[发明专利]丙酰辅酶A羧化酶组合物及其用途

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年5月3日提交的标题为“丙酰辅酶A羧化酶组合物及其用途”的美国临时申请号62/156,296的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

序列表

本申请与电子格式的序列表一同提交。文件名为13-574-PCT_SequenceListing.txt的序列表文件创建于2016年4月29日，大小为22,893字节。序列表电子格式的信息通过引用整体并入本文。

发明领域

本发明整体涉及人丙酰辅酶A羧化酶的组合物以及用于改善其缺陷和缺乏的方法，包括治疗诸如丙酸血症(PA)、丙酸尿症、丙酰辅酶A羧化酶缺乏症和酮症性甘氨酸血症的一系列病症。

发明背景

丙酸血症(PA)系列的范围从新生儿病发疾病到晚期病发疾病。新生儿病发性PA是最常见的形式，其特征在于在之前健康的婴儿的生命的第一天出现喂养困难，呕吐和嗜睡(somnolence)，接着是昏睡(lethargy)，癫痫发作，昏迷和死亡。经常伴有代谢性酸中毒，负离子缺额、酮尿症，低血糖，高氨血症和血细胞减少。晚发型PA包括发育退化，慢性呕吐，蛋白质不耐受，生长迟滞，肌张力减退，偶尔基底节梗塞(导致肌张力障碍和舞蹈病)和心肌病(Carrillo-Carrasco&Venditti,2012Gene Reviews)。已经估计PA的发病率与甲基丙二酸血症报告的发病率相似，范围为1:35,000-1:70,000(Saudubrayet al.,1989J Inherit Metab Dis.12:25-41；Chace et al.,2001Clinical Chemistry 47:2040-44)。丙酸血症由编码丙酰辅酶A羧化酶(PCC)的基因的一个或两个基因即亚单位PCCA或PCCB中的突变引起。PA还可以由于缺乏辅酶如生物素而导致PCC活性降低而引起。与发明人合作的报告发现，格陵兰岛因纽特人群中PA携带者的发病率约为5％，与大多数其他常染色体隐性遗传病相比，这是非常高的(Ravn et al.,2000Am J Hum Genet.67:203-6)。在生物化学上，患有这种疾病的患者存在丙酰辅酶A、丙酸、柠檬酸甲酯、β-羟基丙酸酯、丙酰甘氨酸、顺芷酸和酮类的升高水平。酮类如丁酮也可在尿液中发现(Menkes et al.,1966The Journal of pediatrics.69:413-21)。高氨血症继发起源于氨甲酰磷酸合成酶抑制(Coudeet al.,1979Journal of Clinical Investigation.64:1544-51；Stewart&Walser,1980Journal of Clinical Investigation.66:484-92)。酮酸中毒事件经常危及生命，1/3的受影响的新生儿在生命的头几个星期内死亡(Fenton et al.,2001Disorders of propionate and methylmalonate metabolism in The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease(Scriver,C.R.,Beaudet,A.L.,Sly,W.S.&Valle,D.,eds)pp.2165-2204,McGraw-Hill,Inc.,New York)。可以通过严格限制蛋白摄入来治疗该病症；然而，此类患者常常难以管理(Wolf et al.,1981Journal of Pediatrics.99:835-46)。发明人之前已经证明人PCC是α₆β₆异十二聚体(Chloupkova et al.,2000Mol Genet Metab.71:623-32)。72kDa的α亚单位和56kDa的β亚单位(Gravel et al.,1980Archives of Biochemistry&Biophysics.201:669-73；Kalousek et al.,1980Journal of Biological Chemistry.255:60-5)由在染色体13上发现的命名为PCCA(Lamhonwah et al.,1986Proc.Nat.Acad.Sci.83:4864-8)和在染色体3上发现的命名为PCCB(Kraus et al.,1986Proc.Nat.Acad.Sci.83:2047-51)的分开的基因分别编码。两个相应的cDNA已被测序(Kraus et al.,1986Proc.Nat.Acad.Sci.83:8049-53；Lamhonwah et al.,1989Nucleic Acids Research.17:4396；Lamhonwah et al.,1994Genomics.19:500-；Ohura et al.,1993J Inherit Metab Dis.16:863-7)。亚单位作为较长的前体合成，输入线粒体，切割并组装(Kraus et al.,1986Proc.Nat.Acad.Sci.83:8049-53；Browner et al.,1989Journal of Biological Chemistry.264:12680-5)。α亚单位含有接受生物素的序列(Kalousek et al.,1980Journal of Biological Chemistry.255:60-5；Lamhonwah et al.,1987Archives of Biochemistry&Biophysics.254:631-6；Leon-Del-Rio&Gravel 1994Journal of Biological Chemistry.269:22964-8)；它还结合CO₂，Mg²⁺，ATP，并可通过结合K⁺上调(Kalouseket al.,1980Journal of Biological Chemistry.255:60-5)。β亚单位结合丙酰辅酶A(Fenton et al.,2001Disorders of propionate and methylmalonatemetabolism in The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease(Scriver,C.R.,Beaudet,A.L.,Sly,W.S.&Valle,D.,eds)pp.2165-2204,McGraw-Hill,Inc.,New York)。任一基因的突变均导致PA。迄今为止，已经在丙酸血症患者的PCCA和PCCB基因中分别鉴定了81和86个突变(所有报道的PCC突变的公开不断更新的列表可以在科罗拉多大学丹佛医学院的Kraus实验室网页找到)。