ASS1

argininosuccinate synthetase 1
ASS
ASSY_HUMAN
Citrulline-aspartate ligase
CTLN1

ASS1遺伝子はアルギニノコハク酸合成酵素1の制御を担当し、この酵素は尿素サイクルの第3段階においてシトルリンとアスパラギン酸を結合させ、アルギニノコハク酸を生成します。尿素サイクルは体内の余分な窒素を処理し、尿素として排泄する重要な代謝プロセスです。

ASS1遺伝子はアルギニノコハク酸合成酵素-1（EC 6.3.4.5）をコードし、主に肝細胞に発現しますが、他の多くの体組織でも発現する細胞質尿素サイクル酵素です。この酵素は45kDの単量体からなるホモ四量体タンパク質で、アルギニンの合成に関与し、ATPを用いてシトルリンとアスパラギン酸のアルギニノコハク酸への縮合を触媒します（Engel et al., 2009による要約）。

Citrullinemia シトルリン血症（シトリン欠損症）　215700AR　3　

Bockら(1983)はヒトcDNAライブラリーからASS1遺伝子に対応するクローンを単離し、推定されたタンパク質の分子量は46kDでした。Haberleら(2002)はASS1遺伝子の塩基配列を修正しました。Engelら(2009)によれば、この酵素は通常3つのドメイン、すなわちヌクレオチド結合ドメイン、シンテターゼドメイン、C末端オリゴマー化ドメインを持つと説明されています。

また、Dennisら（1989）はアルギニノコハク酸合成酵素のウシcDNAをクローニングし、その塩基配列を決定しました。

Haberleら(2002)によれば、ASS1遺伝子は16のエクソンから構成されており、開始コドンはエクソン3に位置し、停止コドンはエクソン16に存在します。

Carrittら（1977）の研究では、ヒトとハムスターの細胞ハイブリッドから、アルギニノコハク酸合成酵素（ASS）の遺伝子がヒトの第9染色体に位置していることが結論されました。一方、Cathelineauら（1981）によるシトルリン血症細胞株の研究では、相補性は観察されなかったことが報告されました。

さらに、Northrupら（1989）はASS遺伝子内に3つのRFLP（制限断片長多型）を同定し、ASS遺伝子がABO血液型遺伝子座から約0.04cMに位置し、ABOとABLの間にある可能性があることを示唆しました。また、Engelら（2009）は、機能的なヒトASS1遺伝子が染色体9q34.11-q34.12にマップされることを報告しています。

最後に、Jacksonら（1990）は組換え近交系系統の研究を通じて、マウスに相当する遺伝子をマウスの第2染色体の近位部に割り当てました。

偽遺伝子

Engelら（2009年）によれば、ASS1遺伝子はヒトゲノム上に10〜14の相同コピーが存在していますが、機能的なタンパク質をコードしているのは染色体9q34上の配列だけのようです。

Baudetら（1982）は、アルギニノコハク酸合成酵素のcDNAプローブを使用して、相同性を持つ10以上の異なるDNA配列を同定しました。しかし、唯一の機能的な配列はおそらく染色体9番上にあり、これが古典的なシトルリン血症で変異している可能性があります。一方、偽遺伝子はいくつかの常染色体上、X染色体上、そしておそらくY染色体上に存在します。

Suら（1984）は、ASSの偽遺伝子をさまざまな染色体領域にマッピングし、細胞遺伝学的解析におけるクローンプローブの有用性を強調しました。これらの偽遺伝子の分散はトランスポーザブル・エレメントによって媒介された可能性があります。一方、McCarreyとRiggs（1986）は、偽遺伝子が発生における閾値設定のメカニズムである可能性を提唱し、RNAレベルでセンス-アンチセンスRNAの対として機能するか、競合的阻害機構を介してタンパク質レベルで機能する可能性を示唆しました。

最後に、ToddとNaylor（1992）は、体細胞ハイブリッドにおける特異的な配列のPCR増幅により、ASSP1と呼ばれるASS偽遺伝子が6p23-p12にマップされることを証明しました。

