DHDDS

dehydrodolichyl diphosphate synthase
HDS
FLJ13102
DS
RP59
hCIT

デヒドロドリチル二リン酸（dedol-PP）合成酵素は、シス型プレニル鎖の伸長を触媒し、糖タンパク質の生合成において重要な役割を果たす酵素です。この酵素は、糖脂質キャリアーとして機能するドリコールのポリプレニル骨格を生成します。ドリコールは、糖タンパク質のN-結合型糖鎖付加における糖鎖前駆体を輸送するために必要です。つまり、dedol-PP合成酵素は、糖鎖の合成を補助し、タンパク質の適切な折りたたみと機能に寄与する重要な役割を持っています（Endo et al., 2003）。

ドリコールとは、糖タンパク質の合成において重要な役割を果たすポリイソプレノイド脂質の一種です。ドリコールは、動物細胞や真核生物の細胞膜に存在し、糖鎖のN-結合型糖鎖付加（N-グリコシル化）という過程において重要な役割を果たします。この過程では、ドリコールが糖鎖の前駆体を運ぶ「キャリアー」として機能し、糖鎖をタンパク質に付加するのを補助します。

具体的には、ドリコールはドリコールリン酸（dolichol phosphate）という活性型の形で細胞内に存在し、粗面小胞体（ER）で糖鎖の合成と転送に関与します。ドリコールリン酸は、糖鎖の前駆体を小胞体内膜に固定し、N-グリコシル化の過程で糖鎖を新たに合成されたタンパク質に転送する役割を果たします。このプロセスは、タンパク質の機能や構造にとって非常に重要です。

ドリコールの欠乏や機能不全は、タンパク質の糖鎖付加の異常を引き起こし、遺伝性疾患である「糖鎖付加異常症（Congenital Disorders of Glycosylation: CDG）」の原因となります。

ポリプレニル骨格とは、繰り返し単位のイソプレン（C5H8）から構成される長い炭化水素鎖のことを指します。この骨格は、さまざまな脂質や分子の基本構造を形成し、生物の細胞膜や代謝経路において重要な役割を果たします。ポリプレニル骨格は、ドリコールやユビキノン（コエンザイムQ）、フィトールなどの分子の中核部分として機能します。

ポリプレニル骨格は、イソプレン単位が「ヘッド・トゥ・テイル（頭尾接合）」で結合してできる直鎖または分枝鎖構造です。この骨格を持つ分子は、多くの異なる生物学的機能に関与していますが、その主な役割は、細胞膜の構成や電子伝達、エネルギー産生に関わる分子の合成です。

?Congenital disorder of glycosylation, type 1bb　先天性グリコシル化異常症1bb型　? 613861 AR　3　

Developmental delay and seizures with or without movement abnormalities 発達遅延および運動異常を伴うまたは伴わないてんかん発作　617836 AD　 3

Retinitis pigmentosa 59 網膜色素変性症59　613861 AR　3　

DHDDS（デヒドロドリチル二リン酸合成酵素）は、細胞内でシス型プレニル鎖の伸長を触媒する酵素で、ドリコールやその他のポリプレニル脂質の合成に重要な役割を果たします。Endoら（2003）は、データベース検索を行い、DHDDSをクローニングし、そのタンパク質が真核生物や原核生物に共通するシス型プレニル鎖伸長酵素の保存領域を持っていることを確認しました。この酵素は、大腸菌由来のウンデカプレニル二リン酸合成酵素（UPS）や出芽酵母由来のdedol-PP合成酵素と相同性があり、特に精巣と腎臓で高発現が認められました。

さらに、Zelingerら（2011）は、ヒトのさまざまな組織でDHDDSの発現を調べ、網膜で特に強い発現が確認されました。網膜サンプルでは、選択的スプライシングによって異なるバリアントも発現しており、その中には機能的なタンパク質をコードする可能性のあるものが含まれていました。

