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Erschienen in: Metabolic Brain Disease 4/2024

16.02.2024 | Original Article

Molecular and in silico investigation of a novel ECHS1 gene mutation in a consanguine family with short-chain enoyl-CoA hydratase deficiency and Mt-DNA depletion: effect on trimer assembly and catalytic activity

verfasst von: Marwa Maalej, Lamia Sfaihi, Olfa-Alila Fersi, Boudour Khabou, Marwa Ammar, Rahma Felhi, Marwa Kharrat, Jihen Chouchen, Thouraya Kammoun, Abdelaziz Tlili, Faiza Fakhfakh

Erschienen in: Metabolic Brain Disease | Ausgabe 4/2024

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Abstract

Short-chain enoyl-CoA hydratase deficiency (ECHS1D) is a rare congenital metabolic disorder that follows an autosomal recessive inheritance pattern. It is caused by mutations in the ECHS1 gene, which encodes a mitochondrial enzyme involved in the second step of mitochondrial β-oxidation of fatty acids. The main characteristics of the disease are severe developmental delay, regression, seizures, neurodegeneration, high blood lactate, and a brain MRI pattern consistent with Leigh syndrome. Here, we report three patients belonging to a consanguineous family who presented with mitochondrial encephalomyopathy. Whole-exome sequencing revealed a new homozygous mutation c.619G > A (p.Gly207Ser) at the last nucleotide position in exon 5 of the ECHS1 gene. Experimental analysis showed that normal ECHS1 pre-mRNA splicing occurred in all patients compared to controls. Furthermore, three-dimensional models of wild-type and mutant echs1 proteins revealed changes in catalytic site interactions, conformational changes, and intramolecular interactions, potentially disrupting echs1 protein trimerization and affecting its function. Additionally, the quantification of mtDNA copy number variation in blood leukocytes showed severe mtDNA depletion in all probands.
Literatur
Zurück zum Zitat Carlston CM, Ferdinandusse S, Hobert JA et al (2019) Extrapolation of variant phase in mitochondrial short-chain Enoyl-CoA hydratase (ECHS1) Deficiency. In: Morava E, Baumgartner M, Patterson M et al (eds) JIMD reports, volume 43. Springer, Berlin, Heidelberg, pp 103–109 Carlston CM, Ferdinandusse S, Hobert JA et al (2019) Extrapolation of variant phase in mitochondrial short-chain Enoyl-CoA hydratase (ECHS1) Deficiency. In: Morava E, Baumgartner M, Patterson M et al (eds) JIMD reports, volume 43. Springer, Berlin, Heidelberg, pp 103–109
Zurück zum Zitat Engel CK, Kiema TR, Hiltunen JK, Wierenga RK (1998) The Crystal structure of Enoyl-CoA hydratase complexed with Octanoyl-CoA reveals the structural adaptations required for binding of a long chain fatty Acid-CoA molecule. J Mol Biol 275:859–847 Engel CK, Kiema TR, Hiltunen JK, Wierenga RK (1998) The Crystal structure of Enoyl-CoA hydratase complexed with Octanoyl-CoA reveals the structural adaptations required for binding of a long chain fatty Acid-CoA molecule. J Mol Biol 275:859–847
Zurück zum Zitat Lewin HA, Stewart-Haynes JA (1992) A simple method for DNA extraction from leukocytes for use in PCR. Biotechniques 13:522–524PubMed Lewin HA, Stewart-Haynes JA (1992) A simple method for DNA extraction from leukocytes for use in PCR. Biotechniques 13:522–524PubMed
Metadaten
Titel
Molecular and in silico investigation of a novel ECHS1 gene mutation in a consanguine family with short-chain enoyl-CoA hydratase deficiency and Mt-DNA depletion: effect on trimer assembly and catalytic activity
verfasst von
Marwa Maalej
Lamia Sfaihi
Olfa-Alila Fersi
Boudour Khabou
Marwa Ammar
Rahma Felhi
Marwa Kharrat
Jihen Chouchen
Thouraya Kammoun
Abdelaziz Tlili
Faiza Fakhfakh
Publikationsdatum
16.02.2024
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metabolic Brain Disease / Ausgabe 4/2024
Print ISSN: 0885-7490
Elektronische ISSN: 1573-7365
DOI
https://doi.org/10.1007/s11011-024-01343-6

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