Исследование показывает, как потеря фермента де-N-гликозилирования вызывает вредный эффект.

Цитозольный пептид: N-гликаназа (NGLY1) - широко консервативный фермент, участвующий в де – N-гликозилировании N-гликозилированных белков. Мутации в гене NGLY1 человека вызывают глобальную задержку развития и мультисистемные симптомы, но молекулярный механизм, лежащий в основе патогенеза, остается плохо изученным.

Потеря мутаций в NGLY1, ферменте, который удаляет сахарные цепи, вызывает мультисистемное нарушение развития, называемое дефицитом NGLY1. Исследователи из Токийского столичного института медицинских наук (TMiMS), Киотского университета, RIKEN и T-CiRA в Японии выяснили патогенез дефицита NGLY1. Они обнаружили, что при дефиците NGLY1 подавляющее количество гликопротеинов, убиквитинированных с помощью узнающей сахар убиквитинлигазы, вызывает дисфункцию протеасом, которая приводит к цитотоксичности. Отчет публикуется в PNAS .

Пептид N-гликаназа (NGLY1) представляет собой эволюционно консервативный фермент для удаления N-связанных гликанов (N-гликанов) из гликопротеинов и участвует в протеостазе N-гликопротеинов в цитозоле. В 2012 году с помощью анализа экзома было обнаружено редкое генетическое заболевание, называемое дефицитом NGLY1. Симптомы у пациентов с дефицитом NGLY1 включают общую задержку развития, гипотонию, гипо / алакриму, двигательное расстройство, сколиоз, нарушение функции печени, функций мозга и периферическую невропатию. К сожалению, в настоящее время не существует терапевтического лечения этой разрушительной болезни, потому что точный механизм вреда еще не изучен. На данный момент команда доктора Сузуки из RIKEN и T-CiRA разработала различные модели на животных для дефицита NGLY1 и сообщила, что нокаут NGLY1 у мышей B6 является эмбрионально летальным.

В цитозоле есть другие белки, участвующие в процессинге N-гликопротеинов. Одна из таких групп белков - это гликопротеин-специфичные субъединицы убиквитинлигазы, FBS (белки F-бокса, распознающие сахарные цепи), которые убиквитинируют развернутые гликопротеины в цитозоле. Убиквитинирование белков служит сигналами протеолиза протеасомами, протеолитическим механизмом, необходимым для клеточного протеостаза и здоровья. Исследователи обнаружили, что удаление гена, кодирующего FBS2, один из белков FBS, восстановило летальность мышей NGLY1-KO B6 и мышей FBS2; NGLY1 double-KO росли без видимых аномалий. Это открытие показывает, что активность FBS2 может вызывать летальность эмбрионов мышей NGLY1-KO.

Вредные эффекты FBS2 в отсутствие NGLY1 наблюдались также в культуральных клетках. Исследователи заметили, что сверхэкспрессия FBS2 в клеточных линиях NGLY1-KO подавляла рост клеток и, в конечном итоге, вызывала гибель клеток. Убиквитинированные гликопротеины FBS2, которые не смогли удалить N-гликаны в отсутствие NGLY1, и убиквитинированные гликопротеины не разлагались и не накапливались в клетках. Убиквитинированные белки обычно расщепляются протеасомами, но убиквитинированные гликопротеины индуцируют ингибирование протеасом. Длительное ингибирование протеасом приводит к гибели клеток. Для поддержания функции протеасом клетки индуцируют синтез новых протеасом транскрипционным фактором NRF1 при дисфункции протеасом. Интересно, что NRF1 - это гликопротеин.который находится в эндоплазматическом ретикулуме и при нормальных условиях разрушается протеасомой. Когда активность протеасомы подавляется, NRF1 стабилизируется и перемещается в ядро, где активирует транскрипцию протеасомы. Однако в отсутствие NGLY1 FBS2 убиквитинировал NRF1 и подавлял его транскрипционную активность протеасомы. Таким образом, FBS2 ингибирует активность протеасомы, а также нарушает функцию восстановления протеасомы при потере NGLY1. Присутствие убиквитинированного NRF1 также наблюдалось в эмбрионах мышей NGLY1-KO.

Эта работа открывает путь к разработке лекарств от этого неизлечимого заболевания.