Compound heterozygosis is the most diffuse and hardly to tackle condition in aromatic amino acid decarboxylase (AADC) deficiency, a genetic disease leading to severe neurological impairment. Here, by using an appropriate vector, we succeeded in obtaining high yields of AADC protein and characterizing two new heterodimers, T69M/S147R and C281W/M362T, detected in two AADC deficiency patients. We performed an extensive biochemical characterization of the heterodimeric recombinant proteins and of the related homodimers, by a combination of dichroic and fluorescence spectroscopy and activity assays together with bioinformatic analyses. We found that T69M/S147R exhibits negative complementation in terms of activity but it is more stable than the average of the homodimeric counterparts. The heterodimer C281W/M362T retains a nearly good catalytic efficiency, whereas M362T homodimer is less affected and C281W homodimer is recovered as insoluble. These results, which are consistent with the related phenotypes, and the data emerging from previous studies, suggest that the severity of AADC deficiency is not directly explained by positive or negative complementation phenomena, but rather depends on: i) the integrity of one or both active sites; ii) the structural and functional properties of the entire pool of AADC proteins expressed. Overall, this integrated and cross-sectional approach enables proper characterization and depicts the functional result of subunit interactions in the dimeric structure and will help to elucidate the physio-pathological mechanisms in AADC deficiency.

复合杂合子是芳香族氨基酸脱羧酶 (AADC) 缺乏症中最普遍且难以解决的疾病，这是一种导致严重神经功能障碍的遗传性疾病。在这里，通过使用适当的载体，我们成功地获得了高产量的 AADC 蛋白并表征了在两名 AADC 缺乏症患者中检测到的两种新的异二聚体 T69M/S147R 和 C281W/M362T。我们通过将二色性和荧光光谱学和活性测定与生物信息学分析相结合，对异二聚体重组蛋白和相关同二聚体进行了广泛的生化表征。我们发现 T69M/S147R 在活性方面表现出负互补，但它比同源二聚体对应物的平均值更稳定。异二聚体 C281W/M362T 保留了几乎良好的催化效率，而 M362T 同源二聚体受到的影响较小，C281W 同源二聚体作为不溶物回收。这些结果与相关表型一致，以及来自先前研究的数据表明，AADC 缺乏症的严重程度不是由正或负互补现象直接解释，而是取决于：i）一个或两个的完整性活跃网站；ii) 表达的整个 AADC 蛋白库的结构和功能特性。总体而言，这种综合的横断面方法能够正确表征并描述二聚体结构中亚基相互作用的功能结果，并将有助于阐明 AADC 缺陷的生理病理机制。而 M362T 同型二聚体受影响较小，C281W 同型二聚体作为不溶性回收。这些结果与相关表型一致，以及来自先前研究的数据表明，AADC 缺乏症的严重程度不是由正或负互补现象直接解释，而是取决于：i）一个或两个的完整性活跃网站；ii) 表达的整个 AADC 蛋白库的结构和功能特性。总体而言，这种综合的横断面方法能够正确表征并描述二聚体结构中亚基相互作用的功能结果，并将有助于阐明 AADC 缺陷的生理病理机制。而 M362T 同型二聚体受影响较小，C281W 同型二聚体作为不溶性回收。这些结果与相关表型一致，以及来自先前研究的数据表明，AADC 缺乏症的严重程度不是由正或负互补现象直接解释，而是取决于：i）一个或两个的完整性活跃网站；ii) 表达的整个 AADC 蛋白库的结构和功能特性。总体而言，这种综合的横断面方法能够正确表征并描述二聚体结构中亚基相互作用的功能结果，并将有助于阐明 AADC 缺陷的生理病理机制。以及来自先前研究的数据表明，AADC 缺乏的严重程度不是由正或负互补现象直接解释，而是取决于：i）一个或两个活性位点的完整性；ii) 表达的整个 AADC 蛋白库的结构和功能特性。总体而言，这种综合的横断面方法能够正确表征并描述二聚体结构中亚基相互作用的功能结果，并将有助于阐明 AADC 缺陷的生理病理机制。以及来自先前研究的数据表明，AADC 缺乏的严重程度不是由正或负互补现象直接解释，而是取决于：i）一个或两个活性位点的完整性；ii) 表达的整个 AADC 蛋白库的结构和功能特性。总体而言，这种综合的横断面方法能够正确表征并描述二聚体结构中亚基相互作用的功能结果，并将有助于阐明 AADC 缺陷的生理病理机制。ii) 表达的整个 AADC 蛋白库的结构和功能特性。总体而言，这种综合的横断面方法能够正确表征并描述二聚体结构中亚基相互作用的功能结果，并将有助于阐明 AADC 缺陷的生理病理机制。ii) 表达的整个 AADC 蛋白库的结构和功能特性。总体而言，这种综合的横断面方法能够正确表征并描述二聚体结构中亚基相互作用的功能结果，并将有助于阐明 AADC 缺陷的生理病理机制。