Rabinovichら（2015）の研究によれば、がんにおけるASS1（アルギニノコハク酸合成酵素-1）の活性低下が、CAD（カルバモイルリン酸合成酵素2、アスパラギン酸トランスカルバミラーゼ、ジヒドロオロターゼ複合体）の活性化を通じてピリミジン合成を促進し、がん細胞の増殖をサポートすることが示されました。この研究は、シトルリン血症を有するヒトにおけるASS1活性の低下に基づいて行われました。ASS1の欠損によるシトルリン血症I型では、ピリミジン合成と増殖が増加し、これはシトルリン血症II型と比較して観察されました。さらに、ASS1の欠損によって細胞質アスパラギン酸レベルが増加し、基質利用性が上昇し、mTOR経路を介してS6K1によるリン酸化が増加し、CAD活性が増加することが示されました。これらの結果から、がんにおけるASS1のダウンレギュレーションは新しい増殖メカニズムを示し、CAD活性とピリミジン合成の関連性が示唆されました。この研究は、がん治療戦略の新たなアプローチを提供する可能性があります。

Engelら（2009年）によるレビューによれば、ASS1遺伝子の変異はシトルリン血症（215700）患者において多くの異なる変異が報告されており、87の変異のうち27は新規（新生突然変異）のものでした。これらの変異は遺伝子全体に分布しており、遺伝子型から表現型を予測することは通常困難であるとされています。しかし、エクソン15のG390R変異（603470.0009）は、古典的なシトルリン血症の患者において最も一般的な変異であることが明らかにされました。

シトルリン血症の病態生理について、小林ら（1989）の研究では、ほとんどのシトルリン血症患者が線維芽細胞で安定したmRNAを発現していることが示されました。これはPCRによる遺伝子増幅と変異体cDNAの配列解析に適しており、さまざまな変異が同定されました。また、Kobayashiら（1990）は、新生児型の13人の非血縁患者において、10種類の変異を発見し、そのうち3つはエクソンの欠失であり、6つは点突然変異であることを報告しました。これらの変異はシトルリン血症の発症に寄与しています。

さらに、Kobayashiら（1995）の研究では、古典的なシトルリン血症および軽症患者のASS mRNAに20の変異が同定され、その中にはミスセンス変異やエクソンの欠失などが含まれています。これらの変異は症状の重さや発症時期に影響を与える可能性があります。

また、Gaoら（2003年）の研究では、16の新規変異が発見され、シトルリン血症の患者において特定の変異が頻繁に観察されたことが示されました。特に、G390R（603470.0009）変異、IVS6-2A-G（603470.0003）変異、R304W（603470.0010）変異が頻度が高いことが報告されました。これらの変異は早期発症や重症の症状と関連している可能性があります。

このように、ASS1遺伝子の多様な変異がシトルリン血症の病態に影響を与え、患者の症状の重さや病態の種類に違いをもたらしています。

Harperら（1986, 1989）の研究では、オーストラリアのフリース牛を用いて、シトルリン血症に罹患した子牛が、ヒトのシトルリン血症の急性新生児型に類似した臨床疾患を持つことが報告されました。この研究により、フリース牛がシトルリン血症の動物モデルとして有用であることが示されました。

また、Dennisら（1989）は、アルギニノコハク酸合成酵素のウシcDNAをクローニングし、その塩基配列を決定しました。このウシのアルギニノコハク酸合成酵素の塩基配列は、ヒトの対応する遺伝子の推定塩基配列と96％の同一性を持っていることが明らかにされました。この類似性は、ウシをシトルリン血症の研究におけるヒトのモデルとして利用する際に役立つ情報です。

さらに、Dennisら（1989）はウシのアルギニノコハク酸合成酵素遺伝子内でアルギニン-86（CGA）がナンセンスコドン（TGA）に変換されるC-to-T転移を発見しました。また、AvaII部位の欠損は、ウシシトルリン血症のヘテロ接合体を迅速で経済的な方法で検出するために利用できるという重要な情報を提供しました。これらの研究により、ウシはシトルリン血症の研究において有用な動物モデルとしての役割を果たしています。

