AASS,即α-氨基己二酸半醛合酶,是一种编码双功能酶的基因,负责L-赖氨酸的降解。赖氨酸是一种必需氨基酸,对于蛋白质的合成和多种生物化学过程至关重要。AASS基因编码的酶参与赖氨酸降解途径中的多个步骤,包括α-氨基己二酸半醛的合成和赖氨酸转化为α-氨基己二酸半醛。该基因突变会导致赖氨酸降解障碍,进而引发一系列代谢性疾病。
赖氨酸降解障碍主要包括两种类型:I型和II型。I型赖氨酸降解障碍(也称为家族性高赖氨酸血症)是一种罕见的常染色体隐性遗传病,患者体内AASS基因突变导致赖氨酸降解途径中的α-酮戊二酸活性降低。I型赖氨酸降解障碍通常被认为是良性的代谢变异,患者可能没有任何临床症状或仅有轻微的智力障碍和发育迟缓[1]。然而,在一些患者中,赖氨酸降解障碍可能与其他基因的缺失共同导致更严重的神经疾病,如痉挛性四肢瘫痪、智力障碍和癫痫[2]。
II型赖氨酸降解障碍(也称为高赖氨酸血症II型)是一种较为严重的代谢性疾病,患者体内AASS基因突变导致赖氨酸降解途径中的赖氨酸α-酮戊二酸还原酶(LKR)或赖氨酸降解酶(SDH)活性降低。II型赖氨酸降解障碍患者通常表现为严重的智力障碍、发育迟缓、癫痫和小脑发育不良[3]。研究发现,II型赖氨酸降解障碍患者脑内赖氨酸和阿拉伯糖醛的积累会导致神经元发育受损,进而影响大脑功能。阿拉伯糖醛的积累会抑制葡萄糖-6-磷酸异构酶(GPI)的神经营养作用,从而影响神经元发育[3]。
除了与赖氨酸降解障碍相关外,AASS基因还与其他疾病有关。研究发现,AASS基因的表达水平与糖尿病肾病的发生和发展有关。糖尿病肾病是一种常见的糖尿病并发症,患者体内AASS基因的表达水平升高可能与肾小管细胞功能障碍和免疫细胞浸润有关[4]。此外,AASS基因还与胰岛素抵抗的发生和发展有关。胰岛素抵抗是2型糖尿病的早期阶段,患者体内AASS基因的表达水平升高可能与肌肉和脂肪组织功能障碍有关[5]。
AASS基因的研究不仅有助于深入理解赖氨酸降解途径的生物学功能和疾病发生机制,还为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。例如,通过肝脏定向基因治疗可以纠正赖氨酸降解途径的缺陷,从而治疗赖氨酸降解障碍。此外,通过调节AASS基因的表达水平可以改善糖尿病肾病和胰岛素抵抗等疾病的治疗效果。
综上所述,AASS基因在赖氨酸降解途径中发挥重要作用,其突变会导致赖氨酸降解障碍,进而引发一系列代谢性疾病。AASS基因还与其他疾病有关,如糖尿病肾病和胰岛素抵抗。AASS基因的研究不仅有助于深入理解赖氨酸降解途径的生物学功能和疾病发生机制,还为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。
参考文献:
1. Houten, Sander M, Te Brinke, Heleen, Denis, Simone, Wanders, Ronald Ja, Duran, Marinus. 2013. Genetic basis of hyperlysinemia. In Orphanet journal of rare diseases, 8, 57. doi:10.1186/1750-1172-8-57. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23570448/
2. Marinella, G, Pascarella, F, Vetro, A, Orsini, A, Battini, R. 2024. Hyperlysinemia, an ultrarare inborn error of metabolism: Review and update. In Seizure, 120, 135-141. doi:10.1016/j.seizure.2024.06.020. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38991296/
3. Guo, Ye, Wu, Junjie, Wang, Min, Yang, Chonglin, Guo, Weixiang. 2022. The Metabolite Saccharopine Impairs Neuronal Development by Inhibiting the Neurotrophic Function of Glucose-6-Phosphate Isomerase. In The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 42, 2631-2646. doi:10.1523/JNEUROSCI.1459-21.2022. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35135854/
4. Yan, Qiaofang, Du, Yuanyuan, Huang, Fei, Han, Liqiao, Huang, Xianzhang. 2024. Identification of mitochondria-related genes as diagnostic biomarkers for diabetic nephropathy and their correlation with immune infiltration: New insights from bioinformatics analysis. In International immunopharmacology, 142, 113114. doi:10.1016/j.intimp.2024.113114. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39265357/
5. Lutter, Dominik, Sachs, Stephan, Walter, Marc, Bergman, Bryan C, Hofmann, Susanna M. 2023. Skeletal muscle and intermuscular adipose tissue gene expression profiling identifies new biomarkers with prognostic significance for insulin resistance progression and intervention response. In Diabetologia, 66, 873-883. doi:10.1007/s00125-023-05874-y. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36790478/