AGL

amylo-1, 6-glucosidase, 4-alpha-glucanotransferase
GDE
GDE_HUMAN
glycogen debrancher
glycogen debranching enzyme

Glycogen storage disease IIIa 糖原病IIIa 232400 AR　3　
Glycogen storage disease IIIb 糖原病IIIb　232400 AR　3　

AGL遺伝子は、グリコーゲン分解酵素をコードしています。この酵素は、約160kDの分子量を持つ大きな単量体タンパク質です。重要なことに、この酵素は2つの異なる触媒活性を持っています：アミロ-1,6-グルコシダーゼ（EC 3.2.1.33）と4-α-グルカノトランスフェラーゼ（EC 2.4.1.25）。これらの2つの活性は、ポリペプチド鎖上の別々の触媒部位によって決定され、互いに独立して機能することができます。

Shen et al. (1996) と Endo et al. (2006) の研究によると、この酵素の両方の活性とグリコーゲンとの結合は、その完全な機能に必要です。アミロ-1,6-グルコシダーゼ活性は、グリコーゲン分解の過程で1,6-グルコシド結合を切断し、一方、4-α-グルカノトランスフェラーゼ活性は、糖鎖の内部でグルコース残基の転移を行います。このように、AGL遺伝子によってコードされた酵素は、グリコーゲンの分解と代謝において重要な役割を果たします。

Yangら（1992年）はヒトの筋グリコーゲン分解酵素に対応する完全長cDNAを単離しました。彼らが特定したタンパク質は、1,532アミノ酸の残基を持ち、分子量は約173kDです。ノーザンブロット解析を通じて、7kbのmRNA転写体が検出されました。彼らはまた、肝臓のmRNA配列が筋肉の配列とほとんど同一であるが、5-プライム末端においては異なっていることを発見しました。このことは、筋肉と肝臓のアイソフォームが、1つの遺伝子から最初のエクソンの使い方が異なるRNAの差次転写によって生成されることを示唆しています。Shenら（1997年）は、Yangら（1992年）が特定したAGL遺伝子配列のN末端に17個のアミノ酸が追加されていることを示す未発表のデータを引用しました。

Baoら（1996年）は、AGL遺伝子によってコードされる複数のアイソフォームが存在すると述べています。彼らによると、最も主要なアイソフォーム（アイソフォーム1）はエクソン1で転写を開始し、エクソン3で翻訳を開始します。筋肉特異的なアイソフォーム（アイソフォーム2、3、4）はエクソン2で転写を開始します。マイナーアイソフォーム（アイソフォーム5と6）は遺伝子のさらに内側で始まります。レポーターアッセイにより、プロモーター領域1（アイソフォーム1用）は肝臓、筋肉、卵巣で活性があることが判明しました。一方、プロモーター領域2（アイソフォーム2、3、4用）は筋肉細胞でのみ活性があります。これにより、ヒトAGL遺伝子には少なくとも2つのプロモーター領域が存在し、それが組織特異的にアイソフォームmRNAの差次的発現をもたらすと結論付けられました。

Baoら（1996）の研究によれば、AGL遺伝子は85キロベース（kb）のゲノムDNA領域に広がり、35個のエキソンによって構成されていることが明らかにされました。

AGL遺伝子は、グリコーゲン分解酵素（Glycogen debranching enzyme）をコードする遺伝子です。この酵素は、グリコーゲンと呼ばれる複合糖質の分解に重要な役割を果たしています。グリコーゲンは、エネルギー貯蔵のために肝臓や筋肉などの組織に蓄えられる糖類の一種です。

グリコーゲンの構造は、直鎖状と分岐状のグルコース分子の連鎖から成ります。いくつかのグルコース分子は一直線につながっており、他の分子は枝分かれして側鎖を形成しています。グリコーゲン分解酵素は、この側鎖の分解に関わります。グリコーゲンの分岐構造によって、エネルギーが必要な時に迅速かつ効率的に分解されることが可能になります。

AGL遺伝子は、異なる組織で活性を示すいくつかの異なるバージョン（アイソフォーム）のグリコーゲン分解酵素を作るための命令を提供します。これらのアイソフォームは大きさによって異なり、異なる生理的役割を担っています。例えば、肝臓のアイソフォームは主に血糖調節に関わり、筋肉のアイソフォームは筋肉活動時のエネルギー供給に関わります。

AGL遺伝子の異常は、グリコーゲン貯蔵病タイプIII（Glycogen storage disease type III）という遺伝的代謝疾患を引き起こすことがあります。この疾患は、グリコーゲンの適切な分解が行われないために、異常なグリコーゲンが肝臓や筋肉に蓄積することを特徴としています。患者は低血糖、筋肉の弱さ、成長障害などの症状を示すことがあります。