DHDDSは、タンパク質N-グリコシル化に関与する糖タンパク質の合成にも関連しており、遺伝的異常が視覚障害や神経系の異常に関与することが報告されています。

Endoら（2003年）は、DHDDS遺伝子が8つのコーディングエクソンを含んでおり、遺伝子全体の長さが37kbを超えることを明らかにしました。これに対し、Zelingerら（2011年）は、DHDDS遺伝子には実際には9つのエクソンが含まれていることを指摘し、そのうち最初のエクソン（エクソン1）はノンコーディングであることを発見しました。つまり、遺伝子の構成についてのさらなる解明が行われ、DHDDS遺伝子の構造に関するより正確な理解が得られたことになります。

遠藤ら（2003年）は、DHDDS遺伝子を染色体1p35にマッピングしましたが、後にZelingerら（2011年）は、より精密な解析によりDHDDS遺伝子を染色体1p36.11に位置付けました。このように、後の研究でより正確な染色体上の位置が明らかにされ、DHDDS遺伝子のマッピングに関する理解が進展しました。

Endoら（2003年）は、DHDDS遺伝子をクローニングし、酵母を形質転換させてシスプレニルトランスフェラーゼ活性を実証しました。放射性標識したイソペンテニル二リン酸とファルネシル二リン酸を基質として使用し、ヒト組織から単離されたドリコールと一致するC90、C95、C100の鎖長を持つドリコールが生成されることを確認しました。この実験は、DHDDSがポリプレニル鎖の伸長を触媒し、ドリコールを生成する役割を果たすことを示しました。

その後、Kharelら（2004年）は、酵母2ハイブリッドスクリーニングにより、NPC2というDHDDS結合タンパク質を同定しました。Harrisonら（2011年）は、小胞体（ER）タンパク質であるNGBRがDHDDSを安定化させることを発見し、DHDDSとNGBRが互いに相互作用し、機能的に結びついていることを示しました。さらに、Zelingerら（2011年）は、ヒト網膜でDHDDSの免疫組織化学的解析を行い、特に錐体および桿体の光受容体で強い発現が確認されました。

この一連の研究は、DHDDSがドリコール生合成において重要な役割を果たし、視覚系を含むさまざまな生物学的プロセスに関与していることを示しています。

網膜色素変性症59

網膜色素変性症（RP59; 613861）は、視細胞の変性を引き起こし、視力低下や失明につながる遺伝性疾患です。Zuchnerら（2011年）は、RP59を発症したアシュケナージ系ユダヤ人の3人の兄弟姉妹において、DDHD1遺伝子のホモ接合型ミスセンス変異（K42E; 608172.0001）を特定しました。この変異は発症していない兄弟には存在せず、影響を受けていない両親はヘテロ接合型でした。また、この変異はアシュケナージ系ユダヤ人集団でのみ確認され、他の人種集団では検出されていません。

Zelingerら（2011年）は、アシュケナージ系ユダヤ人RP患者123人中15人（12%）でK42E変異のホモ接合性を確認しましたが、他の網膜疾患を持つ患者や異なる人種の集団では見られませんでした。この変異は、アシュケナージ系ユダヤ人集団におけるキャリア頻度が0.3%であると報告されています。

さらに、Wenら（2013年）は、K42E変異を持つRP患者で短縮型血漿および尿中ジホスホリパーゼレベルが上昇していることを発見し、このバイオマーカーが診断に有用である可能性を示しました。

先天性グリコシル化異常症1bb型

先天性グリコシル化異常症1bb型（CDG1BB）は、DHDDS遺伝子の変異によって引き起こされる重篤な遺伝性疾患です。Sabryら（2016）は、致死性のCDG1BBを発症した男性乳児において、DHDDS遺伝子のナンセンス変異（608172.0004）とスプライス部位変異（608172.0005）の複合ヘテロ接合性を発見しました。患者の細胞では、異常なスプライシングにもかかわらず、正常なDHDDS mRNAが20〜25％残存し、DHDDS活性は35％でした。また、患者の血漿ではタンパク質の低グリコシル化が観察され、線維芽細胞ではドリコール結合型オリゴ糖の異常な短縮が確認されました。

