N-アセチル-D-グルコサミンキナーゼの構造と機能に対するミスセンスバリアントの有害な影響に関する計算洞察

N-アセチルグルコサミン（GLCNAC）-6-リン酸を合成する哺乳類のアミノ糖代謝経路、N-アセチルグルコサミンキナーゼ（NAGK）の酵素は、マイトーシス、軸索、脱と脱と樹脂、セクリッドマリング、セクリックマリング、セクライブの成長中、軸索および脱骨の成長中に、軸索および樹液が存在する酸素および脱骨の成長中にダイニン機能を促進することが報告されています。酵素活性。非酵素構造機能は遺伝的変異によって変化する可能性があるため、NAGK遺伝子における非同義語単核多型（NSSNP）の病理学的効果を解読することを目的としたこの研究で努力しました。Molecular Dynamics（MD）シミュレーションとタンパク質間 - タンパク質ドッキングシミュレーションを含む統合された計算アプローチを使用して、ダメージを与えたNSSNPとその詳細な構造的および機能的結果を特定しました。この分析では、NAGKの小さな（G11RおよびG32R）と大規模（G120EおよびA156D）ドメインの両方に位置する高度に保存された機能的である4つの最も損傷したバリアント（G11R、G32R、G120E、およびA156D）が明らかになりました。G11RはATP結合領域にあり、大規模ドメイン（G120EおよびA156D）に存在するバリアントは、ATPおよび基質結合部位を含む両方のドメインの構造組織に大幅な変化を誘導することがわかりました。さらに、タンパク質 - タンパク質ドッキングとMM-GBSA結合エネルギー計算によって明らかにされたように、すべてのバリアントは、NagkとDyneinのサブユニットDynlrb1の間の結合エネルギーを減少させることがわかりました。これらの発見が将来の研究を指示し、NAGK機能の喪失におけるこれらのバリアントの役割と神経発達障害におけるそれらの役割についてより多くの洞察を得ることを願っています。

An enzyme of the mammalian amino-sugar metabolism pathway, N-acetylglucosamine kinase (NAGK), that synthesizes N-acetylglucosamine (GlcNAc)-6-phosphate, is reported to promote dynein functions during mitosis, axonal and dendritic growth, cell migration, and selective autophagy, which all are unrelated to its enzyme activity. As non-enzymatic structural functions can be altered by genetic variation, we made an effort in this study aimed at deciphering the pathological effect of nonsynonymous single-nucleotide polymorphisms (nsSNPs) in NAGK gene. An integrated computational approach, including molecular dynamics (MD) simulation and protein-protein docking simulation, was used to identify the damaging nsSNPs and their detailed structural and functional consequences. The analysis revealed the four most damaging variants (G11R, G32R, G120E, and A156D), which are highly conserved and functional, positioned in both small (G11R and G32R) and large (G120E and A156D) domains of NAGK. G11R is located in the ATP binding region, while variants present in the large domain (G120E and A156D) were found to induce substantial alterations in the structural organizations of both domains, including the ATP and substrate binding sites. Furthermore, all variants were found to reduce binding energy between NAGK and dynein subunit DYNLRB1, as revealed by protein-protein docking and MM-GBSA binding energy calculation supporting their deleteriousness on non-canonical function. We hope these findings will direct future studies to gain more insight into the role of these variants in the loss of NAGK function and their role in neurodevelopmental disorders.