アレリックバリアント（19の選択例）：ClinVar はこちら

0001 古典的シトルリン血症
ASS1, EX5DEL
Kobayashiら(1989)はシトルリン血症(215700)の症例でエクソン5の欠失を証明した。Kobayashiら(1995)は、これは189bpのエクソン5を含む3〜4kbの欠失であると述べている。

.0002 古典的シトルリン血症
ASS1, EX6DEL
小林ら(1989)は、シトルリン血症(215700)の症例でASS遺伝子のエクソン6の欠失を証明した。Kobayashiら(1995)は、これは57bpのエクソン6を含む2-3kbの欠失であると述べている。

.0003 古典的シトルリン血症
ASS1, IVS6AS, A-G, -2
小林ら(1989)はシトルリン血症(215700)の症例でASS遺伝子のエクソン7の欠失を証明した。Kobayashiら(1995)は、古典的なシトルリン血症の日本人患者において、エクソン7の欠失が33の変異対立遺伝子のうち19を占めることを見いだした。この変異はイントロン6の3-プライムスプライスサイト内のアクセプタースプライス切断部位の上流2番目のヌクレオチドにおけるAからGへの転移であり、MspIに対する新しい切断部位を作り、PCRとMspI RFLP分析の組み合わせによる検出を可能にした。Kobayashiら(1995)は、III型シトルリン血症患者9人がエクソン7欠失のホモ接合体または複合ヘテロ接合体であることを確認した。ASSタンパク質が検出されないことがIII型シトルリン血症の基準であるが、この病型の患者の肝臓からは非常に少量のASS交差反応物質が検出された。

.0004 古典的シトルリン血症
ASS1, GLY14SER
Kobayashiら(1989)は、シトルリン血症(215700)の症例において、ASS遺伝子のコドン14のGGC(gly)からAGC(ser)への変化を証明した。

.0005 シトルリン血症、古典的
ASS1, ARG157HIS
小林ら(1989)は、シトルリン血症(215700)の症例において、ASS遺伝子のコドン157、CGC(arg)からCAC(his)への変化を証明した。

.0006 古典的シトルリン血症
ASS1, SER180ASN
小林ら（1989）は、シトルリン血症（215700）の症例において、ASS遺伝子のコドン180の変化、AGC（ser）からAAC（asn）への変化を証明した。

.0007 古典的シトルリン血症
ASS1, GRI324SER
小林ら(1989)は、シトルリン血症(215700)の症例において、ASS遺伝子のコドン324、GGT(gly)からAGT(ser)への変化を示した。

.0008 古典的シトルリン血症
ASS1, ARG363TRP
小林ら(1989)は、シトルリン血症(215700)の症例において、ASS遺伝子のコドン363、CGG(arg)からTGG(trp)への変化を証明した。

.0009 古典的シトルリン血症
ass1, gly390arg
Kobayashiら(1989)は、シトルリン血症(215700)の症例において、ASS遺伝子のコドン390のGGC(gly)からAGG(arg)への変化を証明した。6つの一塩基変異のうち5つはCpGジヌクレオチドのC:GからT:Aへの転移であった。

Engelら(2009)は総説の中で、G390R変異はシトルリン血症の典型的な表現型を持つ患者において最も一般的な変異であると述べている。

.0010 古典的シトルリン血症
ass1, arg304trp
Kobayashiら（1990）は、シトルリン血症の症例（215700）において、ASS遺伝子のコドン304、CGG（arg）からTGG（trp）への変化を証明した。

.0011 古典的シトルリン血症
ASS1, SER18LEU
小林ら（1991）は、シトルリン血症（215700）の症例において、ASS遺伝子のCpGジヌクレオチドのCからTへの転移によるS18L変異を証明した。

