HUMAN-ENZYME MEDIATED DEPLETION OF HOMOCYSTEINE FOR TREATING PATIENTS WITH HYPERHOMOCYSTEINEMIA AND HOMOCYSTINURIAMethods and compositions relating to the engineering of an improved protein with homocyst(e)inase enzyme activity are described. For example, there are disclosed modified cystathionine-gamma-lyase (CGL) enzymes comprising one or more amino acid substitutions and capable of degrading homocysteine. Furthermore, provided are compositions and methods for the treatment of homocystinuria or hyperhomocysteinemia with homocysteine depletion using the disclosed enzymes or nucleic acids.An isolated modified primate cystathionine- γ -lyase (cgl) comprising at least the following substitutions relative to a native human cgl amino acid sequence (seq id no:1), wherein the modified enzyme has both homocysteinase activity and homocysteinase activity, said substitutions being selected from the group consisting of:(a) isoleucine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, aspartic acid at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, valine at position 339, and serine at position 353;(b) asparagine at position 59, leucine at position 119, aspartic acid at position 336, and valine at position 339;(c) asparagine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, leucine at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, aspartic acid at position 336, valine at position 339, and serine at position 353;(d) isoleucine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, leucine at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, aspartic acid at position 336, valine at position 339, and serine at position 353;(e) asparagine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, alanine at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, aspartic acid at position 336, valine at position 339, and serine at position 353;(f) isoleucine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, alanine at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, aspartic acid at position 336, valine at position 339, and serine at position 353;(g) asparagine at position 59, leucine at position 119, glutamic acid at position 336, and valine at position 339;(h) asparagine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, leucine at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, glutamic acid at position 336, valine at position 339, and serine at position 353;(i) isoleucine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, leucine at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, glutamic acid at position 336, valine at position 339, and serine at position 353;(j) asparagine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, leucine at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, glutamic acid at position 336, valine at position 339, and serine at position 353;(i) asparagine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, alanine at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, glutamic acid at position 336, valine at position 339, and serine at position 353;(k) isoleucine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, alanine at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, glutamic acid at position 336, valine at position 339, and serine at position 353;(l) isoleucine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, histidine at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, valine at position 339, and serine at position 353; and(m) isoleucine at position 59, leucine at position 63, methionine at position 91, glycine at position 119, arginine at position 268, glycine at position 311, valine at position 339, and serine at position 353.
고호모시스테인혈증 및 호모시스틴뇨증 환자를 치료하기 위한 인간-효소 매개된 호모시스테인의 고갈고호모시스테인혈증 및 호모시스틴뇨증 환자를 치료하기 위한 인간-효소 매개된 호모시스테인의 고갈 호모시스티(테이)나제 효소 활성을 가지는 개선된 단백질의 조작에 관한 방법 및 조성물을 기재한다. 예를 들면, 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고 호모시스틴(테인)을 분해할 수 있는 변형된 시스타티오닌-γ-라이에이즈 (CGL) 효소들을 개시한다. 또한, 개시된 효소 또는 핵산을 사용하여 호모시스틴(테인) 고갈된 호모시스틴뇨증 또는 고호모시스테인혈증을 치료하기 위한 조성물 및 방법을 제공한다.고유 인간 CGL 아미노산 서열 (서열 번호: 1)에 대하여 최소한 다음 치환들을 포함하는, 단리된, 변형된 영장류 시스타티오닌-γ-라이에이즈 (CGL) 효소, 이 때 변형된 효소는 호모시스티나제 및 호모시스테이나제 활성 모두를 가지며, 상기 치환은 다음으로 구성된 그룹에서 선택됨:(a) 위치 59에서 아이소류신, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 아스파르트산, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린;(b) 위치 59에서 아스파라긴, 위치 119에서 류신, 위치 336에서 아스파르트산, 및 위치 339에서 발린;(c) 위치 59에서 아스파라긴, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 류신, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 336에서 아스파르트산, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린;(d) 위치 59에서 아이소류신, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 류신, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 336에서 아스파르트산, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린;(e) 위치 59에서 아스파라긴, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 알라닌, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 336에서 아스파르트산, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린;(f) 위치 59에서 아이소류신, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 알라닌, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 336에서 아스파르트산, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린;(g) 위치 59에서 아스파라긴, 위치 119에서 류신, 위치 336에서 글루탐산, 및 위치 339에서 발린;(h) 위치 59에서 아스파라긴, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 류신, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 336에서 글루탐산, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린;(i) 위치 59에서 아이소류신, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 류신, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 336에서 글루탐산, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린;(j) 위치 59에서 아스파라긴, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 류신, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 336에서 글루탐산, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린;(i) 위치 59에서 아스파라긴, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 알라닌, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 336에서 글루탐산, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린;(k) 위치 59에서 아이소류신, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 알라닌, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 336에서 글루탐산, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린;(l) 위치 59에서 아이소류신, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 히스티딘, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린; 및(m) 위치 59에서 아이소류신, 위치 63에서 류신, 위치 91에서 메티오닌, 위치 119에서 글리신, 위치 268에서 아르기닌, 위치 311에서 글리신, 위치 339에서 발린, 및 위치 353에서 세린.