Chengら（2007）の研究では、Lafora病で変異が見られるE3ユビキチンリガーゼ、malin（NHLRC1）がマウスのAglと相互作用し、Aglのユビキチン化を促進することが明らかになりました。実験では、HepG2細胞にAglを導入した際、Aglは細胞質に存在することが確認されましたが、malinは主に核内に存在しました。しかし、グリコーゲンが枯渇すると、細胞の約90％で核内のAglが部分的に見られるようになりました。cAMPレベルが上昇すると、malinの量とmalin/Agl複合体の形成が増加しました。また、一晩絶食後に2時間餌を与えたマウスでは、肝臓のAglレベルが48％減少しました。この研究は、グリコーゲンの結合がAGLの安定性を制御し、AGLのユビキチン化がLafora病やコリ病の病態生理に関与している可能性があると結論づけています。

Yang-Fengら（1992年）による研究では、AGL遺伝子がヒト染色体1p21に位置することが確定されました。この研究では、体細胞ハイブリッド解析と蛍光in situハイブリダイゼーション（FISH）という2つの技術が用いられました。

体細胞ハイブリッド解析は、異なる種の細胞を融合させて新しい細胞株を作り、遺伝子がどの染色体に位置するかを特定する技術です。一方、蛍光in situハイブリダイゼーションは、特定のDNAまたはRNA配列を標的とするプローブを使用して、遺伝子や染色体の特定の領域を染色体上で視覚的に特定する技術です。

Yang-Fengらの研究により、AGL遺伝子が染色体1の短い腕（p）の領域21（1p21）に位置することが明らかになりました。この情報は、グリコーゲン貯蔵病（糖原病）タイプIIIの原因遺伝子のマッピングとして重要な意味を持ち、この疾患に関連する遺伝的研究に役立てられています。また、AGL遺伝子の染色体上の正確な位置を知ることで、遺伝子の変異や異常がどのように疾患の発症に関与するかの理解を深めることができます。

分子遺伝学の分野では、グリコーゲン貯蔵病III（GSD III）に関連するAGL遺伝子の様々な研究が行われています。

Shenら（1996）は、GSD IIIbの3人の患者において、AGL遺伝子のホモ接合または複合ヘテロ接合変異を同定しました。特に、一つの変異（c.17_18delAG; 610860.0004）は、10人のGSD IIIb患者のうち8人に見られました。

Shenら（1997）は、重症のGSD IIIaの表現型を持つ子供にAGL遺伝子のホモ接合体変異（610860.0001）を同定しました。

Okuboら（1998）は、日本のGSD IIIb患者においてAGL遺伝子のホモ接合体変異（610860.0006）を同定しました。

Hadjigeorgiouら（1999）は、GSD IIIaのイタリア人成人患者4例を報告し、これらの患者はすべて小児期の肝腫大の既往があり、その後20代でミオパチーを発症しました。

日本では、大久保ら（2000）が7家系8人の日本人GSD IIIa患者を調査し、7つの変異を同定しました。

Shaiuら（2000）は、2つの頻度の高い変異を報告し、それぞれ複数の患者でホモ接合状態で認められました。

Lucchiariら（2002）は、地中海地域のGSD IIIa患者において、AGL遺伝子の7つの新規変異を同定しました。

Endoら（2006）は、ドイツ、カナダ、アフガニスタン、イラン、トルコ出身の9人のGSD III患者において、6つの新規変異を含む9種類のAGL遺伝子の変異を同定しました。

Aoyamaら（2009）は、トルコのGSD III患者23人において、8つの新規変異を含む10種類のAGL変異を同定しました。遺伝子型と表現型の相関は認められませんでした。

これらの研究は、AGL遺伝子の変異がGSD IIIの多様な臨床表現型にどのように関連しているかを示しています。

Chengら（2009）の研究では、糖原病タイプIII（GSD III）の原因となるAGL遺伝子の稀な突然変異について調査しました。彼らは、G1448R (610860.0009)を含む4つの突然変異を分析しました。その中で、L620P変異はトランスフェクション細胞でのトランスフェラーゼ活性を失わせる主な影響を与えましたが、R1147G (610860.0014)変異はグルコシダーゼ機能のみを障害しました。一方、炭水化物結合ドメイン（CBD）に位置するR1448RとY1445insの変異は、より深刻で、すべての酵素活性と炭水化物結合能を大きく失い、プロテアソームによる分解の標的となりました。Chengらは、これらの酵素活性の喪失がGSD IIIの発症に十分であると結論付け、AGLのCBDがユビキチン-プロテアソーム系における機能と制御の調節に重要な役割を果たしている可能性を示唆しました。

