Chondroitinase C

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Einführungen

Eine Chondroitinase, die auf Chondroitinsulfat C und Hyaluronsäure wirkt, wurde aus Flavobacterium heparinum isoliert. Dieses Enzym wurde von der konstitutionellen Chondroitinase AC und einer induzierten Chondroitinase B getrennt, die ebenfalls in Extrakten von F. heparinum vorhanden ist, die zuvor in Gegenwart von Chondroitinsulfaten A, B oder C gezüchtet wurden. Das Enzym wirkt auf Chondroitinsulfat C und produziert Tetrasaccharid plus ein ungesättigtes 6-sulfatiertes Disaccharid (delta Di-6S) und auf Hyaluronsäure, wobei ein ungesättigtes nicht-sulfatiertes Disaccharid (delta Di-OS) entsteht. Chondroitinsulfat A wird ebenfalls abgebaut und produziert Oligosaccharide und delta Di-6S, jedoch nicht delta Di-4S. Die Chondroitinase C unterscheidet sich auch von den Chondroitinasen B und AC durch mehrere Eigenschaften, wie die Wirkung von Ionen, die Temperatur für optimale Aktivität und die Empfindlichkeit gegenüber steigenden Salzkonzentrationen. Die Substratspezifität der Chondroitinase C unterscheidet sich von der jeder anderen Chondroitinase oder Hyaluronidase, die bisher beschrieben wurde.

Funktionen

Chondroitinase C baut spezifisch die Glycosaminoglykane in den Komponenten der extrazellulären Matrix ab, und das Produkt ist ein ungesättigtes Disaccharid, das ein Werkzeugenzym zum Studium der Struktur von Glycosaminoglykanen ist. Chondroitinsulfat-Lyase hat mehrere wichtige Anwendungen. In der Grundlagenforschung wird sie verwendet, um Genbibliotheken von Disacchariden und Oligosacchariden zu erstellen, um Isotope von Chondroitinsulfat zu identifizieren und um die Struktur und Eigenschaften von Glycosaminoglykanen zu untersuchen. Im Bereich der klinischen Anwendungen war die Forschung in den letzten Jahren sehr aktiv, einschließlich der Prävention und Behandlung von Krankheiten, die mit dem Stoffwechsel der extrazellulären Matrix zusammenhängen, wie Makrosomie, und der Untersuchung der Beziehung zwischen Glycosaminoglykanen und Tumorigenese, wobei sie Kollagenase und Papain in der chemischen Myelolyse ersetzt.

Physiologische Funktionen

Chondroitinase C hydrolysiert spezifisch das Chondroitinsulfat-Proteoglykan, von dem angenommen wird, dass es eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des gelartigen Zustands des Glaskörpers spielt, während es auch an der molekularen Adhäsion an der vitreoretinalen Schnittstelle beteiligt ist.

Produktion

Derzeit haben die pharmazeutische und Gesundheitsindustrie eine große Nachfrage nach niedermolekularer Chondroitinase C, die durch saure Hydrolyse, Ionenaustausch und enzymatische Verdauung hergestellt wird. Die ersten beiden Methoden erfordern komplexere experimentelle Ausrüstungen und sind schwieriger zu kontrollieren, was zu Umweltverschmutzung und hohen Produktionskosten führt. Die Methode der enzymatischen Verdauung hat Vorteile in der bequemen Kontrolle, einfacher Ausrüstung und niedrigen Produktionskosten.

Chondroitinsulfat ABC-Enzym

Das ABC-Enzym baut Chondroitinsulfat A, Chondroitinsulfat B (Dermatansulfat) und Chondroitinsulfat C ab. Dieses Enzym wirkt auf die β1-4-Glykoside zwischen den sich wiederholenden Disaccharideinheiten und schneidet sie durch einen β-Eliminierungsmechanismus ab. Die Produkte der Abbaureaktion sind Oligosaccharide, hauptsächlich ungesättigte Disaccharide. Chondroitinsulfat kann quantifiziert werden, indem das ungesättigte Disaccharidprodukt gemessen wird.

Ausblick

Chondroitinase C könnte ein guter Arzneikandidaten sein. Die biologische Aktivität der Chondroitinase beruht auf ihrer Fähigkeit, auf Chondroitinsulfat-Proteoglykanen (CSPGs) zu wirken. CSPGs sind für die normale Funktion des Körpers erforderlich. Eine Erhöhung oder Verringerung des CSPG-Spiegels führt zu verschiedenen pathologischen Zuständen. Chondroitinase ist nützlich bei Bedingungen, bei denen der CSPG-Spiegel erhöht ist, nämlich bei Rückenmarksverletzungen, Glaskörperanheftungen und Krebs. Es ist notwendig, die Forschung auf die Entwicklung geeigneter Trägersysteme zu konzentrieren, um Chondroitinase zu liefern, damit die in vitro und präklinisch beobachtete pharmakologische Aktivität in die klinische Anwendung übertragen werden kann. Weitere Studien zur Verteilung der Chondroitinase müssen ebenfalls fokussiert werden, um Chondroitinasen mit den gewünschten Eigenschaften zu entdecken.