、AGAの構造遺伝子が人間の染色体4q21-qterに位置していると報告しました。
1991年、Halalらはこの遺伝子がより具体的に4q23-q27の領域に限定されるという解釈を発表しました。彼らの研究では、4q23-q27の直接タンデム重複を持つ女児が、培養された線維芽細胞でAGA酵素の活性が上昇していることを示しました。
1992年、Morrisらはin situハイブリダイゼーションの研究から、この遺伝子の位置を4q32-q33であると結論づけました。
同じく1992年、Engelenらは4q33-qter欠失を持つ患者で酵素活性の低下が見られることを発見しました。
1995年、TenhunenらはマウスのAga遺伝子が8番染色体のB領域中央部に位置し、人間の4qのテロメア領域と相同性があることを発見しました。マウスの遺伝子は11kbのゲノム領域にまたがり、ヒトの遺伝子と似た9つのエキソンを含み、エクソン／イントロンの境界も同じ位置にあります。
これらの研究は、AGA遺伝子の位置特定と構造解析に貢献し、ヒトとマウスの遺伝子間の相同性を明らかにしています。

Oinonenら（1995年）は、ヒトのライソソームアスパルチルグルコサミニダーゼの高分解能結晶構造を明らかにしました。彼らの研究では、この酵素が単一のポリペプチド前駆体として合成された後、すぐにα-サブユニットとβ-サブユニットに切断されることがわかりました。2つのα鎖とβ鎖が組み合わさり、最終的なヘテロ4量体構造を形成することが判明しました。特に、β鎖のN末端スレオニンという触媒的に必須な残基が、漏斗状の活性部位の深いポケットに位置していることが確認されました。また、Oinonenらは酵素-産物複合体の構造に基づいて、このリソソーム酵素の触媒機構についての理解を深めました。この3次元構造の知見は、アスパルチルグルコサミン尿症という遺伝性疾患を引き起こすヒトの突然変異に関連する構造的な影響を予測するのにも役立ちました。

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.0001 アスパルチルグルコサミン尿症、フィンランド型
AGA, CYS163SER
アスパルチルグルコサミン尿症(AGU; 208400)の患者からPCRで増幅したAGA cDNAの直接塩基配列決定により、Ikonenら(1991)はシステイン-163(C163S)のセリン置換をもたらすG-to-C変異を発見した。この変異はフィンランドのAGU患者20人全員に、また53人の保因者全員にヘテロ接合型で認められ、対照67人には認められなかった。この変異はAGAポリペプチド鎖の予測される柔軟性に変化をもたらし、分子内のS-Sブリッジを除去する。

Fisherら(1991)はフィンランドのAGU線維芽細胞から採取したDNAからGからCへの転移を独自に発見したが、アルギニンからグルタミンへの置換をもたらす2番目のGからAへの転移も同様に発見した。この2つの置換は調査したフィンランドの3症例全てにみられ、フィンランド以外の2つのAGU線維芽細胞株にはみられなかった。フィンランド以外のAGU線維芽細胞では、Fisherら(1991)はAGA欠損の明らかな原因として欠失を見出した。Mononenら(1991)も同様に2つの変異、R161QとC163Sを発見した。両変異は新規の制限酵素部位をもたらし、調査したフィンランドのAGU患者8人全てに存在したが、フィンランド人と非フィンランド人の対照者、および非フィンランド人のAGU症例には存在しなかった。アルギニンのグルタミンへの置換は、塩基性アミノ酸が電荷を持たない極性基を持つアミノ酸に置換されることを意味し、システインのセリンへの置換は、ジスルフィド結合を消失させる可能性がある。両方の変異が病的結果に関与しているのか、あるいは片方の変異が多型なのかは不明である。

Ikonenら(1991)はin vitroの突然変異誘発研究により、C163S変異が酵素欠損の原因であることを示した。一方、フィンランドのAGU対立遺伝子の98%にみられるarg161からglnへの置換(R161Q)はまれな多型である。システイン-163はS-Sブリッジに関与していることが示された。変異タンパク質にこの共有結合架橋がないために、おそらくポリペプチド鎖のフォールディングが乱れ、その結果細胞内の安定性が低下しているのであろう。FisherとAronson (1991)は同様に482G-A転移と488G-C転移を発見し、後者のみがグリコシルアスパラギナーゼ活性の欠損の原因であることを示した。この置換は前駆体ポリペプチドのαサブユニットとβサブユニットへの正常な翻訳後プロセシングを妨げた。

C163S変異はフィンランドにおけるAGUの症例の98％を占めている(Isoniemi et al., 1995)。

.0002 アスパルチルグルコサミン尿症
AGA, GLY302ARG
10歳のトルコ人のアスパルチルグルコサミン尿症(AGU; 208400)の小児において、Ikonenら(1991)はAGA遺伝子のヌクレオチド904にGからAへの置換を見つけ、その結果アルギニンがグリシン302に置換された(G302R)。患者はこの突然変異のホモ接合体で、線維芽細胞のAGA活性は正常の約7％であった。両親はいとこ同士であった。

