[发明专利]参与代谢途径的基因的受损等位基因以及用于检测和使用其的方法

说明书

政府资助

本发明是在Defense Advanced Research Projects Agency和U.S. Army Research Office(#W911NF-06-1-0166)和National Institutes for Health(GM072859)的政府支助下进行的。美国政府确实具有本发明的某些权利。

发明领域

本发明涉及影响代谢的酶变体、其对辅因子的功能敏感度以及用于检测编码此类酶变体的受损等位基因和测定其对辅因子的敏感度的测定。

背景

叶酸/高半胱氨酸代谢途径构成代谢叶酸和/或影响高半胱氨酸的酶和酶途径的网络。所述途径通过甲硫氨酸合酶反应相联系，并且细胞培养物、动物模型系统中和人中的边缘性叶酸缺乏削弱高半胱氨酸再甲基化(参见，例如，Stover PJ.2004.Physiology of folate and vitamin B12 in health and disease.Nutr Rev 62：S3-12)。

已将叶酸不足与神经管缺陷(“NTD”)以及其他出生缺陷和不利的怀孕结果例如口面裂(orofacial cleft)、先兆子痫、早产/低出生体重和反复早期自发性流产相关联(参见，例如，Mills等人，1995.Homocysteine metabolism in pregnancies complicated by neural tube defects.Lancet 345：149-1151)。叶酸不足还与心血管疾病、冠状动脉疾病、缺血性中风、动脉粥样硬化、血栓形成、视网膜动脉闭塞、唐氏综合征(Down′s Syndrome)、结直肠癌、乳腺癌、肺癌、前列腺癌、抑郁症、精神分裂症、阿尔茨海默病/痴呆、年龄相关性黄斑变性和青光眼关联。

叶酸/高半胱氨酸代谢途径中的所有代谢步骤都潜在地与和叶酸不足和/或高半胱氨酸代谢相关的状况和疾病相关。涉及的参与叶酸/高半胱氨酸代谢的酶包括例如双功能酶AICAR转甲酰酶和IMP环水解酶(ATIC)、甘氨酰胺核糖核苷酸转甲酰基酶(GART)、甲硫氨酸腺苷转移酶I，α(MAT1A)、甲硫氨酸腺苷转移酶II，α(MAT2A)、亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)和次甲基四氢叶酸合成酶(MTHFS)。叶酸不足还削弱由S-腺苷-甲硫氨酸(“SAM”)介导的甲基化，其是MTHFR和CBS的变构抑制剂(参见，例如，Kraus等人，1999.Cystathionine β-synthase mutations in homocystinuria.Hum Mut 13：362-375；Daubner等人，1982.In Flavins and Flavoproteins，eds.Massey，V.& Williams，C.H.(Elsevier，New York)，pp.165-172)。在NTD发育的机制中已提及S-腺苷-高半胱氨酸：S-腺苷-甲硫氨酸(SAH/SAM)的比升高。

5，10-亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)参与其中将高半胱氨酸转化成甲硫氨酸的叶酸依赖性多步骤途径。高半胱氨酸的减少的转化可导致高同型半胱氨酸血症(hyperhomocysteinemia)。

已鉴定了与临床MTHFR缺陷(一种常染色体隐性遗传病症)相关的MTHFR的几个罕见突变。MTHFR缺陷的临床症状是高度可变的，其包括发育延迟、运动和步态异常、癫痫发作(seizure)和早期血管疾病(premature vascular disease)。

MTHFR的常见多态性也已得到描述，包括功能受损的等位基因A222V。常见多态性与疾病的遗传关联性不是始终一致的。这可能部分因为掩盖疾病的潜在风险的叶酸可获得性的补偿效应以及迄今仍未鉴定到的低频受损等位基因对此类疾病的贡献。有趣地，已将常见多态性与化疗剂例如甲氨蝶呤和5-氟尿嘧啶的功效和毒性的个体差异相关联。

已描述了酵母基因met11的功能互补测定(Shan等人，JBC，274：32613-32618，1999)。在该测定中显示，野生型人MTHFR与酿酒酵母(S.cerevisiae.)中的met11突变互补。然而，该测定对由MTHFR突变引起的活性的量的变化不敏感，如由与野生型酶相比较功能受损的等位基因A222V互补酵母突变的相似能力所证明的；该测定对叶酸可获得性的作用也不敏感。