N-Glykanase

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N-Glykanasen sind Enzyme in der zytoplasmatischen Matrix, die für die Exzision von asparaginverknüpften Oligosaccharidketten in fehlgefalteten Glykoproteinen verantwortlich sind. Die Wirkung des Enzyms trägt zur anschließenden Abbau des Proteins bei. Glykanketten, die als Kofaktoren für zusammengefasste Proteine dienen, haben in der Regel weniger als 15 Monosaccharide und werden daher auch als Oligosaccharidketten bezeichnet. Die Struktur von Oligosaccharidketten ist sehr vielfältig und vergleichbar mit Nukleinsäuren und Proteinen. Glykokonjugate sind Ketten verschiedener Zucker, die in menschlichen Zellen verknüpft sind und Bestandteile von Glykolipiden und Glykoproteinen darstellen. In der zellulären Gewebestruktur sind Oligosaccharide eine zelluläre Strukturorganisation, die an zelluläre Proteine angeheftet und zwischen diesen verwurzelt ist, die auf Zellmembranen verteilt sind und dazu dienen, Informationen im Zellleben zu übertragen. Da sich ihre komplexe Struktur mit der Umgebung ändert, ist ihre Funktion der des menschlichen Nervengewebes sehr ähnlich. Diese Oligosaccharidketten sind auch an der Adhäsion zwischen Zellen beteiligt, als Rezeptoren für pathogene Bakterien und Toxine sowie für Hormone, Enzyme, Antikörper und Lektine.

Struktur

Die katalytischen Reste der zytoplasmatischen PNGase befinden sich in einem strukturellen Bereich, der als Transglutaminase-Strukturdomäne bezeichnet wird. Im Gegensatz zu den direkten homologen Enzymen aus Hefe haben N-Glykanasen zusätzlich zur Transglutaminase-Strukturdomäne erweiterte N-terminale und C-terminale Sequenzen. Unter den anderen in N-Glykanasen gefundenen Domänen wurde die PUB (PNGase und ubiquitinverwandt) Domäne erstmals durch bioinformatische Analysen identifiziert. Obwohl zunächst angenommen wurde, dass sie als Protein-Protein-Interaktionsdomäne fungieren könnte, sammeln sich nun experimentelle Beweise, die diese Hypothese unterstützen. Andererseits wurde gezeigt, dass die C-terminale PAW-Strukturdomäne (eine Strukturdomäne, die in PNGasen und anderen Wurmproteinen vorhanden ist) an der Bindung von Oligosacchariden an PNGase beteiligt ist.

Rolle der N-Glykanase bei der MHC-Klasse-I-vermittelten Antigenpräsentation

Obwohl die biologische Bedeutung der N-Glykanase-vermittelten in vivo Deglykosylierung noch nicht vollständig verstanden ist, ist gut dokumentiert, dass sie eine Schlüsselrolle bei der MHC-Klasse-I-vermittelten Antigenpräsentation spielt. Zunächst wurde festgestellt, dass Asn-Reste an potenziellen N-Glycosylierungsstellen in Peptiden, die aus Tyrosinase, einem Schlüsselenzym für die Melanogenese, abgeleitet sind, in Peptiden von Melanom-reaktiven zytotoxischen T-Zellklonen in Asp umgewandelt wurden. Diese Ergebnisse werfen die Möglichkeit auf, dass N-Glykanase das Enzym sein könnte, das für diese Asn-zu-Asp-Umwandlung verantwortlich ist. Um das aus Tyrosinase abgeleitete Peptid effizient an MHC-Klasse-I-Moleküle zu präsentieren, wurde vorgeschlagen, dass Tyrosinase zunächst ins ER transferiert wird, um das N-Glykan zu erhalten. Anschließend wurde festgestellt, dass unglycosylierte Tyrosinase schnell abgebaut wird und daher nicht effizient an MHC-Klasse-I-Moleküle präsentiert werden kann. Die Aktivität der N-Glykanase wurde ebenfalls gezeigt, um die Effizienz der Antigenpräsentation zu beeinflussen, was auf die funktionale Bedeutung der N-Glykanase-vermittelten Deglykosylierung bei der Verarbeitung antigenischer Peptide hinweist. Die N-Glykanase-vermittelte (N-Glycosylierung-) Asn-zu-Asp-Deamidierung und andere Reaktionen wie Transpeptidierung stellen unkonventionelle posttranslationalen Modifikationen von antigenischen Peptiden dar, die von MHC-Klasse-I-Molekülen präsentiert werden.

Schlussfolgerung

N-Glykanase ist eine Des-N-Glycosylase, die in den Organen und Geweben von Säugetieren weit verbreitet ist, und dieses Protein ist auch evolutionär in Eukaryoten konserviert. Es bleibt jedoch noch viel zu klären, was das Geheimnis dieses Enzyms betrifft. Zum Beispiel kodiert das unmittelbare Homolog des N-Glykanase-Gens von P. vulgaris (PNG1) das katalytisch inaktivierte Protein als Enzym aufgrund einer intrinsischen Mutation im katalytischen Rest, aber Stämme mit dieser Mutation zeigen schwere temperaturempfindliche Defekte im polaren Wachstum. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass N-Glykanasen - direkte Homologe zumindest für die pilzlichen direkten Homologe enzymeunabhängige Funktionen haben.