Thermostabilität der Variante S113L der humanen Carnitin-Palmitoyltransferase II und ihre Regulierung durch Malonyl-CoA

Abstract

CPT II-Mangel wird als der häufigste Defekt des Fettstoffwechsels angesehen. Die Versuche mit rekombinant hergestellten S113L-Variante von CPT II, die bei etwa 90% der Patienten mit der muskulären Form des CPT II-Mangels vorliegt, sollen ein besseres Verständnis des Pathogenese-Mechanismus dieser Erkrankung ermöglichen. Zu diesem Zweck wurden die humane CPT II in der Wildtyp-Form und in der Variante S113L rekombinant hergestellt. Die rekombinant hergestellte Variante zeigte bei der Aktivitätsmessung ähnliche Werte wie das Wildtyp-Protein. Die Variante zeigte jedoch eine verminderte Thermostabilität, welche mit dem klinischen Bild dieser Erkrankung korreliert. Die Ergebnisse zeigen, dass im Gegensatz zu der noch vorherrschenden Meinung auch CPT II und nicht nur CPT I durch Malonyl-CoA gehemmt wird. Diese Inhibierung ist jedoch viel stärker bei Patienten mit Mutationen im CPT2-Gen ausgeprägt. Bei Präinkubations-Experimenten waren Acyl-L-carnitine mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen in der Lage, das mutierte Enzym zu stabilisieren. Der stabilisierende Effekt durch Acyl-L-carnitine könnte ein Wegweiser für mögliche Therapiestrategien sein.

CPT II-deficiency is regarded as the most common defect of lipid metabolism in skeletal muscle. A S113L mutation in CPT2 gene is found to be associated with about 90% patients. Characterization of the recombinantly produced variant His6-N-hCPT2/S113L should enable a better understanding of the pathogenesis mechanism of this disease. Human CPT II and the variant S113L were produced recombinantly. Both the wild type and the S113L variant displayed similar enzymatic activities. However, the S113L variant showed a decreased thermal stability, which was correlated with the clinical picture of the disease. In contrast to the prevailing opinion, the results of this study show that not only CPT I but CPT II is also inhibitable by malonyl-CoA. This inhibition, however, is more pronounced in patients with mutations in the CPT2 gene. Acyl-L-carnitines with more than 10 carbons were able to stabilize the mutated enzyme by pre-incubation experiments. Hence, the stabilizing effect by acyl-L-carnitines could provide a basis for possible therapeutic strategies.