Недавно рядовые усилия, инициированные семьями и клиницистами, привели к открытию генетического заболевания человека с тяжелыми последствиями, которое связано с мутацией в гене NGLY1 человека. Сделав большой шаг к пониманию последствий этой мутации, ученые из Объединенного исследовательского центра RIKEN-Max Planck в Японии выявили фермент ENGase как фактор, ответственный за деградацию дефицита белка, которая происходит в отсутствие экспрессии гена Ngly1 мыши.
В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Science, подробно описывается, как недостаток белка Ngly1 приводит к неполному удалению сахарной части гликопротеинов – процессу, называемому дегликозилированием. В результате белки, которые должны расщепляться в цитозоле, вместо этого агрегируются в клетках.
Способность белков функционировать и правильно взаимодействовать с другими молекулами часто зависит от их трехмерной конфигурации, которая может быть изменена путем добавления или вычитания сахарных цепей.
Когда белки не производятся правильно, они отправляются на расщепление в цитозоле. NGLY1 – это цитозольный фермент, который удаляет сахарные цепи из определенных типов гликопротеинов, а ENGase – еще один цитозольный фермент в клетках животных, который разлагает оставшиеся свободные сахара. Большой вопрос заключается в том, влияет ли дефицит NGLY1 на деградацию белка, и если да, то как.
Исследователи RIKEN решили эту проблему, сначала создав модельный гликопротеин для изучения этого процесса в клетках животных. Затем они экспрессировали модельный белок в клетках, полученных от четырех типов мышей – дикого типа, с нокаутом Ngly1, с нокаутом по Engase и двойным нокаутом – и измерили, какая часть модельного белка деградировала, а какая часть еще не разложилась. прикрепил сахарные цепочки.
Как и ожидалось, они обнаружили, что сахарные цепи не были удалены из модельного белка в клетках с двойным нокаутом, потому что в них отсутствовали оба фермента дегликозилирования.
Интересно, что клетки с нокаутом Ngly1 содержали нормальную долю несахаренного модельного белка. Это указывает на то, что ENGase может быть ответственна за дегликозилирование, происходящее в клетках, нокаутированных по Ngly1.
Затем они ингибировали синтез белка в этих четырех типах клеток и обнаружили, что нормальная деградация белка – как с сахаром, так и без сахара – протекает в клетках дикого типа, в клетках с нокаутом по энгазе и в клетках с двойным нокаутом. Важно то, что количество обессахаренного белка оставалось высоким и не разложившимся в нокаут-клетках Ngly1.
Это указывало на два ключевых момента. Во-первых, удаление сахарных цепей с помощью ENGase, по-видимому, привело к созданию такой формы белка, которая в отсутствие Ngly1 не может быть должным образом расщеплена.
Чтобы подтвердить эту гипотезу, они использовали масс-спектрометрию и показали, что при обесахаривании модельного белка ENGase одна молекула сахара осталась прикрепленной к белку. Во-вторых, нормальная деградация белка при двойном нокауте указывает на то, что дегликозилирование модельного белка Ngly1 не было необходимым, пока предотвращалось неполное удаление сахаров с помощью ENGase.
Люди с мутацией NGLY1 имеют много тяжелых симптомов, от задержки развития и эпилепсии до нарушения функции печени и неспособности слезиться. Руководитель исследовательской работы Тадаши Судзуки отмечает, что, хотя «в настоящее время неясно, как эти симптомы коррелируют со снижением деградации белка, вызванного нерастворимыми агрегатами, но если аномальная агрегация этого типа гликопротеина каким-то образом связана с ними, то соблазнительно ответить на этот вопрос. предполагают, что ингибирование активности ENGase может служить терапевтической мишенью для пациентов, несущих мутации в гене NGLY1.«Он добавляет, что как гордый поборник научных исследований, движимых любопытством, и важности гликопротеинов в жизни каждого человека», я счастлив, что в моей области все еще остается так много нерешенных вопросов, которые необходимо изучить."