アレリック・バリアント（15例）　Clinvarはこちら

.0001 糖原病IIIa型
AGL、1-bp ins、4529a
肝臓と筋肉の両方にグリコーゲン貯蔵病IIIa型(GSD3A; 232400)の異常に重篤な表現型を持つ小児において、Shenら(1997)はAGL遺伝子の3-プライムコード領域にホモ接合性の1-bp挿入(4529insA)を同定した。この変異はその配列の残基1510に終止コドンを作った。(彼らは、彼らの研究におけるアミノ酸残基1510はYangら（1992）の配列の残基1493に対応すると述べている）。その子供は再発性の低血糖、発作、重度の心肥大、肝肥大を起こし、4歳で死亡した。

.0002 糖原性貯蔵障害、IIIb型
AGL、GLN6TER
41歳の肝性グリコーゲン貯蔵症III型(GSD3B; 232400)患者において、臨床的にも検査的にもミオパチーや心筋症の所見は認められなかったが、Shenら(1996)はAGL遺伝子における2つの変異、すなわちgln6からterへの置換(Q6X)をもたらす16C-T転移とW680X(610860.0003)の複合ヘテロ接合を証明した。

.0003 糖原性貯蔵障害IIIb型
AGL、TRP680TER
41歳の肝性グリコーゲン貯蔵病III型(GSD3B; 232400)患者であるが、臨床的にも検査的にもミオパチーや心筋症の所見はなく、Shenら(1996)はAGL遺伝子の2つの変異、すなわちtrp680からterへの置換(W680X)をもたらす2039G-A転移とQ6X(610860.0002)の複合ヘテロ接合を証明した。

.0004 糖原性貯蔵障害、IIIb型
AGL、2-bp欠失、17AG
GSD IIIb (GSD3B; 232400)の患者13人中10人において、Shenら(1996)はAGL遺伝子に2-bpの欠失(c.17_18delAG)を同定し、その結果、タンパク質が切断された。

.0005 IIIa型糖貯蔵障害
AGL、1-bp遅延、4455t
11家系13人のGSD III (GSD3A; 232400)患者において、Parvariら(1997)はAGL遺伝子のエクソン34にホモ接合性の1-bp欠失(4455delT)を同定し、その結果、タンパク質の最後の30アミノ酸残基がフレームシフトして切断された。患者はすべて北アフリカ系ユダヤ人で、肝臓と筋肉に病変があった。すべての患者が肝酵素欠損に関連した特徴的な特徴を示したが、末梢の筋障害は軽度のものから重度のものまで様々で、神経筋の病変もみられた。この変異は、異なる民族出身の18人の患者では認められなかったことから、民族特異的であると思われた。

.0006 IIIb型糖貯蔵障害
グリコゲン貯蔵障害、IIIa型を含む
AGL、IVS32AS、A-G、-12
大久保ら(1998)は、IIIb型GSD(GSD3B; 232400)の31歳の日本人女性において、AGL遺伝子のエクソン33の12bp上流にホモ接合性のAからGへの転移を検出し、その結果、暗号スプライス部位が活性化され、エクソン32と33の間に余分な11bpのイントロン配列が挿入された。この変異は、コドン1436で早期終結し112個の末端アミノ酸が失われる前に、最後の15個の連続したC末端アミノ酸を変化させると予測された。患者の両親はいとこ同士であった。

Shaiuら(2000)は、軽度の臨床症状を呈するGSD IIIa型(GSD3A; 232400)の白人患者において、この変異をホモ接合性で同定した。彼らは、IVS32-12A-G変異は検査したGSD III患者において約5.5％の対立遺伝子頻度であることを見出した。

.0007 IIIa型糖貯蔵障害
AGL, IVS14DS, G-T, +1
グリコーゲン貯蔵病IIIa型(GSD3A; 232400)の日本人男性において、Okuboら(1996)はAGL遺伝子の単一エクソンに相当する124bpの欠失のヘテロ接合性を報告した。この欠失は、欠失のすぐ下流にあるドナースプライスサイトのGからTへの変換によって生じた。この変異は酵素の切断をもたらすと予測された。これはGSD III患者において同定された最初のAGL遺伝子の変異であった。患者は43歳の日本人男性で、18歳の時にGSD IIIと診断された。肝腫大と筋力低下がみられた。家族歴に血縁関係はなかった。患者の無症状の父と息子もヘテロ接合体であった。この患者のゲノムDNAのサザンブロット分析では、母親から受け継いだ5.8kbのユニークなEcoRI断片が認められた（610860.0008）。

