Structure-Based Analysis of Five Novel Disease-Causing Mutations in 21-Hydroxylase-Deficient Patients
pmid: 21264314
pmc: PMC3019215
Structure-Based Analysis of Five Novel Disease-Causing Mutations in 21-Hydroxylase-Deficient Patients
L'hyperplasie congénitale des surrénales (ACS) due à un déficit en 21-hydroxylase est l'erreur congénitale du métabolisme la plus fréquente et représente 90 à 95 % des cas d'ACS. L'enzyme affectée, P450C21, est codée par le gène CYP21A2, situé avec un pseudogène CYP21A1P d'identité de séquence nucléotidique à 98 %, sur le chromosome 6p21.3. Même si la plupart des patients sont porteurs de mutations dérivées du CYP21A1P, un nombre croissant de mutations nouvelles et rares dans les allèles pathogènes ont été trouvées au cours des dernières années. Dans le présent travail, nous décrivons cinq nouvelles mutations du CYP21A2, p.R132C, p.149C, p.M283V, p.E431K et un décalage de cadre g.2511_2512delGG, chez quatre patients non classiques et un patient souffrant de perte de sel en Argentine. Toutes les nouvelles mutations ponctuelles sont localisées dans les résidus de protéines CYP21 qui sont conservés dans toutes les espèces de mammifères, et aucune d'entre elles n'a été trouvée chez les individus témoins. Les mécanismes pathogènes putatifs des nouveaux variants ont été analysés in silico. Une structure tridimensionnelle du CYP21 a été générée par modélisation d'homologie et l'algorithme de conception de protéine FoldX a été utilisé pour calculer les changements de stabilité de la protéine CYP21A2. Notre analyse a révélé des changements dans la stabilité des protéines ou dans la charge de surface des enzymes mutantes, qui pourraient être liés à la manifestation clinique trouvée chez les patients.
La hiperplasia suprarrenal congénita (HSC) debida a la deficiencia de 21-hidroxilasa es el error congénito más frecuente del metabolismo y representa el 90-95% de los casos de HSC. La enzima afectada, P450C21, está codificada por el gen CYP21A2, ubicado junto con un pseudogen CYP21A1P de identidad de secuencia de nucleótidos del 98%, en el cromosoma 6p21.3. A pesar de que la mayoría de los pacientes portan mutaciones derivadas de CYP21A1P, en los últimos años se ha encontrado un número creciente de mutaciones nuevas y raras en los alelos causantes de la enfermedad. En el presente trabajo, describimos cinco mutaciones novedosas de CYP21A2, p.R132C, p.149C, p.M283V, p.E431K y un cambio de marco g.2511_2512delGG, en cuatro pacientes no clásicos y uno con pérdida de sal de Argentina. Todas las mutaciones puntuales novedosas se encuentran en los residuos de la proteína CYP21 que se conservan en todas las especies de mamíferos, y ninguna de ellas se encontró en los individuos de control. Los supuestos mecanismos patogénicos de las nuevas variantes se analizaron in silico. Se generó una estructura tridimensional de CYP21 mediante modelado de homología y se utilizó el algoritmo de diseño de proteínas FoldX para calcular los cambios en la estabilidad de la proteína CYP21A2. Nuestro análisis reveló cambios en la estabilidad de la proteína o en la carga superficial de las enzimas mutantes, lo que podría estar relacionado con la manifestación clínica encontrada en los pacientes.
Congenital adrenal hyperplasia (CAH) due to 21-hydroxylase deficiency is the most frequent inborn error of metabolism, and accounts for 90-95% of CAH cases. The affected enzyme, P450C21, is encoded by the CYP21A2 gene, located together with a 98% nucleotide sequence identity CYP21A1P pseudogene, on chromosome 6p21.3. Even though most patients carry CYP21A1P-derived mutations, an increasing number of novel and rare mutations in disease causing alleles were found in the last years. In the present work, we describe five CYP21A2 novel mutations, p.R132C, p.149C, p.M283V, p.E431K and a frameshift g.2511_2512delGG, in four non-classical and one salt wasting patients from Argentina. All novel point mutations are located in CYP21 protein residues that are conserved throughout mammalian species, and none of them were found in control individuals. The putative pathogenic mechanisms of the novel variants were analyzed in silico. A three-dimensional CYP21 structure was generated by homology modeling and the protein design algorithm FoldX was used to calculate changes in stability of CYP21A2 protein. Our analysis revealed changes in protein stability or in the surface charge of the mutant enzymes, which could be related to the clinical manifestation found in patients.
