Heksaozaminidaza A i kofaktor GM2 proteinski aktivator katalizirati razgradnju GM2gangliozida i drugih molekula koje sadrže terminalne N-acetil heksozamine.[7] Heksozaminidaza A je heterodimer sastavljen od alfa podjedinice (ovaj protein) i beta podjedinice. Polipeptid alfa podjedinice kodiran je genom HEXA, dok je beta podjedinica kodirana genom HEXB. Genske mutacije u genu koji kodira beta podjedinicu (HEXB) često rezultiraju Sandhoffovom bolešću; budući da, mutacije u genu koji kodira alfa podjedinicu (HEXA, ovaj gen) smanjuju hidrolizu GM2 gangliozida, što je glavni uzrok Tay–Sachsove bolesti.[8]
Iako alfa i beta podjedinice heksozaminidaze A mogu obje cijepiti ostatke GalNAc, samo alfa podjedinica je u stanju da hidrolizira GM2 gangliozide. Alfa podjedinica sadrži ključni ostatak, Arg-424, što je neophodno za vezivanje N-acetil-neuraminskog ostatka GM2 gangliozida. Alfa podjedinica može hidrolizirati GM2 gangliozide jer sadrži strukturu petlje koja se sastoji od aminokiselina: Gly-280, Ser-281, Glu-282 i Pro-283. Beta podjedinica nema petlju, ali služi kao idealna struktura za vezivanje proteina aktivatora GM2 (GM2AP) u alfa podjedinici. Kombinacija Arg-424 i aminokiselina koje uzrokuju stvaranje petlje omogućavaju alfa podjedinici da hidrolizuje GM2 gangliozide u GM3 gangliozide, uklanjanjem N-acetilgalaktozaminskih (GalNAc) ostataka iz GM2 gangliozida.[10]
Brojne su mutacije koje dovode do nedostatka heksosaminidaze A, uključujući delexciju gena, nonsens i misens mutacije. Tay–Sachsova bolest nastaje kada heksosaminidaza A izgubi sposobnost funkcioniranja. Osobe s Tay–Sachsovom bolešću nisu u stanju ukloniti ostatke GalNAc iz GM2 gangliozida, a kao rezultat toga na kraju skladište 100 do 1.000 puta više gangzioda GM2 u mozgu od normalne osobe. Preko 100 različitih mutacija otkriveno je samo u dojenačkim slučajevima samo Tay–Sachsove bolesti.[11]
Najčešća mutacija, koja se javlja kod preko 80% pacijenata sa Tay–Sachsovom bolešću, posljedica je dodavanja četiri para baza (TATC) u egzonu 11 gena Hex A. Ova insercija dovodi do ranog stop kodona, što uzrokuje nedostatak hex A.[12]
Djeca rođena s Tay–Sachsvom bolešću obično umiru između dvije i šest godina, od aspiracije i upale pluća. Tay–Sachsova bolest uzrokuje cerebralnu degeneraciju i sljepoću. Pacijenti također imaju mlitave ekstremitete i napade. Još ne postoji lijek za ovu bolest.[11]
Gen HEXA je gen koji kodira protein za lizosomski enzim beta-heksosaminidazu. Ovaj enzim, u kombinaciji s GM2 proteinskim aktivatorom, odgovoran je za razgradnju gangliozida GM2 unutar lizosoma. Defekti gena HEXA, međutim, sprečavaju ovu degradaciju, što dovodi do nakupljanja toksina u ćelijama mozga i kičmene moždine. Ovaj fatalni genetički poremećaj naziva se Tay-Sachsova bolest. Budući da defekt odgovsrsjućrg gena uglavnom pogađa živčane ćelije, pacijent s mutacijom HEXA doživjet će brzo pogoršanje motorne i mentalne funkcije prije nego što umre oko treće ili četvrte godine života.
Model nokaut-miša, koji je genetički modificiran kako bi se promatrali efekti inaktivacije ili oštećenja određenih gena, otkrio je da su miševi kojima je primijenjen HEXA gen imali mnoge iste simptome Tay-Sachsove bolesti, uz jedan izuzetak: nakupljanje GM2 distribuirano je drugačije u mozgu miševa nego u mozgu tiskog ljudskog Tay-Sachsovog pacijenta. Ovaj model omogućio je istraživnje genske terapije za HEXA defekte. Jedna studija, rađena na miševima, uspješno je ponovo uspostavila nivo beta-heksoaminidaze i uklonila nakupljanje toksičnih ćelija, upotrebom nerepliciranog Herpes simplex vektora za kodiranje gena koji nedostaje.
