ABSTRACT
RESUMO A doença de Tay-Sachs é um distúrbio neurodegenerativo autossômico recessivo, o qual envolve o metabolismo dos lipídios, levando ao acúmulo de gangliosídeos nos tecidos, devido à deficiência da enzima hexosaminidase A. Esse depósito progressivo resulta em perda da função neurológica e, quando acomete as células ganglionares da mácula, causa o achado típico da doença, a "mácula em cereja". A patologia é diagnosticada por meio dos níveis de hexosaminidase A e hexosaminidase total no soro, além análise do DNA do gene HEXA. Este caso relata uma criança com doença de Tay-Sachs cujo diagnóstico foi suspeitado por conta dos achados oftalmológicos.
ABSTRACT Tay-Sachs Disease is an autosomal recessive neurodegenerative disorder, which involves the metabolism of lipids, leading to the accumulation of gangliosides in the tissues, due to the deficiency of the enzyme Hexosaminidase A. This progressive deposit results in loss of neurological function and, when it affects macula ganglion cells, it causes the typical disease finding, the "cherry red spot". The pathology is diagnosed through the levels of Hex A and total Hexosaminidase in the serum, in addition to the analysis of the DNA of the HEXA gene. This case reports a child with Tay-Sachs disease with a suspected diagnosis was through ophthalmologic findings.
Subject(s)
Humans , Male , Infant , Retinal Diseases/etiology , Tay-Sachs Disease/complications , Tay-Sachs Disease/genetics , Retina , Retinal Diseases/diagnosis , Tay-Sachs Disease/diagnosis , Magnetic Resonance Imaging , Hexosaminidase A/genetics , Macula Lutea/pathologyABSTRACT
Abstract β-hexosaminidases (Hex) are dimeric enzymes involved in the lysosomal degradation of glycolipids and glycans. They are formed by α- and/or β-subunits encoded by HEXA and HEXB genes, respectively. Mutations in these genes lead to Tay Sachs or Sandhoff diseases, which are neurodegenerative disorders caused by the accumulation of non-degraded glycolipids. Although tissue-derived Hex have been widely characterized, limited information is available for recombinant α-hexosaminidases. In this study, human lysosomal recombinant Hex (rhHex-A, rhHex-B, and rhHex-S) were produced in the methylotrophic yeast Pichia pastoris GS115. The highest specific enzyme activities were 13,124 for rhHexA; 12,779 for rhHex-B; and 14,606 U .mg-1 for rhHex-S. These results were 25- to 50-fold higher than those obtained from normal human leukocytes. Proteins were purified and characterized at different pH and temperature conditions. All proteins were stable at acidic pH, and at 4 °C and 37 °C. At 45 °C rhHex-S was completely inactivated, while rhHex-A and rhHex-B showed high stability. This study demonstrates P. pastoris GS115 potential for polymeric lysosomal enzyme production, and describes the characterization of recombinant β-hexosaminidases produced within the same host.
Resumen Las β-hexosaminidasas (Hex) son enzimas diméricas involucradas en la degradación lisosomal de glicolípidos y glicanos. Estas enzimas están formadas por las subunidades α- y/o β-codificadas por los genes HEXA and HEXB respectivamente. Las mutaciones de estos genes conducen a las enfermedades de Tay Sachs o Sandhoff, que son desórdenes neurodegenerativos causados por la acumulación de glicolípidos no degradados. Aunque las Hex derivadas de tejido han sido ampliamente caracterizadas, la información disponible sobre las p-hexosaminidasas recombinantes es limitada. En este estudio se produjeron Hex recombinantes lisosomales (rhHex-A, rhHex-B y rhHex-S) en la levadura metilotrófica Pichia pastoris GS115. Las actividades específicas más altas de las enzimas fueron 13.124, 12.779, 14.606 U .mg-1 para rhHex-A, rhHex-B y rhHex-S, respectivamente. Estos resultados fueron 25 a 50 veces más altos que los obtenidos de leucocitos humanos normales. Las proteínas se purificaron y se caracterizaron a diferentes condiciones de pH y temperatura. Todas las proteínas fueron estables a pH ácido y a 4°C y 37°C. A 45°C la rhHex-S se inactivó completamente, mientras que rhHex-A y rhHex-B mostraron alta estabilidad. Este estudio demuestra el potencial de P. pastoris GS115 para la producción de enzimas lisosomales poliméricas y presenta la caracterización de distintas β-hexosaminidasas recombinantes producidas en un único hospedero.
Resumen As β-hexosaminidases (Hex) são enzimas diméricas envolvidas na degradação lisossomal de glicolipídeos e glicanos. Essas enzimas são formadas por subunidades a- e/ou p-codificadas pelos genes HEXA e HEXB, respectivamente. As mutações nesses genes causam a doença de Sandhoff ou Tay Sachs, que são desordens neurodegenerativas causadas pela acumulação de glicolipídeos não degradados. Embora Hex derivadas de tecido hajam sido caracterizadas extensivamente, as informações disponíveis sobre as p-hexosaminidases recombinantes são limitadas. Esse estudo produziu Hex recombinantes lisossomais (rhHex-A, rhHex-B e rhHex-S) na levedura metilotrófica Pichia pastoris GS115. As atividades específicas mais altas das enzimas foram 13.124, 12.779, 14.606 U .mg-1 para rhHex-A, rhHex-B y rhHex-S, respectivamente. Esses resultados foram 25 a 50 vezes mais altos do que os obtidos a partir de leucócitos humanos normais. As proteínas foram purificadas e caracterizadas em diferentes condições de pH e temperatura. Todas as proteínas foram estáveis a pH ácido e a 4°C e 37°C. A 45°C a rhHex-S foi completamente inativada, enquanto rhHex rhHex-A e B se mostraram altamente estáveis. Esse estudo demonstra o potencial de P. pastoris GS115 para a produção de enzimas lisossomais poliméricas e apresenta a caracterização de diferentes p-hexosaminidases recombinantes produzidas em único hospedeiro.
ABSTRACT
Tay-Sachs disease is an autosomal recessive disorder of sphingolipid metabolism, caused by enzime hexosaminidase A deficiency that leads to an accumulation of GM2 in neurocytes which results in progressive loss of neurological function. The accumulation of lipid in retinal ganglion cells that leads to a chalk-white appearance of the fundus called "cherry red spot" is the hallmark of Tay-Sachs disease. It is also seen in others neurometabolic diseases as well as in central retinal artery occlusion. This case reports a child with Tay-Sachs disease in a family with four previous similar deaths without diagnostic.
Tay-Sachs é uma doença autossômica recessiva, caracterizada pela deficiência da enzima hexosaminidase A levando ao acúmulo de esfingolipídios (GM2) em células neuronais que resulta em uma perda progressiva da função neurológica. O acúmulo de lipídios em células ganglionais da retina leva a uma aparência de mácula em cereja, característica do fundo de olho de pessoas acometidas. "Mácula em cereja" também pode ser vista em outras doenças neurometabólicas e em oclusão da artéria central da retina. Este trabalho relata o caso de um paciente com doença de Tay-Sachs em uma família com história de quatro óbitos por causas semelhantes sem diagnóstico.