.0003 アスパルチルグルコサミン尿症
AGA, CYS306ARG
アスパルチルグルコサミン尿症（AGU; 208400）の16歳の白人アメリカ人患者において、Ikonenら（1991）はSSCP法によりAGA遺伝子のヌクレオチド916にTからCへの変化を見つけ、その結果アルギニンがシステイン306に置換された（C306R）。

.0004 アスパルチルグルコサミン尿症
AGA, GLY60ASP
Zieglerら(1989)によって以前に報告されたアスパルチルグルコサミン尿症(AGU; 208400)の3歳のドイツ人小児において、Ikonenら(1991)はAGA遺伝子のヌクレオチド179にGからAへの置換を見いだし、その結果、残基60において負に荷電したアスパラギン酸が荷電していないグリシンに置換された(G60D)。

.0005 アスパルチルグルコサミン尿症
AGA, ALA101VAL
アスパルチルグルコサミン尿症(AGU; 208400)の1歳のイタリアの子供において、Ikonenら(1991)はAGA遺伝子のヌクレオチド302にCからTへの転移を見つけ、その結果アラニン101からバリンへの変化(A101V)を生じた。この患者はSSCP法で発見されたこの突然変異のホモ接合体であった。同じ変異が英国人患者において複合ヘテロ接合状態で発見された（613228.0006を参照）。

.0006 アスパルチルグルコサミン尿症
aga、7-bpのdel、nt102
アスパルチルグルコサミン尿症(AGU; 208400)の5歳の英国人小児において、Ikonenら(1991)はAGA遺伝子のA101V変異(613228.0005)と7塩基の欠失(102_108delfs34Ter)の複合ヘテロ接合を発見した。この遺伝子欠失により、33アミノ酸しかない切断されたポリペプチド鎖が形成されると予測される。

.0007 アスパルチルグルコサミン尿症
aga、1-bp ins、800t
17歳のアスパルチルグルコサミン尿症(AGU; 208400)のスペイン系アメリカ人患者において、Ikonenら(1991)は、AGA遺伝子のヌクレオチド800の後に1個のチミジンが挿入され、その結果、読み枠のシフトと早発停止コドンが生じ、318アミノ酸の切断されたポリペプチド鎖が形成されることを発見した。

.0008 アスパルチルグルコサミン尿症
aga、6-bp ins、nt127
3歳のチュニジア人のアスパルチルグルコサミン尿症(AGU;208400)の子供で、初恋の両親の子供であったIkonenら(1991)は、AGA遺伝子のヌクレオチド127の後に6ヌクレオチドの挿入(ATGCGG)のホモ接合性を見つけ、アミノ酸42の後にアスパラギン酸とアラニンのインフレーム挿入を引き起こした。

.0009 アスパルチルグルコサミン尿症
AGA、IVS8DS、G-T、+1
アスパルチルグルコサミン尿症(AGU; 208400)(Hreidarssonら, 1983; カムデン番号GM03560)の12歳のアメリカ黒人患者において、Ikonenら(1991)はAGA遺伝子のヌクレオチド807-940の欠失のホモ接合性を発見した。cDNAとゲノムDNAの両方をさらに配列解析した結果、cDNAから134bpのエクソンが欠失し、隣接する3プライムイントロンのスプライス供与部位の+1位でGからTへの置換が起こっていることが確認された。この変異により、転写産物は通常より134bp短くなった。この変異はまた、読み枠のシフトと、次のエクソンの冒頭の早すぎる終止コドンをもたらした。

.0010 アスパルチルグルコサミン尿症
aga、1-bp遅延、336t
アスパルチルグルコサミン尿症(AGU; 208400)の8歳のオランダ人小児において、Ikonenら(1991)はAGA遺伝子の1ヌクレオチド、チミジン-336の欠失を発見した。この結果、フレームシフトが起こり、126アミノ酸の後にポリペプチド鎖が早期に終結した。

.0011は613228.0009に移動

.0012 アスパルチルグルコサミン尿症
AGA、SER72PRO
Peltolaら(1996)は、アスパルチルグルコサミン尿症(AGU; 208400)のアラブ人4家系の罹患者において、AGA遺伝子のコドン214においてSER72からPro(S72P)への置換につながるTからCへの変化が生じたことを報告した。研究者らは、この変異は活性部位に関与する最初の自然発生的AGA変異であり、世界的に2番目に多いAGA変異であるらしいと指摘した。

参照：
Aulaら(1984); Aulaら(1984); Mononenら(1993); Mononenら(1992)

www.omim.org/entry/613228