さらに、この患者はALG6遺伝子のF304S多型も持っており、この多型は糖鎖形成異常症の重症度を悪化させる可能性があると考えられています。この患者の表現型は、同じ遺伝子に変異があるRP59患者と比較しても、はるかに重篤であることが指摘されています。

発達遅延および運動異常を伴うまたは伴わないてんかん発作DEDSM

発達遅延および運動異常を伴うまたは伴わないてんかん発作（DEDSM; 617836）は、DHDDS遺伝子に関連する希少な遺伝性疾患です。Hamdan ら（2017年）は、この疾患を持つ無関係な5人の患者において、DHDDS遺伝子に新規のヘテロ接合性ミスセンス変異（R37HおよびR211Q）を発見しました。これらの変異は、発達遅延やてんかん発作を示す複数の患者コホートを対象に全エクソームまたは全ゲノムシークエンシングによって同定されました。患者の細胞での研究は行われていませんが、Hamdan らは、これらの変異が機能獲得効果やドミナントネガティブ効果を持つ可能性を示唆しています。

この研究により、DHDDS遺伝子の変異が発達遅延やてんかん発作の原因となることが示唆されており、さらなる機能的研究が求められています。

Zuchner 氏らは、ゼブラフィッシュにおける **Dhdds** 遺伝子の機能をモルフォリノを用いてノックダウンする研究を行いました。その結果、ゼブラフィッシュのモルフォ体は、通常見られる明かりのオンオフに対する典型的な逃避反応を示しませんでした。また、顕微鏡検査により、これらのモルフォ体では網膜の光受容体の外側部分が非常に短くなるか、完全に欠如していることが確認されました。さらに、モルフォ体の約3分の1では、小さな目やわずかに腹側に屈曲した体軸が見られ、発生異常が明らかになりました。

この研究は、Dhdds遺伝子が視覚機能や体の発生に重要な役割を果たしていることを示唆しており、ゼブラフィッシュのモデルを通じてヒトの病態理解に役立つ可能性があることを示しています。

.0001 網膜色素変性症 59
DHDDS、LYS42GLU
網膜色素変性症（RP59; 613861）のアシュケナージ系ユダヤ人の家族に属する3人の患者において、Zuchner ら（2011）は、DHDDS 遺伝子のエクソン3における124A- DHDDS遺伝子のエクソン3における124A-Gトランジションのホモ接合性を特定しました。その結果、ファルネシルリン酸の触媒中心および基質結合部位の近くに位置する高度に保存された残基において、リジン42がグルタミン酸（K42E）に置換されました。影響を受けていない両親は、この突然変異のヘテロ接合型であり、717人のアシュケナージ系ユダヤ人の対照者のうち8人でもヘテロ接合型として検出されましたが、アシュケナージ系ユダヤ人ではないことが確認された6,977人の対照者では検出されませんでした。また、ゲノムワイドの遺伝子型データが利用できなかった5,893人の追加の白人対照者でも、このバリアントが1回検出されました。

Zelinger ら（2011年）は、15家族20人のRP患者のアシュケナージ系ユダヤ人において、DHDDS遺伝子のエクソン3におけるE42K創始者変異のホモ接合性を特定しました。

Sabry ら（2016年）は、K42Eバリアントは、オルソログRER2を欠く酵母における成長障害を相補できないことを実証し、これは機能喪失と一致する結果でした。また、この変異を導入した酵母ではカルボキシペプチダーゼYの低グリコシル化も示されました。これらの欠陥は野生型DHDDSで回復しました。

0.0002 発達遅延およびてんかん発作（運動異常を伴う場合と伴わない場合
DHDDS、ARG37HIS
発達遅延およびてんかん発作（運動異常を伴う場合と伴わない場合）を患う2人の患者（indvSGおよびHSJ0762）において（DEDSM; 617836）、Hamdan et al.（2017）は、DHDDS遺伝子におけるde novoヘテロ接合性c.1 10G-A 変異（c.110G-A、NM_024887.3）を同定しました。これは、触媒ドメイン内の保存された残基におけるアルギニン37からヒスチジンへの置換（R37H）を引き起こします。エクソームまたはゲノム全体のシーケンスにより発見され、サンガーシーケンスにより確認されたこの変異は、エクソームバリアントサーバー、1000ゲノムプロジェクト、ExACなどの公開データベースに対してフィルタリングされました。このバリアントの機能研究や患者細胞の研究は実施されていませんが、著者は機能獲得またはドミナントネガティブ効果を仮定しています。

