辅酶 A 合成酶; COASY
磷酸泛乙炔腺苷转移酶/去磷酸酶 A 激酶
PPAT/DPCK
HGNC 批准的基因符号：COASY
细胞遗传学定位：17q21.2 基因组坐标（GRCh38）：17:42,562,148-42,566,277（来自 NCBI）
▼ 说明
从泛酸（维生素B5）生物合成辅酶A（CoA）是原核生物和真核生物中重要的通用途径。COASY 是一种双功能酶，可催化 CoA 合成的最后 2 个步骤。这些活性是由 2 种孤立的酶执行的，即磷酸泛酸腺苷酸转移酶（PPAT；EC 2.7.7.3）和去磷酸CoA激酶（DPCK；EC 2.7.1.24），原核生物（Daugherty et al., 2002）。
▼ 克隆与表达
Daugherty等人（2002）通过寻找与大肠杆菌CoA生物合成酶相似的序列，然后对脑cDNA文库进行PCR，克隆了COASY，他们将其称为PPAT/DPCK。推导的 565 个氨基酸的蛋白质具有 N 端结构域、中央 PPAT 结构域和 C 端 DPCK 结构域。PPAT 结构域包含核苷酸转移酶特有的保守 HxxH 基序。Northern 印迹分析在大多数组织和肿瘤细胞系中检测到 2.2-和 2.6-kb COASY 转录物。肾脏和肝脏中的表达最高，外周血白细胞中的表达最低。
通过寻找与猪Coasy相似的序列，然后对肝癌细胞系cDNA文库进行RT-PCR，Aghajanian和Worrall（2002）克隆了人COASY。推导的蛋白质的计算分子量为 62.3 kD，与猪和小鼠蛋白质的氨基酸一致性超过 96%。Aghajanian 和 Worrall（2002）在 COASY 的 C 端 DPCK 结构域中鉴定出一个保守的 Walker A 型激酶基序，该基序参与 ATP 结合。尺寸排阻色谱显示重组人 COASY 呈现单体天然结构，表观分子质量为 62 kD。
使用全长核糖体S6激酶α-II（RPS6KA2；Zhyvoloup等人（2002）以小鼠胚胎cDNA文库的酵母2杂交筛选中的诱饵（601685）克隆了小鼠Coasy，它编码推导的563个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析表明N端延伸仅存在于真核生物中。
人类 COASY 有 3 种剪接变体： 60-kD COASY-α 普遍表达；COASY-β 在 N 末端有 29 个氨基酸延伸，主要在大脑中表达；COASY-γ 预计编码与 DPCK 相对应的 CoA 合酶 C 端区域（Dusi 等人总结，2014）。
▼ 基因功能
Daugherty et al.（2002）表明，重组COASY作为CoA合成途径中的最后一个酶发挥作用，并通过在大肠杆菌中的互补作用验证了COASY的功能。PPCS（609853）、PPCDC（609854）和COASY与必要的底物和辅因子一起孵育，重建了磷酸泛酸向CoA的4步生化转化。突变分析证实了 COASY 的双功能活性。
Zhyvoloup et al.（2002）证实了SiCoasy是一种双功能酶。PPAT 结构域催化口袋中的 his203 突变为 ala，使 PPAT 活性失活。
Zhyvoloup 等人（2003）证明全长 CoA 合酶与线粒体外膜相关，并且 N 末端区域的去除将酶重新定位到胞质溶胶中。CoA合酶的活性受磷脂调节。
在HeLa细胞中，Dusi等人（2014）确定COASY蛋白主要存在于线粒体基质中，可能锚定在线粒体内膜上，但它也存在于细胞裂解液中。
▼ 基因结构
Aghajanian and Worrall（2002）确定COASY基因含有10个外显子。
▼ 测绘
Aghajanian and Worrall（2002）通过基因组序列分析，将COASY基因定位到染色体17q12-q21。
▼ 分子遗传学
脑铁积累引起的神经退行性变 6
一名 25 岁女性，父母为意大利近亲所生，患有神经退行性变并伴有脑铁积累-6（NBIA6; Dusi et al.（2014）在COASY基因（R499C；615643）中发现了纯合错义突变（R499C；609855.0001）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。一名患有类似疾病的无关意大利患者为 R499C 复合杂合子和无义突变（Q59X；609855.0002）。该患者是从 280 名受 NBIA 影响的个体中确定的，其中的 COASY 基因进行了测序。体外功能表达测定表明R499C突变蛋白丧失了DPCK酶活性。两名患者的成纤维细胞均表现出乙酰辅酶 A（CoA）水平下降，并且 CoA 和去磷酸 CoA 的从头生成显着减少，约为对照组的 20%，与功能丧失一致。这是与 NBIA 相关的第二个 CoA 生物合成先天性错误，第一个是 NBIA1（234200），它是由 PANK2 基因（606157）突变引起的。该表型的特点是从儿童时期开始出现进行性运动和认知功能障碍。患者表现出锥体外系运动体征，包括痉挛、肌张力障碍和帕金森病。脑成像显示基底神经节中铁积聚。
Evers等人（2017）在2名土耳其父母无亲缘关系的兄弟姐妹中发现了NBIA6的COASY基因复合杂合错义突变：之前发现的R499C突变和A214V（609855.0003）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。没有进行变体的功能研究。
脑桥小脑发育不全 12 型
