カルバモイルリン酸シンテターゼ欠乏症の理解：酵素機能に対する臨床変異の影響

尿素サイクルの劣性遺伝性誤差であるカルバモイルリン酸シンテターゼI（CPSI）欠乏は、生命を脅かす高アンモナ血症を引き起こします。CPSIは、n-アセチル-L-グルタミン酸によってアロステリックに活性化され、3つのステップでカルバモイルリン酸（CP）を合成するマルチドメイン1500-レシド肝臓ミトコンドリアマトリックスタンパク質です。ATPによるリン酸化。CPSI欠乏症の患者ではCPSIのいくつかのミスセンス変異が報告されていますが、実際の病原性の潜在能とこれらの変異の酵素に対する効果は非特性のままです。大腸菌CPSの構造が既知であり、その過剰発現と精製のシステムが利用可能であるため、酵素大サブユニット（A126M、R169H、Q262P、N301K、P360L、P360Lに影響を与えるE.COLI CPSの8つの部位指向変異体を構築および精製しました。V640R、R675L、S789P）対応するミスセンスと相同ですCPSI欠乏症の患者に発見された変異、その安定性とCPS反応、および異なる反応を反映する部分反応を触媒する能力を研究し、全体的および部分的な反応の基質動態を分析します。結果は、すべての変異が酵素を完全に不活性化することなくCP合成を大幅に減少させることを示しています（少なくとも1つの部分反応の触媒に反映されているように）、これらの変異の1つが顕著な酵素不安定性を引き起こし、Eの使用を検証します。CPSI欠乏症の病原性試験モデルとしての大腸菌CPS。報告された臨床変異の因果関係が支持され、突然変異によって引き起こされる狂気が特定され、変異された残基の特定の役割が明らかになります。特に、調査結果は、カーバメートのリン酸化と、K（+）を調整するループのアロステリック活性化の重要性を強調し、CPS安定性に対するサブユニット間相互作用の重要な役割を強調し、両方のリン酸化部位での蓋の開口部が協調していることを示唆しています。

Carbamoyl phosphate synthetase I (CPSI) deficiency, a recessively inherited error of the urea cycle, causes life-threatening hyperammonaemia. CPSI is a multidomain 1500-residue liver mitochondrial matrix protein that is allosterically activated by N-acetyl-l-glutamate, and which synthesises carbamoyl phosphate (CP) in three steps: bicarbonate phosphorylation by ATP, carbamate synthesis from carboxyphosphate and ammonia, and carbamate phosphorylation by ATP. Several missense mutations of CPSI have been reported in patients with CPSI deficiency, but the actual pathogenic potential and effects on the enzyme of these mutations remain non-characterised. Since the structure of Escherichia coli CPS is known and systems for its overexpression and purification are available, we have constructed and purified eight site-directed mutants of E.coli CPS affecting the enzyme large subunit (A126M, R169H, Q262P, N301K, P360L, V640R, R675L, S789P) that are homologous to corresponding missense mutations found in patients with CPSI deficiency, studying their stability and their ability to catalyse the CPS reaction as well as the partial reactions that reflect the different reactional steps, and analysing the substrate kinetics for the overall and partial reactions. The results show that all the mutations significantly decrease CP synthesis without completely inactivating the enzyme (as reflected in the catalysis of at least one partial reaction), that one of these mutations (Q262P) causes marked enzyme instability, and validate the use of E.coli CPS as a pathogenicity testing model for CPSI deficiency. The causality of the reported clinical mutations is supported and the derangements caused by the mutations are identified, revealing the specific roles of the residues that are mutated. In particular, the findings highlight the importance for carbamate phosphorylation and for allosteric activation of a loop that coordinates K(+), stress the key role of intersubunit interactions for CPS stability, and suggest that lid opening at both phosphorylation sites is concerted.