DELTA ALA SYNTHASE--ISOZYMES AND SIDEROBLASTIC ANEMIA
Delta Ala 合酶——同工酶和铁粒幼细胞贫血
基本信息
- 批准号:2444019
- 负责人:
- 金额:$ 25.29万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:1989
- 资助国家:美国
- 起止时间:1989-01-01 至 2000-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:5 aminolevulinate synthase CHO cells DNA footprinting X ray crystallography active sites affinity chromatography cofactor complementary DNA crystallization embryonic stem cell enzyme mechanism gene mutation genetic recombination high performance liquid chromatography human tissue isozymes laboratory rabbit nucleic acid sequence polymerase chain reaction porphyrin biosynthesis protein purification proteolysis sideroblastic anemia site directed mutagenesis transcription factor
项目摘要
The overall objective of the proposed research is to investigate the
biochemistry and biology of the tissue-specific isozymes of human delta-
aminolevulinate synthase (ALA-S), the first enzyme and the rate-limiting
step of heme biosynthesis. These studies of the housekeeping isozyme
(ALAS1) and the erythroid-specific isozyme (ALAS2) are designed to
provide fundamental information and understanding of 1) the
physicokinetic characteristics of the tissue-specific human ALA-S
isozymes, 2) the nature of the normal processing and maturation of the
ALA-s isozymes during their transport and incorporation into
mitochondria, 3) the genetic and phenotypic heterogeneity underlying the
congenital hematological disorder, X-linked sideorblastic anemia (XLSA),
4) the biochemical and cell biologic phenotype resulting from ALAS1
deficiency and 5) the transcriptional regulation of ALAS1 by heme in
HepG2 cells. Our isolation and sequencing of the full-length human cDNAs
and genomic sequences encoding ALAS1 and ALAS2, expression of both
isozymes in prokaryotic and eukaryotic systems, and discovery that
mutations in ALAS2 cause XLSA provide the unique and necessary resources
to accomplish these goals. The cellular processing and mitochondrial
targeting of these isozymes will be studied in a variety of cells
including COS-1. CHO, HePG2, and K562 to determine the cleavage site of
the mitochondrial import leader sequence and the nature of any further
mitochondrial proteolytic processing. The mature mitochondrial forms of
both isozymes will be characterized including pH optima, K, K pyridoxal
5'-phosphate (PLP) binding, pI, stability, molecular weight and shape,
and effects of metals, ions and nucleotide. Purified recombinant ALAS1
and ALAS2 will be used for antibody production and for crystallization
and X-ray diffraction to determine their three-dimensional structures.
Site-directed chemical modification and site-directed mutagenesis will
be used to identify and evaluate residues involved in the active site of
both isozymes, to identify the PLP co-factor binding site, to
characterize the motifs implicated in heme binding, to determine the
residues involved in proteolytic processing and degradation and to detect
sites involved in subunit association. A cellular model for non-
erythroid heme deficiency will be produced by introduction of specific
ALAS1 mutations into murine embryonic stem cells and human HepG2 cells
by homologous recombination. Such heme synthesis-deficient cells could
provide valuable model systems for investigations of various heme-
dependent systems such as generalized cytochrome deficiencies and the
resulting biochemical phenotypes may suggest analogous human genetic
disorders. Efforts will be directed to determine the molecular events
mediating the repression of ALAS1 transcription by heme. A sensitive and
accurate RT-PCR method for the quantitation of ALAS1 mRNA will be used
to evaluate the heme-mediated control of ALAS1 transcription in HepG2
cells. The transcriptionally active regions of the ALAS1 gene will be
identified by DNase I mapping and footprinting and the transcription
factor(s) interacting with these in response to heme will be
characterized.
