D-氨基酸氧化酶

DAO 基因编码 D-氨基酸氧化酶（ EC 1.4.3.3 ），这是在许多哺乳动物物种的肝脏、肾脏和大脑中发现的过氧化物酶体的主要和特征性黄素酶之一。DAO 以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）作为辅基，催化多种 D-氨基酸的氧化脱氨基，但对天然存在的 L-氨基酸无活性（Barker 和 Hopkinson总结，1977 年）。

▼ 克隆与表达
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Fukui 和 Miyake（1992）借助先前以人 DAO 为探针克隆的 cDNA，从人胎盘基因组文库中分离出整个 DAO 基因的基因组克隆。347 个氨基酸的蛋白质的分子量为 39.4 kD。他们指出，DAO 已在细胞内定位于过氧化物酶体。

米切尔等人（2010）发现 DAO 基因在脊髓和小脑的灰质中表达，分别包括运动神经元和浦肯野细胞。DAO 也在神经胶质细胞中表达，但不在运动皮层中表达。DAO 包含 FAD 结合域和二聚体相互作用域，以及 TrkA 钾摄取特征、氨酰-tRNA 合成酶 I 类特征和 D-氨基酸氧化酶特征。

▼ 基因结构
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Fukui 和 Miyake（1992）确定 DAO 基因包含 11 个外显子，跨度为 20 kb。

▼ 测绘
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Fukui 和 Miyake（1992）使用从人类/中国仓鼠体细胞杂交细胞制备的基因组 DNA 作为 PCR 模板，将 DAO 基因定位到人类 12 号染色体。

DAO 基因定位到染色体 12q24（ Mitchell et al., 2010 ）。

▼ 基因功能
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Barker 和 Hopkinson（1977）没有发现 DAO 基因的多态性和罕见的遗传变异，他们将其缩写为 DAMOX。DAO 和 DDO（ 124450 ）的生物学作用被认为是防止真菌、细菌和昆虫的 L-氨基酸，或有助于肾脏中的酸碱平衡。或者，它们可能只是化石酶，即我们过去进化的遗迹。

DAAO 在人脑中表达，在那里它氧化 D-丝氨酸，一种有效的 N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）型谷氨酸受体激活剂（参见602717）。Chumakov 等人使用酵母 2-杂交分析（2002）将 DAAO 鉴定为 G72 蛋白的相互作用伙伴（ 607408 ）。G72 和 DAAO 之间的相互作用在体外得到证实，并显示导致 DAAO 的激活。

莫拉等人（2006）表征了在大肠杆菌中表达的重组人 DAAO。在厌氧条件下添加 D-丙氨酸后，重组蛋白具有催化活性，并将 FAD 辅因子的氧化形式转化为还原状态。凝胶渗透色谱显示，天然 DAAO 是溶液中的二聚体，每个单体非共价结合 FAD。与 D-丝氨酸相比，DAAO 对 D-丙氨酸和 D-脯氨酸显示出更高的催化效率和底物亲和力。它还氧化 D-天冬氨酸和甘氨酸，但对这些底物的亲和力低。稳态和预稳态测量表明 DAAO 遵循顺序动力学机制。

▼ 分子遗传学
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待确认的关联

丘马科夫等人（2002）发现来自 DAAO 的 4 个单核苷酸多态性（SNP）标记与精神分裂症（ 181500 ）在相同的加拿大病例/对照样本中发现了 G72。Logistic 回归揭示了 2 个基因附近相关 SNP 之间的遗传相互作用。丘马科夫等人（2002）得出结论，DAAO 和 G72 与精神分裂症的关联，以及 G72 蛋白产物对 DAAO 的激活，表明这种 N-甲基-D-天冬氨酸受体调节途径参与了精神分裂症。

在家族性肌萎缩侧索硬化症（ALS; 105400 ）的 3 代亲属中，Mitchell 等人（2010）发现与染色体 12q24 上标记 D12S1646 和 D12S354 的连锁（2 点对数得分为 2.7）。候选基因的筛选在 3 名受影响的成员和 1 名在 73 岁时死于心力衰竭并据报道患有右侧无力和构音障碍的特定携带者的 DAO 基因的外显子 7 中发现了 arg199 到 trp（R199W）杂合突变. 先证者40岁起病，7例平均死亡年龄44岁（42～55岁）。R199W 突变也分别存在于 3 个年龄分别为 33、44 和 48 岁的高危个体中。Arg199 在哺乳动物和酵母、真菌和细菌等低等生物之间高度保守，并且靠近 FAD 结合位点。在 780 名白人对照中未发现该突变。专性携带者的死后检查显示脊髓中的运动神经元有一些损失和 1 个外侧皮质脊髓束退化。与对照相比，脊髓中的 DAO 酶活性显着降低。突变蛋白与野生型蛋白在 COS-7 细胞中的共表达表明突变蛋白的显性负效应。与野生型相比，表达突变蛋白的大鼠神经元细胞系显示出降低的活力和增加的泛素化聚集体。推测 D-丝氨酸积累的致病作用。突变蛋白与野生型蛋白在 COS-7 细胞中的共表达表明突变蛋白的显性负效应。与野生型相比，表达突变蛋白的大鼠神经元细胞系显示出降低的活力和增加的泛素化聚集体。推测 D-丝氨酸积累的致病作用。突变蛋白与野生型蛋白在 COS-7 细胞中的共表达表明突变蛋白的显性负效应。与野生型相比，表达突变蛋白的大鼠神经元细胞系显示出降低的活力和增加的泛素化聚集体。推测 D-丝氨酸积累的致病作用。米切尔等人（2010）提出了 DAO 基因在 ALS 中的作用，但指出 R199W 突变蛋白的因果作用仍有待明确确定。

米勒坎普斯等人（2010）对 126 名不相关的法国家族性 ALS 患者的 DAO 基因进行了测序，并在患有经典成人 ALS 的母女的外显子 2 中鉴定了一个杂合的 arg38-to-his（R38H）变异。该变异也在 1,016 条对照染色体中的 1 条中发现，表明它是一种罕见的多态性。他们没有在患者体内发现 R199W 变体。米勒坎普斯等人（2010）表示，他们的数据既没有证实也没有排除 DAO 突变可能与罕见家族中的 ALS 相关的可能性。在回复中，de Belleroche 和 Morris（2010）指出Millecamps 等人报告的数据（2010）不应该改变他们之前发现的解释（ Mitchell et al., 2010），这表明 R199W 突变与疾病分离，促进泛素化蛋白质聚集体的形成，并降低运动神经元的存活率。

▼ 动物模型
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Dao 的抑制或破坏导致小鼠大脑、血清和脊髓中 D-丝氨酸水平增加，并与 NMDA 介导的兴奋性突触后电流增加有关。张等人（2011）发现与对照相比，Dao-null 小鼠具有增强的前脉冲抑制（PPI）。当用竞争性 NMDA 拮抗剂治疗时，突变小鼠对 PPI 破坏作用的敏感性增加。突变小鼠还表现出与焦虑无关的学习和探索行为的增加。研究结果表明，由于 D-丝氨酸含量增加，Dao-null 小鼠可能改变了 NMDA 受体的功能，但只有适度支持操纵 DAO 活性作为治疗精神分裂症的潜在治疗方法。