2个无血缘关系家族的4例脑桥小脑发育不全12型（PCH12；618266），van Dijk et al.（2018）鉴定了 COASY 基因的纯合或复合杂合功能丧失突变（600855.0004 和 609855.0005）。这些突变是通过外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。对患者细胞的分析显示没有检测到 COASY 蛋白和大约 1% 的酶活性。其中三名患者是胎儿，一名活产婴儿在 1 个月大时死亡，这表明 COASY 活性的完全丧失对人类来说是致命的。van Dijk 等人（2018）注意到 CoA 是多种代谢过程中的基本辅助因子，认为由于母体补充 CoA，受影响的胎儿在子宫内得以存活。
▼ 等位基因变异体（5个精选例子）：
.0001 脑铁积累引起的神经退行性变 6
舒适，ARG499CYS
一名 25 岁女性，父母为意大利近亲所生，患有神经退行性变并伴有脑铁积累-6（NBIA6; 615643），Dusi et al.（2014）在COASY基因中发现了一个纯合的c.1495C-T转换（c.1495C-T, NM_025233.6），导致arg499到cys（R499C）的高度替换DPCK 结构域的核苷酸结合位点中的保守残基。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。在 Exome Variant Server 数据库的 13,005 个病例中，有 1 个发现了该基因。与对照相比，患者成纤维细胞显示突变蛋白水平降低，表明突变蛋白不稳定。一位患有类似疾病的无关意大利患者是 R499C 和 c.175C-T 转变的复合杂合子，导致 gln59 到 ter（Q59X；609855.0002）N端调控区的取代。每个未受影响的亲本对于其中一种突变都是杂合的。该患者是从 280 名受 NBIA 影响的个体中确定的，其中的 COASY 基因进行了测序。对患者细胞的分析表明，c.175C-T 转录物受到 mRNA 衰减的影响。体外功能表达测定表明R499C突变蛋白丧失了DPCK酶活性。与对照组相比，两名患者的成纤维细胞显示乙酰辅酶A水平降低，但仅第一名患者的差异具有统计学意义。两名患者的成纤维细胞显示 CoA 和去磷酸 CoA 的从头生成显着减少，约为对照组的 20%。最初，突变的 R499C 蛋白能够挽救酵母无效菌株的生长，但该菌株变得泛酸营养缺陷并显示出生长减少，这表明突变酶需要更高浓度的泛酸才能产生足够的 CoA 来维持生长。研究结果表明 CoA 生物合成缺陷可能导致 NBIA。
Evers等人（2017）在2名土耳其父母无亲缘关系的兄弟姐妹中鉴定出具有NBIA6的COASY基因复合杂合错义突变：R499C和A214V（609855.0003）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。没有进行变体的功能研究。
.0002 脑铁积累引起的神经退行性变 6
舒适，GLN59TER
讨论COASY基因中的c.175C-T转换（c.175C-T, NM_025233.6），导致gln59-to-ter（Q59X）突变，该突变在患有复合杂合状态的患者中发现神经退行性病变伴脑铁积累-6（NBIA6；Dusi 等人（2014），参见 615643），参见 609855.0001。
.0003 脑铁积累引起的神经退行性变 6
舒适，ALA214VAL
2 名同胞，由无关的土耳其父母所生，患有神经退行性病变并伴有脑铁积累-6（NBIA6; 615643），Evers et al.（2017）鉴定了 COASY 基因中的复合杂合错义突变：c.641C-T 转换（c.641C-T, NM_001042532.3），导致 ala214-to-val（A214V） PPAT结构域中保守残基的取代，以及R499C（609855.0001）。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分开。根据 ExAC 数据库过滤变体。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究。
.0004 脑桥小脑发育不全，12 型
舒适，IVS7AS，CG，-3
3名已故同胞中，父母为巴基斯坦近亲所生（家庭2），患有脑桥小脑发育不全12型（PCH12；618266），van Dijk et al.（2018）在 COASY 基因的内含子 7 中发现了纯合的 C-to-G 颠换（c.1486-3C-G, NM_025233.6）。对患者细胞的分析表明，该突变导致剪接缺陷、移码和提前终止（Ala496IlefsTer20），且没有可检测到的蛋白质表达。酶活性降低至对照水平的约1%。该突变是通过纯合性作图和全外显子组测序相结合发现的，并通过桑格测序证实，与该家族中的疾病分离。第一个孩子在1个月大时死亡，另外2个兄弟姐妹被发现在胎儿时期受到影响；这些妊娠被终止。来自另一个家族（家族1）的一个类似受影响的胎儿是c.1486-3C-G突变和COASY基因外显子8中2-bp缺失的复合杂合子（c.1549_1550delAG；609855.0005），导致移码和提前终止（Ser517ProfsTer61）。来自该患者的培养羊水细胞未显示出可检测到的 COASY 蛋白，并且酶活性严重降低，与功能丧失一致。每个未受影响的亲本对于其中一种突变都是杂合的。在gnomAD数据库中未发现2-bp缺失，而在杂合状态下（277,022个等位基因中的22个）发现剪接位点突变的频率较低。
.0005 脑桥小脑发育不全，12 型
COASY，2-BP DEL，1549AG
探讨脑桥小脑发育不全12型（PCH12）胎儿复合杂合状态下COASY基因（c.1549_1550delAG, NM_025233.6）第8外显子2-bp缺失；618266），van Dijk 等人（2018），参见 609855.0004。