拟议研究的总体目标是调查
人类δ组织特异性同工酶的生物化学和生物学
氨基乙酰丙酸合酶 (ALA-S),第一种酶和限速酶
血红素生物合成的步骤。 这些关于看家同工酶的研究
(ALAS1) 和红细胞特异性同工酶 (ALAS2) 旨在
提供基本信息并理解 1)
组织特异性人 ALA-S 的物理动力学特征
同工酶,2)正常加工和成熟的性质
ALA-s 同工酶在运输和掺入过程中
线粒体,3)潜在的遗传和表型异质性
先天性血液病、X连锁侧幼细胞性贫血(XLSA)、
4) ALAS1 产生的生化和细胞生物学表型
缺陷和 5) 血红素对 ALAS1 的转录调控
HepG2 细胞。 我们对全长人类 cDNA 进行分离和测序
以及编码 ALAS1 和 ALAS2 的基因组序列,两者的表达
原核和真核系统中的同工酶,并发现
ALAS2 突变导致 XLSA 提供独特且必要的资源
来实现这些目标。 细胞加工和线粒体
将在多种细胞中研究这些同工酶的靶向作用
包括COS-1。 CHO、HePG2 和 K562 以确定酶切位点
线粒体导入前导序列和任何进一步的性质
线粒体蛋白水解加工。 成熟的线粒体形式
两种同工酶的特征包括最适 pH、K、K 吡哆醛
5'-磷酸 (PLP) 结合、pI、稳定性、分子量和形状、
以及金属、离子和核苷酸的影响。 纯化的重组 ALAS1
ALAS2将用于抗体生产和结晶
和 X 射线衍射以确定其三维结构。
定点化学修饰和定点诱变将
用于鉴定和评估参与活性位点的残基
两种同工酶,以确定 PLP 辅因子结合位点,
表征与血红素结合有关的基序,以确定
参与蛋白水解加工和降解的残留物并检测
参与亚基关联的位点。 非细胞模型
红细胞血红素缺乏症将通过引入特定的
小鼠胚胎干细胞和人 HepG2 细胞中的 ALAS1 突变
通过同源重组。 这种血红素合成缺陷的细胞可以
为研究各种血红素提供有价值的模型系统
依赖性系统,例如普遍的细胞色素缺陷和
由此产生的生化表型可能表明类似的人类遗传
失调。 将努力确定分子事件
介导血红素对 ALAS1 转录的抑制。 一个敏感且
将使用准确的 RT-PCR 方法来定量 ALAS1 mRNA
评估 HepG2 中血红素介导的 ALAS1 转录控制
细胞。 ALAS1 基因的转录活性区域是
通过 DNase I 作图、足迹和转录鉴定
与这些因素相互作用以响应血红素的因素将是
特点。
项目成果
期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Familial-skewed X-chromosome inactivation as a predisposing factor for late-onset X-linked sideroblastic anemia in carrier females.
- DOI:10.1182/blood.v96.13.4363
- 发表时间:2000-12
- 期刊:
- 影响因子:20.3
- 作者:M. Cazzola;A. May;G. Bergamaschi;P. Cerani;V. Rosti;D. Bishop
- 通讯作者:M. Cazzola;A. May;G. Bergamaschi;P. Cerani;V. Rosti;D. Bishop
The molecular biology and pyridoxine responsiveness of X-linked sideroblastic anaemia.
- DOI:
- 发表时间:1998
- 期刊:
- 影响因子:10.1
- 作者:A. May;D. Bishop
- 通讯作者:A. May;D. Bishop
Human ABC7 transporter: gene structure and mutation causing X-linked sideroblastic anemia with ataxia with disruption of cytosolic iron-sulfur protein maturation.
- DOI:10.1182/blood.v96.9.3256.h8003256_3256_3264
- 发表时间:2000
- 期刊:
- 影响因子:20.3
- 作者:Soumeya Bekri;G. Kispál;Heike Lange;Edward Fitzsimons;John Tolmie;Roland Lill;David F. Bishop
- 通讯作者:Soumeya Bekri;G. Kispál;Heike Lange;Edward Fitzsimons;John Tolmie;Roland Lill;David F. Bishop
Pyridoxine-refractory congenital sideroblastic anaemia with evidence for autosomal inheritance: exclusion of linkage to ALAS2 at Xp11.21 by polymorphism analysis.
吡哆醇难治性先天性铁粒幼细胞贫血,有常染色体遗传的证据:通过多态性分析排除 Xp11.21 与 ALAS2 的连锁。
- DOI:10.1136/jmg.31.3.213
- 发表时间:1994
- 期刊:
- 影响因子:4
- 作者:Jardine,PE;Cotter,PD;Johnson,SA;Fitzsimons,EJ;Tyfield,L;Lunt,PW;Bishop,DF
- 通讯作者:Bishop,DF
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