Messung der Enzymaktivität von Glycosyl-, Hexosyl- und Pentosyltransferasen

Creative Enzymes bietet präzise und reproduzierbare Enzymaktivitätsassays für Glykosyltransferasen, einschließlich Hexosyltransferasen und Pentosyltransferasen. Unsere Dienstleistungen heben sich unter allen Anbietern nicht nur durch die anspruchsvolle Durchführung der Assays hervor, sondern auch durch die exzellente Qualität der Prüfergebnisse sowie die hohe Konsistenz der Datenerhebung. Creative Enzymes verfügt über ausgewiesene Expertise in der Quantifizierung der Glykosyltransferase-Aktivität und wird weiterhin verlässlich zufriedenstellende Ergebnisse liefern.

Glykosyltransferasen (GTs, GTFs) sind eine Enzymgruppe der EC-Klasse 2.4, die die Bildung glykosidischer Bindungen zur Bildung von Glykosiden katalysiert. Sie übertragen eine Glykosylgruppe von einem aktivierten Nukleotidzucker – dem sogenannten Glykosyldonor, häufig ein Zuckerphosphat – auf ein nukleophiles Glykosylakzeptor-Molekül. Die nukleophile Gruppe des Akzeptors kann eine oxygen-, kohlenstoff-, stickstoff- oder schwefelbasierte Funktion sein, wodurch die entsprechenden O-, C-, N- oder S-Glykoside entstehen, die Bestandteil eines Mono-, Oligo- oder Polysaccharids sein können. Die meisten Glykosyltransferasen sind für die Katalyse auf Metallionen angewiesen, da die Phosphatgruppe des Donors üblicherweise durch zweiwertige Kationen wie Mangan koordiniert wird. Es existieren jedoch auch metallunabhängige Enzyme.

Auf Basis der Stereochemie des Produkts lassen sich EC-2.4-Enzyme in invertierende und retinierende Glykosyltransferasen einteilen. Wie die Bezeichnungen nahelegen, erzeugen invertierende Glykosyltransferasen Produkte, deren Orientierung der glykosidischen Bindung derjenigen in den Substraten entgegengesetzt ist, während das Produkt einer retinierenden Glykosyltransferase eine am anomeren Zentrum gegenüber dem Substrat invertierte Konfiguration aufweist. Zusammen verdeutlichen beide Enzymtypen die Variabilität der natürlichen Biosynthese, die durch chemische Synthese nur schwer zu erreichen ist. Alternativ können Glykosyltransferasen anhand von Aminosäuresequenz-Alignments in etwa 100 GT-Familien klassifiziert werden. Jede GT-Familie umfasst Enzyme, die hinsichtlich Sequenz, Verwandtschaft und Faltung miteinander in Beziehung stehen. Daher ist der katalytische Mechanismus innerhalb einer Familie meist konserviert, was belastbare Vorhersagen auch für weniger gut untersuchte GTs ermöglicht.

Glykosyltransferasen zeigen ein erhebliches Potenzial insbesondere für biomedizinische Anwendungen sowie für die Synthese vielfältiger Glykoside und Glykokonjugate, daneben auch für weniger verbreitete, jedoch kritische Produkte in der Ernährungswissenschaft und im Umweltschutz. Wie oben beschrieben, sind GTs hoch effizient bei der regio- und stereospezifischen Herstellung von Glykosiden und werden daher sowohl für die zielgerichtete Synthese spezifischer Glykokonjugate als auch für den Aufbau differenziell glykosylierter Bibliotheken eingesetzt. Andererseits sind bestimmte Oligo- und Polysaccharide für posttranslationale Modifikationen verschiedener Proteine sowie für die Biosynthese von Zellmembranen von Bedeutung, weshalb GTs auch als potenzielle therapeutische Targets bei zahlreichen Erkrankungen im Fokus stehen. Beispielsweise ist Ethambutol ein Inhibitor mykobakterieller Arabinotransferasen und wird zur Behandlung der Tuberkulose eingesetzt; Caspofungin wurde aus den Echinocandinen entwickelt und ist ein Antimykotikum; Moenomycin, ein Inhibitor von Peptidoglykan-Glykosyltransferasen, wird in der Tierfütterung als Wachstumsförderer verwendet.

Insgesamt werden GTs in den letzten Jahren zunehmend mit dem Ziel einer höheren katalytischen Effizienz und einer stabileren Performance untersucht. Als erster Schritt der Enzymcharakterisierung sind Aktivitätsassays für GTs jedoch schwierig durchzuführen, in der Regel aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit der Substrate und des Mangels an sensitiven Nachweismethoden. Zur Bewältigung dieser Herausforderung hat Creative Enzymes verschiedene Testverfahren entwickelt, mit denen sich die Enzymaktivität präzise überwachen lässt, darunter chromatographische Assays und gekoppelte enzymatische Assays. Ein Großteil dieser Assays ist technisch anspruchsvoll und kann nur von wenigen Unternehmen fachgerecht durchgeführt werden. Creative Enzymes ist stolz darauf, diese Testverfahren Kunden aus sämtlichen Branchen anzubieten. Gestützt auf ein starkes Wissenschaftlerteam und den Vorteil hochmoderner analytischer Instrumentierung werden wir für konsistente, qualitativ hochwertige Aktivitätsmessungen anerkannt. Wir empfehlen jedem Kunden, möglichst viele Details zur analytischen Fragestellung bereitzustellen, um die Auswahl und Optimierung der am besten geeigneten Assays sicherzustellen.

Abbildung: Unverwurzelter phylogenetischer Baum von β-Kdo-Glykosyltransferasen, abgeleitet aus einem multiplen Sequenzalignment.
Referenz: Ovchinnikova, O. G.; Mallette, E.; Koizumi, A.; Lowary, T. L.; Kimber, M. S.; Whitfield, C. Proc. Natl. Acad. Sci. 2016.