.0012 古典的シトルリン血症
ASS1、ARG86CYS
Kobayashiら(1991)は、シトルリン血症(215700)の症例において、ASS遺伝子のCpGジヌクレオチドのCからTへの転移に起因するR86C変異を報告した。彼らは、シトルリン血症を引き起こす9つのミスセンス変異のうち8つがCpGジヌクレオチドにおける同様の転移を伴うと述べている。ヒトにおける9個のミスセンス変異のうち6個は、哺乳類4種、酵母、細菌3種で完全に保存されているアミノ酸位置に生じている。ヒトのシトルリン血症を引き起こす変異は極めて異質であり、1991年までに研究された非血族はすべて複合ヘテロ接合体であることが判明している。

.0013 古典的シトルリン血症
ass1, arg279ter
RNA陰性対立遺伝子を持つシトルリン血症(215700)患者において、Liら(2001)はASS遺伝子のcDNAのヌクレオチド835でCからTへの転移があり、エクソン12内のCGAアルギニンコドンがTGA終止コドンに変換されていることを報告した(R279X)。患者はR279X変異とIVS6-2A-G変異の複合ヘテロ接合体であった（603470.0003）。R279X変異がスプライシングを変化させる兆候はなく、mRNAの減少を引き起こす最も可能性の高い欠陥は、核関連mRNAの存在量に影響を及ぼすナンセンス媒介mRNA崩壊であると思われた。R279X対立遺伝子からのmRNAは正常レベルの2％以下であると推定された。

.0014 シトルリン血症、古典的
ASS1, ARG108LEU
古典的シトルリン血症患者(215700)において、Haberleら(2002)は、ASS遺伝子のヌクレオチド323におけるGからTへの複合ヘテロ接合性を同定し、その結果、arg108からleuへの置換、およびイントロン13のドナー部位の下流の+5位におけるGからAへの転移を同定した(603470.0017)。

.0015 シトルリン血症、軽度
ass1, trp179arg
Haberleら(2002)は、2家系の兄弟姉妹において、ASS遺伝子の535番目のヌクレオチドにT-C遷移を同定し、その結果、trp179からargへの置換が生じ、軽度のシトルリン血症に関連していることを明らかにした(215700参照)。両家はトルコ系で、両親は血縁関係にあった。患児のうち3人は無症状であった。4人目は軽度の精神遅滞であった。酵素活性は7〜26％であった。シトルリンの血漿レベルは古典的なシトルリン血症よりもかなり低かった。

.0016 シトルリン血症、軽度
ass1, gly362val
Haberleら(2002)は近親血縁のトルコ人家族において、無症候性シトルリン血症(215700参照)はASS遺伝子のヌクレオチド1085におけるGからTへの転座によって引き起こされ、その結果gly362からvalへの置換が生じることを発見した。

.0017 古典的シトルリン血症
ASS1, IVS6, G-A, +5
603470.0014およびHaberleら(2002)を参照。

.0018 古典的シトルリン血症
ASS1, IVS15, G-C, -1
新生児シトルリン血症(215700)の患者において、Kobayashiら(1990)はASS遺伝子のイントロン15の最後のヌクレオチドにGからCへの転座を発見した。この変異はASS mRNAのエクソン16に7塩基の欠失をもたらした。

Potterら(2004)は、新生児スクリーニングで診断され、2回の妊娠に成功した成人女性患者において、この変異を新規ミスセンス変異(603470.0019)との複合ヘテロ接合で発見した。

Gucerら(2004)は、重度の新生児シトルリン血症で、早期肝硬変と肝性脳症のため17ヵ月齢で死亡した女児において、このホモ接合性のスプライス部位変異を同定した。

.0019 古典的シトルリン血症
ASS1, LYS310GLN
新生児スクリーニングで診断され、Whelanら(1976)によって報告されていたシトルリン血症(215700)の成人女性において、Potterら(2004)は、ASS遺伝子における変異の複合ヘテロ接合を発見した。以前に報告されたスプライス部位の変異がイントロン15（603470.0018）に認められ、もう一方の対立遺伝子には、コドン310（K310Q）でグルタミンがリジンに置換するエクソン13の928A-Cトランスバージョンという新規のミスセンス変異が認められた。子供の頃、シトルリン濃度が高いにもかかわらず症状がなかったというのは新しいことであった。彼女は2回の妊娠に成功した。

www.omim.org/entry/603470