0.0003 発達遅延およびてんかん発作（運動異常を伴う場合と伴わない場合）
DHDDS、ARG211GLN
発達遅延および運動異常を伴うまたは伴わないてんかん発作（DEDSM; 617836）を有する3人の無関係な患者（indvEF、MDB31882、およびindvNCJ）において、Hamdanら（2017）は、DHDDS遺伝子におけるde novoヘテロ接合性c. DHDDS遺伝子におけるde novoヘテロ接合型c.632G-Aトランジション（c.632G-A、NM_024887.3）が同定され、保存されたIPPドメインの残基でarg211-to-gln（R211Q）置換が起こりました。エクソームシーケンスにより発見され、サンガーシーケンスにより確認されたこの変異は、Exome Variant Server、1000 Genomes Project、ExACなどの公共データベースに対してフィルタリングされました。このバリアントの機能研究や患者細胞の研究は実施されていませんが、著者は機能獲得またはドミナントネガティブ効果を仮定しています。

0.0004 先天性グリコシル化異常症1bb型（1人の患者）
DHDDS、TRP74TER
致死性先天性グリコシル化異常症1bb型（CDG1BB、613861参照）の男性乳児において、Sabry ら（2016）はDHDDS遺伝子における複合ヘテロ接合性変異を同定しました。エクソン4におけるc.192G-Aトランジション（c.192G-A、NM_020438）により 、トリプトファン74番目のスレオニンへの置換（W74X）をもたらし、また、イントロン5におけるAからGへの転移（c.441-24A-G; 608172.0005）は、スプライシング異常、フレームシフト、早期終結（Cys148GlufsTer11）をもたらすことが予測されます。この突然変異は、ジホスホリパーゼD合成に必要な遺伝子のシークエンシングにより発見され、この家族の障害と分離しました。 インビトロでの機能研究により、W74Xバリアントは、オルソログRER2を欠く酵母における成長障害を補うことができないことが示されました。 また、この突然変異を導入した酵母は、カルボキシペプチダーゼYの低グリコシル化を示しました。 これらの欠陥は、野生型DHDDSにより回復させることができました。 研究室での研究により、血漿タンパク質の低グリコシル化が示されました。患者の線維芽細胞では、短縮型ドリコール結合型オリゴ糖のレベルが上昇しており、患者由来のミクロソームではドリコールリン酸のレベルが低下していました。生化学的所見は、先天性グリコシル化異常症I型と一致していました。患者の細胞では、リーキー・スプライス・サイト変異によるものと思われる正常なDHDDS mRNAが20～25%残存しており、また、コントロールと比較してDHDDS活性が35%残存していました。また、患者は ALG6 遺伝子（604566）のホモ接合型 F304S 多型も有しており、これは糖鎖形成経路の他の遺伝子に変異を有する患者において、疾患を悪化させる疾患修飾因子であると考えられています。

0005 先天性グリコシル化異常症1bb型（1人の患者DHDDS、IVS5、-24、A-G
先天性グリコシル化異常症1bb型（CDG1BB、613861参照）の患者で複合ヘテロ接合体の状態で発見されたDHDDS遺伝子のイントロン5におけるA-Gトランジション（c.441-24A-G、NM_020438）に関する考察については、 Sabry ら (2016 年) による先天性グリコシル化異常症 1bb 型 (CDG1BB; 613861 を参照) の患者で複合ヘテロ接合型であることが判明した DHDDS 遺伝子のイントロン 5 における A-to-G 変異 (c.441-24A-G, NM_020438)。

www.omim.org/entry/608172