Biochemical and Molecular Investigation of Hexosaminidase A Deficiency in GM2 Gangliosidosis Genotypes

Abstract

Note:The reliable diagnosis of Tay-Sachs disease (TSD) and detection of TS heterozygotes is dependent upon an accurate assessment of the catalytic activity of hexosaminidase A (Hex A). 4-methylumbelliferyl-.6-D-N -acetylglucosamine-6-sulfate (4MUGS) was synthesized in high yield by the sulfation of 4-methylumbelliferyl-S-DN- acetylglucosamine (4MUG) with chlorosulfonic acid, producing a substrate preferentially hydrolyzed by Hex A. By application of an empirical formula, 4MUGS assay values are transformed to allow the calculation of Hex A and Hex B activities without the requirement of thermal fractionation. The usefulness of this substrate for the detection of TS heterozygotes, by both manual and automated assay procedures, is demonstrated. The diagnosis of TSD genotypes, particularly the B1 TSD and Hex A-deficient healthy adult variants, is significantly improved with clear implications for screening and prenatal diagnosis. Chromatographic separation of Hex isozymes and analysis of the profiles obtained by 4MUG and 4MUGS hydrolysis allows for the differentiation of later-onset forms of TSD. The kinetic characterization of the B1 mutation using 4MUGS and the investigation of the TSD mutation in French Canadians by a DNA-based procedure demonstrates the heteroallelism within populations.Le diagnostic sur de la maladie de Tay-Sachs et le dépistage des hétérozygotes de la maladie de Tay-Sachs sont dépendant de la mesure précise de l'activité de l'hexosaminidase A. J'ai synthétise le substrat 4-methylumbelliferyl-B-DN- acetylglucosamine-6-sulfate (4MUGS) par sulfation de la 4-methylumbelliferyl-BD- N-acetylglucosamine (4MUG) avec l'acide chlorosulfonique. La sulfation de 4MUG produit un substrat spécifique pour l'hexosaminidase A. Par l'emploi d'une formule empirique, les montants de l'essai peuvent être transformer en activité des hexosaminidases A et B sans !'inactivation thermale. L'utilité du substrat 4MUGS pour le dépistage des porteurs de tare par les essai manuels et automatiques est démontré. Le diagnostic de la maladie de Tay-Sachs, en particulier les variante B1 et les adulte en bonne santé sans l'activité de l'hexosaminidase A est amélioré, avec implication pour le dépistage et le diagnostic prénatal. Utilisant la chromatographie, les hexosaminidases sont isolées. Les maladies de Tay-Sachs avec une présentation tardive peuvent être distingues par l'examen des profils obtenus à l'hydrolyse enzymatique des 4MUG et 4MUGS. La caractérisation cinétique de la mutation B1 par 4MUGS et l'investigation de la mutation Tay-Sachs chez les Canadiens français démontrent la variation dans les populations