فرط تنسج الغدة الكظرية الخلقي (CAH) بسبب نقص 21 -هيدروكسيلاز هو الخطأ الخلقي الأكثر شيوعًا في التمثيل الغذائي، ويمثل 90-95 ٪ من حالات فرط تنسج الغدة الكظرية الخلقي. يتم ترميز الإنزيم المصاب، P450C21، بواسطة جين CYP21A2، الموجود مع هوية تسلسل نيوكليوتيد 98 ٪ CYP21A1P pseudogene، على كروموسوم 6p21.3. على الرغم من أن معظم المرضى يحملون طفرات مشتقة من CYP21A1P، فقد تم العثور على عدد متزايد من الطفرات الجديدة والنادرة في الأليلات المسببة للأمراض في السنوات الأخيرة. في العمل الحالي، نصف خمسة طفرات جديدة في CYP21A2، p.R132C، p.149C، p.M283V، p.E431K وإزاحة الإطار g.2511_2512delGG، في أربعة مرضى غير كلاسيكيين وواحد يهدرون الملح من الأرجنتين. توجد جميع طفرات النقاط الجديدة في بقايا بروتين CYP21 المحفوظة في جميع أنواع الثدييات، ولم يتم العثور على أي منها في الأفراد المتحكمين. تم تحليل الآليات المسببة للأمراض المفترضة للمتغيرات الجديدة في السيليكو. تم إنشاء بنية CYP21 ثلاثية الأبعاد من خلال نمذجة التماثل وتم استخدام خوارزمية تصميم البروتين FoldX لحساب التغيرات في استقرار بروتين CYP21A2. كشف تحليلنا عن تغيرات في استقرار البروتين أو في الشحنة السطحية للإنزيمات الطافرة، والتي يمكن أن تكون مرتبطة بالمظهر السريري الموجود في المرضى.
- National Scientific and Technical Research Council Argentina
- Experimental Medicine and Biology Institute Argentina
- El Hospital General de Agudos Carlos G. Durand Argentina
- University of Buenos Aires Argentina
- Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales Argentina
Models, Molecular, Congenital Adrenal Hyperplasia, frameshift mutation, sequence analysis, CYP21A2 protein, genotype, Endocrinology, Diabetes and Metabolism, Molecular Biology of Steroidogenesis and Disorders, Clinical Biochemistry, pseudogene, Gene, Congenital, cytochrome P450 2C21, Models, genetics, exon, gene mutation, CYP21A2 protein, human, Allele, Point mutation, Genome, Protein Stability, Q, article, R, Life Sciences, structure analysis, unclassified drug, Steroid 21-Hydroxylase Deficiency, heterozygote detection, protein stability, Mammalia, Medicine, point mutation, Metabolic Disorders and Biochemical Genetics, Algorithms, Research Article, phenotype, Science, Argentina, chemistry, Pseudogene, promoter region, Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Health Sciences, steroid 21 monooxygenase, salt wasting, Frameshift mutation, Genetics, congenital adrenal hyperplasia, Humans, Genetic Predisposition to Disease, human, protein structure, steroid 21 monooxygenase deficiency, Adrenal Hyperplasia, Molecular Biology, Biology, Long-Term Effects of Testosterone on Health, algorithm, Adrenal Hyperplasia, Congenital, 21-Hydroxylase, gene deletion, Inborn Errors of Metabolism, In silico, Congenital adrenal hyperplasia, Mutant, Molecular, nucleotide sequence, case control study, cytochrome P450 2C, Case-Control Studies, FOS: Biological sciences, chromosome 6p, Mutation, chemical structure, Steroid 21-Hydroxylase, mutation, genetic predisposition
Models, Molecular, Congenital Adrenal Hyperplasia, frameshift mutation, sequence analysis, CYP21A2 protein, genotype, Endocrinology, Diabetes and Metabolism, Molecular Biology of Steroidogenesis and Disorders, Clinical Biochemistry, pseudogene, Gene, Congenital, cytochrome P450 2C21, Models, genetics, exon, gene mutation, CYP21A2 protein, human, Allele, Point mutation, Genome, Protein Stability, Q, article, R, Life Sciences, structure analysis, unclassified drug, Steroid 21-Hydroxylase Deficiency, heterozygote detection, protein stability, Mammalia, Medicine, point mutation, Metabolic Disorders and Biochemical Genetics, Algorithms, Research Article, phenotype, Science, Argentina, chemistry, Pseudogene, promoter region, Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Health Sciences, steroid 21 monooxygenase, salt wasting, Frameshift mutation, Genetics, congenital adrenal hyperplasia, Humans, Genetic Predisposition to Disease, human, protein structure, steroid 21 monooxygenase deficiency, Adrenal Hyperplasia, Molecular Biology, Biology, Long-Term Effects of Testosterone on Health, algorithm, Adrenal Hyperplasia, Congenital, 21-Hydroxylase, gene deletion, Inborn Errors of Metabolism, In silico, Congenital adrenal hyperplasia, Mutant, Molecular, nucleotide sequence, case control study, cytochrome P450 2C, Case-Control Studies, FOS: Biological sciences, chromosome 6p, Mutation, chemical structure, Steroid 21-Hydroxylase, mutation, genetic predisposition
81 Research products, page 1 of 9
- 2017IsRelatedTo
- 2017IsRelatedTo
- 2017IsRelatedTo
- 2014IsAmongTopNSimilarDocuments
- 2017IsRelatedTo
- 2017IsRelatedTo
- 2017IsRelatedTo
- 2017IsRelatedTo
- 2017IsRelatedTo
chevron_left - 1
- 2
- 3
- 4
- 5
chevron_right
citations This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).32 popularity This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.Average influence This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).Top 10% impulse This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.Top 10%