Korneluk RG, Mahuran DJ, Neote K, Klavins MH, O'Dowd BF, Tropak M, Willard HF, Anderson MJ, Lowden JA, Gravel RA (juni 1986). "Isolation of cDNA clones coding for the alpha-subunit of human beta-hexosaminidase. Extensive homology between the alpha- and beta-subunits and studies on Tay-Sachs disease". The Journal of Biological Chemistry. 261 (18): 8407–13. PMID3013851.
Proia RL, Soravia E (april 1987). "Organization of the gene encoding the human beta-hexosaminidase alpha-chain". The Journal of Biological Chemistry. 262 (12): 5677–81. PMID2952641.
Martino S, Marconi P, Tancini B, Dolcetta D, De Angelis MG, Montanucci P, Bregola G, Sandhoff K, Bordignon C, Emiliani C, Manservigi R, Orlacchio A (august 2005). "A direct gene transfer strategy via brain internal capsule reverses the biochemical defect in Tay-Sachs disease". Human Molecular Genetics. 14 (15): 2113–23. doi:10.1093/hmg/ddi216. PMID15961412.
Mahuran DJ (februar 1991). "The biochemistry of HEXA and HEXB gene mutations causing GM2 gangliosidosis". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease. 1096 (2): 87–94. doi:10.1016/0925-4439(91)90044-A. PMID1825792.
Trop I, Kaplan F, Brown C, Mahuran D, Hechtman P (1993). "A glycine250--> aspartate substitution in the alpha-subunit of hexosaminidase A causes juvenile-onset Tay-Sachs disease in a Lebanese-Canadian family". Human Mutation. 1 (1): 35–9. doi:10.1002/humu.1380010106. PMID1301189.
Akalin N, Shi HP, Vavougios G, Hechtman P, Lo W, Scriver CR, Mahuran D, Kaplan F (1993). "Novel Tay-Sachs disease mutations from China". Human Mutation. 1 (1): 40–6. doi:10.1002/humu.1380010107. PMID1301190.
Akerman BR, Zielenski J, Triggs-Raine BL, Prence EM, Natowicz MR, Lim-Steele JS, Kaback MM, Mules EH, Thomas GH, Clarke JT (1993). "A mutation common in non-Jewish Tay-Sachs disease: frequency and RNA studies". Human Mutation. 1 (4): 303–9. doi:10.1002/humu.1380010407. PMID1301938.
Fernandes M, Kaplan F, Natowicz M, Prence E, Kolodny E, Kaback M, Hechtman P (decembar 1992). "A new Tay-Sachs disease B1 allele in exon 7 in two compound heterozygotes each with a second novel mutation". Human Molecular Genetics. 1 (9): 759–61. doi:10.1093/hmg/1.9.759. PMID1302612.
Whitley CB, Anderson RA, McIvor RS (april 1992). "Heterozygosity for the "DN allele" (G533-greater than A) of the beta-hexosaminidase alpha subunit gene identified by direct DNA sequencing in a family with the B1 variant of GM2-gangliosidosis". Neuropediatrics. 23 (2): 96–101. doi:10.1055/s-2008-1071320. PMID1318511.
Weitz G, Proia RL (maj 1992). "Analysis of the glycosylation and phosphorylation of the alpha-subunit of the lysosomal enzyme, beta-hexosaminidase A, by site-directed mutagenesis". The Journal of Biological Chemistry. 267 (14): 10039–44. PMID1533633.
Nakai H, Byers MG, Nowak NJ, Shows TB (1991). "Assignment of beta-hexosaminidase A alpha-subunit to human chromosomal region 15q23----q24". Cytogenetics and Cell Genetics. 56 (3–4): 164. doi:10.1159/000133077. PMID1829032.
Nishimoto J, Tanaka A, Nanba E, Suzuki K (august 1991). "Expression of the beta-hexosaminidase alpha subunit gene with the four-base insertion of infantile Jewish Tay-Sachs disease". The Journal of Biological Chemistry. 266 (22): 14306–9. PMID1830584.