.0008 糖原病IIIa型
AGL、EcoRIフラグメントINS
610860.0007および大久保ら（1996）を参照。

.0009 糖鎖貯蔵障害IIIa型
AGL、Gly1448ARG
大久保ら(1999)は、近親血族から生まれたGSD IIIa (GSD3A; 232400)の日本人患者において、AGL遺伝子のエクソン33にホモ接合性の4742G-C転座を同定し、酵素活性に不可欠なグリコーゲン結合部位にgly1448-to-arg (G1448R)置換を生じた。著者らは、これがGSD IIIに関連するミスセンス変異の最初の報告であると主張している。

Chengら（2007年）は、G1448R変異を持つマウスAglはグリコーゲンと結合できず、プロテアソーム阻害によって回復する安定性の低下を示すことを示した。Agl G1148Rは野生型Aglよりも高度にユビキチン化されていた。

.0010 IIIa型グリコーゲン貯蔵障害
AGL、1-bp遅延、3964T
GSD IIIa (GSD3A; 232400)の25歳のアフリカ系アメリカ人女性において、Shaiuら(2000)はAGL遺伝子におけるホモ接合性の1-bp欠失(3964delT)を同定した。彼女は1歳で肝腫大、症候性低血糖、成長障害を呈した。7歳より三頭筋緊張低下、近位上肢・下肢の筋力低下が認められ、CPK値は300〜1,000IUであった。25歳の時、進行性のミオパチー、肝腫大、低血糖の繰り返しが明らかになった。この突然変異は、その後、同様の症状を示す数人の患者においてホモ接合体で同定され、検査されたGSD III患者における全体の頻度は約6.7％であった。

.0011 III型糖原病IIIb
AGL、1-bp遅延、2399c
アジア系混血の2歳のIIIb型グリコーゲン貯蔵病(GSD3B; 232400)患者において、Okuboら(2000)はAGL遺伝子の2つの変異の複合ヘテロ接合を観察した：日本人の父親から受け継いだエクソン16の2399Cの欠失と、中国人の母親から受け継いだイントロン33のドナースプライス部位の+5位のGからAへの転移(610860.0012)。女児は肝機能障害のため入院していた。肝腫大は生後4ヵ月で初めて認められた。時折低血糖を経験し、成長遅滞が認められた。筋肉症状については記述されていない。

.0012 糖原性貯蔵障害、IIIb型
AGL、IVS33DS、G-A、+5
大久保ら(2000)によるIIIb型グリコーゲン貯蔵病(GSD3B; 232400)患者において複合ヘテロ接合状態で発見されたAGL遺伝子のスプライス部位変異については、610860.0011を参照。

.0013グリコーゲン貯蔵病IIIa型
AGL、ARG408TER
フェロー諸島のGSD IIIa (GSD3A; 232400)の5家系6人の小児において、Santerら(2001)はAGL遺伝子のホモ接合1222C-T転移を同定し、arg408からterへの置換(R408X)をもたらした。すべての患者は5つの遺伝子内多型によって定義される同じハプロタイプをホモ接合性で有しており、創始者効果を支持した。R408X変異は、他のヨーロッパまたは北米起源のGSD IIIa患者50人中2人にも複合ヘテロ接合で検出された。198人のドイツ人新生児ではこの変異は検出されなかったが、272人のフェロー人新生児のうち9人がヘテロ接合体であったことから、30人に1人の保因者頻度、フェロー人集団における3,600人に1人の有病率が予測された。北大西洋に浮かぶこの小さな群島の人口45,000人のルーツは、8世紀のノルウェー人による植民地化とヴァイキング時代である。Santerら(2001)は、創始者効果により、フェロー諸島のGSD IIIa有病率は世界で最も高いと結論づけている。

.0014グリコゲン貯蔵障害、IIIc型
agl, arg1147gly
グリコーゲン貯蔵病IIIc型(GSD3C; 232400)として知られる単発性グルコシダーゼ欠損症の14歳のトルコ人少女において、Aoyamaら(2009)はAGL遺伝子のエクソン27にホモ接合性の3439A-G転移を同定し、その結果、C末端領域の保存残基にarg1147からgly(R1147G)への置換が生じた。この患者には軽度の肝腫大がみられたが、低血糖や臨床的な筋病変はみられなかった。Chengら（2009）は、R1147G変異体タンパク質はグルコシダーゼ活性を失ったが、野生型と比較して40％の転移酵素活性を保持していることを示した。

.0015 IIIa型糖貯蔵障害
AGL, TRP1327TER
トルコのグリコーゲン貯蔵病IIIa型（GSD3A; 232400）患者6人において、青山ら（2009）は、AGL遺伝子のエクソン31に3980G-Aのホモ接合体転移を同定し、trp1327からterへの置換（W1327X）をもたらした。6人の患者全員が黒海東部の2都市出身であり、ハプロタイプ解析から創始者効果が示唆された。

www.omim.org/entry/610860